3.8. Выбор сварочного оборудования.

Рациональное использование сварочного оборудования возможно только в том случае, если при его выборе учитываются конкретные условия, в которых это оборудование должно работать. К числу таких условий относится следующее:

-необходимость механизированной или автоматической сварки;

-возможность доступа к свариваемому стыку и максимально доступные размеры аппарата;

-необходимость использования других систем автоматической стабилизации, программного управления или пространственной ориентации рабочего органа.

Аппараты для дуговой автоматической сварки обеспечивают выполнение следующих операций:

-поджиг дуги в начале сварки;

-подачу электродной проволоки (или присадочного материала) в зону дуги по мере его оплавления;

-регулирование параметров дуги;

-передвижение дуги вдоль сварочных кромок;

-защиту зоны дуги и сварочной ванны от воздействия воздуха;

-направление электрода по шву;

-прекращение процесса сварки с совмещением операций заварки кратера и прекращения подачи защитного газа, через определенный интервал времени.

Для сварки продольных швов будем использовать автомат тракторного типа. Выбираем автомат ТС-17-Р для сварки под флюсом технические характеристики которого приведены в таблице 11.

Таблице 11 Техническая характеристика автомата ТС-17-Р для сварки под флюсом

Диаметр электродной проволоки, мм	Скорость подачи электродной проволоки, м/мин	Скорость сварки, м/час	Величина сварочного тока, А	Род тока	Габариты, мм	Вес, кг
1,6-5	0,95-7,3	16-126	200-1200	Постоянный, переменный	740х300х х520	42

Примечание: настройки скорости подачи электрода и система подачи электрода осуществляется сменными шестернями.

Для приварки рёбер жесткости к балке будем использовать полуавтомат ПДГ-515 технические характеристики, которого приведены в таблице 3.9.

Таблице 12 Техническая характеристика полуавтомата ПДГ-515 для сварки в защитных газах.

источник питания	номинальный сварочный ток, А	сварочная проволока		масса, кг
		диаметр, мм	Скорость подачи, м/ч	подающего устройства	источника питания
ВДУ-505	500	От 1,2 до 2,0	От 75 до 960	13	300

Примечания: В состав полуавтомата входит блок подачи проволоки, блок управления, набор горелок пяти типоразмеров.. Полуавтомат — блочно-модульная конструкция, подающий механизм с двумя парами роликов. Обеспечивает возможность сварки различных металлов, и бесступенчатое регулирование скорости подачи проволоки.

Особенностей сварки данного вида изделия

Технология сварки балки должна обеспечивать минимальные деформации и минимальные искажения формы. Величина деформации определяется свойствами металла, толщиной стенок и полок балки, режимом сварки (величиной погонной энергии), последовательностью наложения сварных швов и так далее.

Рисунок 3 Последовательности сварки швов

Сварка швов одновременно двумя автоматами а) обеспечивает высокую производительность. Однако нагрев металла получается несимметричный и вызывает деформацию полок в горизонтальной плоскости (саблевидность), которую можно устранить путем обратного выгиба.

Сварка одновременно двумя автоматами при вертикальном расположении сечения балки (рисунок 3 б) обеспечивают более высокую производительность. Это объясняется лучшим использованием теплоты двух смежных дуг, что позволяет экономить электроэнергию на единицу массы наплавленного металла и улучшать условия кристаллизации. В данном случае нагрев также несимметричен и возникают деформации балки в плоскости стенки.

Способ наложения швов «в лодочку» (рисунок 3 в), является менее производительным, чем способы, представленные на рисунке 3 , а и б, но швы получаются более высокого качества. Сварка «в лодочку» позволяет получить полное сплавление полок со стенкой толщиной до 20мм.

Такое преимущество способа обуславливает широкое применение его в условиях массового изготовления балок. Деформации при этом способе получаются больше (винтообразность), но при использовании обратного выгиба в пределах упругости и применении соответствующих стендов можно получать балки в пределах требований технических условий.

На рис. 4 приведена схема сварки монтажного стыка двутавровой балки с разнесенными швами поясов.

Рис. 4 Сварка монтажного стыка двутавровой балки

После сборки и прихватки стыка производится сварка шва 6, соединяющего стенку балки. При длине шва более 500 мм сварка его должна производиться обратноступенчатым способом. Затем свариваются швы 2 и 3 поясов балки, которые следует накладывать от середины к краям пояса. Последними свариваются швы 4 и 5, соединяющие стенку с полками, которые не были доварены при изготовлении балки. Стрелками на рис. 4 показано направление сварки швов 4 и 5; при длине этих швов более 500 мм сварка должна вестись обратноступенчатым способом.

Последовательность сварки монтажного стыка балки усиленной поперечными и продольными ребрами жесткости изображена на рис. 5. Первым сваривается стыковой шов 1 стенки балки. В зависимости от толщины металла накладывается двусторонний или односторонний шов с подваркой корня. Потом свариваются стыковые швы 2 и 3, соединяющие вставку с нижним поясом балки, затем аналогичные швы 4 и 5 на верхнем поясе.

Рис. 5 Последовательность сварки монтажного стыка балки

После этого довариваются угловые швы — тавровые, соединяющие верхний пояс (шов 6) и нижний пояс со стенкой (шов 7), которые не были доварены при изготовлении балки; длина этих швов 200—500 мм в зависимости от габаритов балки. Швы выполняются двусторонними или односторонними с подваркой в зависимости от толщины металла.

Еще один способ изготовления данной конструкции, в котором предлагается стыки листов и стенок сваривать на флюсомагнитной подушке сначала с одной стороны, а после кантовки рычажным кантователем – с другой стороны. Сварка ведется АБС со скоростью 11-14 мм/сек(40-50 м/ч).

Сборка балки происходит при помощи сборочных неразрывных швов катетом 5-6 мм. Сварка всех четырех сборочных швов выполняется на переменном токе проволокой 5 мм под флюсом АН-60 средней грануляции одновременно четырьмя автоматами А-560, движущимися по продольной траверсе. Наклон электрода углом вперед 35, скорость сварки до 40мм/сек (144м/ч). Затем на рольганге приваривают технологические планки и механическим способом металлической щеткой очищают швы от шлака.

Далее производят сварку первого поясного шва «в лодочку». Сварку производят двух или трех дуговыми автоматами велосипедного типа А-615 со скоростью 22-33мм/сек (80-120м/ч) в зависимости от толщины стенки и требуемой толщины проплавления. Сварка ведется на переменном токе от трансформатора СТ-2000, катет шва 8-20мм. Начало, окончание сварки и заделка кратера осуществляется автоматом. При этом заделка кратера идет со скоростью 16,6 мм/сек (60м/ч), поочередным включением дуг 5.

Направление автомата по линии шва выполняется по копиру или указателю.По такой схеме сварки можно выпускать двутавровые балки длиной 6-12м с высотой стенки 0,6-2м и толщиной стенки 6-20мм при ширине полок 200-600мм и толщине их 10-50мм.

Для высокопроизводительного изготовления балок в непрерывных автоматических линиях большое значение приобретает применение варки токами высокой частоты, обеспечивающей скорость сварки 600-3600м/ч, так или иначе, на порядок выше, чем при сварке под слоем флюс

На рисунке 6, по данным Флорова Р.С. и Лурье А.И. 6, представлены прогибы двутавровых балок при сварке «в лодочку» при различном порядке наложения швов, полученные опытным и расчетным путем.

Рисунок 6 Прогиб двутавровой балки в процессе наложения швов при различном наложение швов:

а) средне экспериментальные данные;

б) расчетные данные.

По техническим условиям отношение стрелы прогиба к длине балок, например, для железнодорожных мостов стрела прогиба должна быть не более 0,001.