книги из ГПНТБ / Курдюмов, В. Я. Ремонт строительных машин методами сварки и наплавки

При полном отжиге изделие нагревают до температу­ ры 820—930° С. Время выдержки 0,5—1 ч на 1 т металла, затем его медленно охлаждают вместе с печью до 600— 400° С. Углеродистые стали охлаждают со скоростью 100—150° С в 1 ч, легированные —со скоростью 30—50° С в 1 ч. Полный отжиг устраняет внутренние напряжения и улучшает структуру металла: она становится однород­ ной и мелкозернистой, а металл вследствие этого — менее хрупким и более пластичным.

Нормализацией называется вид термической обработ­ ки, при которой сталь нагревают до температуры 800—

которой сталь нагревают до температуры 700—900° С, вы­ держивают некоторое время, а затем быстро охлаждают до температуры 230—450° С в воде, масле, водных раство­ рах солей и других средах. Окончательное охлаждение — на воздухе. Закалка повышает прочность конструкцион­ ных сталей, придает твердость и износостойкость инстру­ ментальным сталям.

Отпуском называется вид термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры 400—700° С и подвергают медленному охлаждению. Для каждой марки стали существуют свои температуры отпуска и скорость охлаждения, указываемые в технических условиях на тер­ мообработку.

Цель отпуска — устранить или уменьшить напряже­ ния в стали, повысить ее вязкость и понизить твердость. Отпуску, как правило, подвергают закаленные детали для снятия внутренних напряжений и уменьшения хруп­ кости.

Х и м и к о - т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к о й называ­ ют процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев металла детали. Такую об­ работку применяют к деталям, от которых требуется твердая и износоустойчивая поверхность при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины, высокая корро­ зионная стойкость, высокое сопротивление усталости.

51

В настоящее время наиболее распространены следую­ щие виды химико-термической обработки стали:

цементация — насыщение поверхности стальных дета­ лей углеродом;

азотирование — насыщение поверхности стальных де­ талей азотом;

цианирование — одновременное насыщение поверхно­ сти стальных деталей углеродом и азотом;

алитирование — насыщение поверхности стальных и чугунных деталей алюминием для повышения их жаро­ стойкости.

Кроме того, в промышленности применяют также по­ верхностное насыщение стали хромом, кремнием и др. Процесс этот называется диффузионной металлизацией стали.

При ремонте строительных машин все детали, в чер­ тежах или технологических процессах которых есть соот­ ветствующие указания, должны быть подвергнуты терми­ ческой или химико-термической обработке с соблюдением установленных режимов. Детали, прошедшие термиче­ скую обработку, подлежат проверке на прочность.

Недоброкачественную термическую обработку любой детали разрешается исправлять не больше одного раза. После повторной термической обработки деталь повторно контролируют.

В результате термообработки у детали не должно быть закалочных трещин, неравномерной твердости, пре­ вышающей допускаемую ТУ, коробления и других де­ фектов.

Контроль глубины цементации или другого вида хи­ мико-термической обработки детали надо вести на об­ разце (свидетеле), изготовленном из металла, однород­ ного с металлом детали, а для литых деталей — на об­ разце (свидетеле) той же плавки.

Детали после термической обработки необходимо очи­ стить от окалины, масла и других загрязнений.

5. СБОРКА И ПОДГОТОВКА К СВАРКЕ

Ремонтировать и изготовлять сварные стальные кон­ струкции строительных машин следует на основе разра­ ботанных технологических процессов их сборки и сварки.

Сборка конструкций под сварку — одна из важнейших операций, от правильного выполнения которой в значи-

52

тельной степени зависят качество и трудоемкость свароч­ ных работ, а также последующая надежность конструк­ ций во время эксплуатации строительных машин.

В зависимости от сложности сварной конструкции, ее конфигурации, программы выпуска, типа производства и способа работы сборку можно проводить одним из сле­ дующих методов:

по разметке при помощи простейших универсальных приспособлений: струбцин, планок, скоб с клиньями с по­ следующей прихваткой и проверкой. Применяется в инди­ видуальном производстве;

по первому изделию, если его конфигурация позволяет пользоваться им как шаблоном. Применяется в мелкосе­ рийном производстве с использованием тех же средств, что и при разметке;

на универсальных приспособлениях — плитах с паза­ ми, снабженных упорами, фиксаторами и различными за­

2)последовательная сборка и сварка;

3)сборка и сварка узлов, а затем сборка и сварка конструкции из узлов.

Детали конструкций перед поступлением на сборку надо проверить и снабдить маркировкой.

Точность сборки деталей под сварку должна быть обе­ спечена в пределах установленных размеров и допусков. Для этого рекомендуется применять сборочно-сварочные кондукторы и приспособления, исключающие возмож­ ность деформаций и не затрудняющие сварочных работ. Приспособления необходимо периодически проверять.

Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны ме­ талла шириной не менее 20 мм перед сборкой надо очи­ стить от ржавчины, грязи, масла, влаги и др.

При сборке конструкций под сварку между сваривае­ мыми деталями необходимо обеспечить зазоры для всех типов сварных соединений и швов в соответствии с ГОСТ или ТУ на применяемый вид сварки.

53

Уменьшение зазоров в стыковых соединениях может вызвать непровары, снижающие прочность шва, а увели­ чение — возрастание количества наплавленного металла и повышение трудоемкости ремонта или изготовления конструкции. Сварные швы увеличенного сечения могут также вызвать дополнительные сварочные напряжения и деформации конструкции и ее отдельных элементов.

Местные повышенные зазоры надо устранить до на­ чала сварки соединения. Если это невозможно сделать, поджав детали, разрешается их заваривать при условии, что зазор не превышает 10% общей длины шва и ширина его не более 0,6 наименьшей толщины свариваемых дета­ лей. Недопустимо заполнять увеличенные зазоры кусками проволоки, электродами, полосками тонколистового ме­ талла и т. п.

Все местные уступы и сосредоточенные неровности, имеющиеся на деталях и препятствующие правильной сборке, надо обработать. Принудительно подгонять дета­ ли запрещается.

Собранные элементы после проверки их положения в узле следует фиксировать сборочными приспособления­ ми или прихватками.

Для стяжки деталей перед закреплением их прихваточными швами используют струбцины, кляммеры, скобы с клиновым поджатием, рычажно-эксцентриковые зажи­ мы, рычажные прижимы и другие приспособления, а так­ же временно привариваемые болты, ушки, обрезки угол­ ков и другие вспомогательные детали, которые удаляют после закрепления элементов конструкций прихватками.

Прихватку элементов сварных соединений при сборке должны выполнять сварщики высокой квалификации теми же материалами, которыми выполнены сами свар­ ные швы, или однотипными. Прихватку несущих и ответ­ ственных элементов металлоконструкций имеют право выполнять сварщики, сдавшие испытания согласно «Пра­ вилам аттестации сварщиков», утвержденным Госгортехнадзором, и получившие соответствующее удостоверение.

Прихватки располагают по заранее разработанной схеме в местах последующей сварки швов и наибольших деформаций кромок. Длина прихватки должна быть 50—• 60 мм с шагом не более 400—500 мм для металла тол­ щиной свыше 6 мм. При сборке более тонкого металла длину прихваток и расстояние между ними уменьшают. Площадь поперечного сечения прихватки может состав-

54

лять до половины площади поперечного сечения шва, но не более 6X6 мм для угловых швов и не более 10 мм по ширине и 5 мм по высоте для стыковых швов.

Все прихватки после окончания сборки конструкции под сварку должны быть очищены от шлака, брызг и дру­ гих загрязнений. Прихватки плохого качества вырубают и накладывают вновь.

Для защиты металла от сварочных брызг рекомен­ дуется использовать жидкий концентрат сульфитно-спир­ товой барды КБ Ж по ГОСТ 8518—57. Концентрат раз­ бавляют горячей (50—60°С) водой в отношении 1:4 по весу или 1:5 по объему. Полученную жидкость наносят на поверхность свариваемых изделий тонким слоем по ширине 100—150 мм с обеих сторон шва за 1—2 ч до на­ чала сварки. Сварка по сырому покрытию запрещена. При подготовке изделий к окраске после сварки удалять остатки покрытия КБ Ж не надо.

Защитить свариваемые изделия от прилипания брызг расплавленного металла можно эмульсией, представляю­ щей собой водный раствор каолина (ГОСТ 6138—61), шлака (являющегося отходом при автоматической свар­ ке под флюсом АН-348А), мрамора (ГОСТ 4416—48), аммония молибденовокислого (ГОСТ 3765—64). Компо­ ненты, приготовленные для эмульсии, просеивают сквозь мелкоячеистое сито (1000 отверстий на 1 см2), затем сме­ шивают и растворяют в воде: на 1 весовую часть компо­ нентов 2—2,5 части воды.

Эмульсию перед сваркой наносят на поверхность ме­ талла любым способом (окунанием, из пульверизатора, кистью), не опасаясь попадания ее в зону сварного шва. После высыхания покрытия проводят сварку. Эмульсия легко смывается водой или очищается металлической щеткой.

Попадание эмульсии в зону сварки не нарушает плот­ ность шва, дуга горит устойчиво, разбрызгивание элек­ тродного металла уменьшается.

Собранные конструкции или отдельные узлы подле­ жат техническому контролю, после которого дается раз­ решение на выполнение дальнейших операций.

Во время транспортирования и кантовки собранных под сварку металлоконструкций или отдельных узлов не­ обходимо обеспечить сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.

55

ß. СВАРКА

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения материалов путем доведения их до пластиче­ ского или расплавленного состояния с применением или без применения давления.

Сварка — один из ведущих высокопроизводительных технологических процессов в промышленности и в строи­ тельстве, позволяющий при небольших материальных и трудовых затратах создавать конструкции с высокими технико-экономическими показателями.

По сравнению с другими способами соединения ме­ таллов и с литьем сварка обладает следующими преиму­ ществами: расходуется меньше металла; сокращаются сроки и снижается стоимость работ вследствие уменьше­ ния трудоемкости изготовления конструкций; снижаются затраты на оборудование, так как сварочное оборудова­ ние дешевле, чем сверлильные и дыропробивные станки и клепальные гидравлические машины; увеличивается прочность и герметичность соединений, что особенно важ­ но при изготовлении ответственных конструкций.

Современный уровень развития сварочной техники в

СССР служит прочной базой для дальнейшего ее разви­ тия и эффективного использования в качестве мощного средства повышения производительности труда, эконо­ мии материалов, повышения качества и удешевления продукции.

По уровню сварочной техники, глубине разработки технологических процессов и объему применения сварки наша страна занимает первое место в мире.

В настоящее время насчитывается около 150 различ­ ных способов сварки, которые могут быть разделены на две основные группы: сварка плавлением и сварка дав­ лением.

Наиболее широко применяются электрические спосо­ бы сварки: дуговая, контактная и электрошлаковая.

При электродуговой сварке местный нагрев сваривае­ мых кромок осуществляется теплом электрической дуги.

возможность электрической плавки металлов. Открытие В. В. Петро­ ва применили на практике и разработали промышленные способы сварки металлов электрической дугой русские изобретатели H. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов.

В 1882 г. H. Н. Бепардос открыл способ электродуговой сварки металлов неплавяшимся угольным электродом и запатентовал его.

56

Способ дуговой сварки, разработанный H. Н. Бенардосом, полу­ чил дальнейшее развитие в работах русского инженера Н. Г. Славянова. Им в 1888 г. был предложен способ электродуговой сварки плавящимся металлическим электродом, наиболее распространенный в настоящее время. С именем Н. Г. Славянова связано развитие ме­ таллургических основ электродуговой сварки, создание первого авто­ матического регулятора длины дуги и первого сварочного генерато­ ра. Он предложил флюсы и шлаки, позволяющие получить высоко­ качественный металл сварных швов, а также заложил основы авто­ матической электродуговой сварки под шлакообразующим покры­ тием.

Созданные H. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым способы свар­ ки положены в основу современных видов электрической сварки ме­ таллов.

В 1940 г. видным советским ученым академиком Е. О. Патоном был разработан новый прогрессивный способ автоматической ду­ говой сварки под флюсом, широко применяемый в настоящее время (рис. 6).

Крупным достижением советской сварочной техники явилась разработка в 1948 г. Институтом электросварки Академии наук Украинской ССР способа автоматической электрошлаковой сварки,

Быстрыми темпами, особенно в последние годы, внед­ ряются новые прогрессивные методы сварки: порошковой и голой легированной проволокой, трением, холодная, электронным лучом, плазменная и др.

Для ремонта различных металлоконструкций и дета­ лей строительных машин используют разнообразные спо­ собы и приемы сварки. Наиболее часто применяют руч­ ную электродуговую сварку, автоматическую и полуавто­ матическую сварку под флюсом, полуавтоматическую сварку в углекислом газе, полуавтоматическую сварку порошковой проволокой, электрошлаковую, контактную точечную, ацетилено-кислородную.

Для ремонта строительных машин используют пре­ имущественно ручную электродуговую сварку, так как она позволяет вести работы при любом пространственном положении шва, благодаря чему демонтаж оборудования

57

Монтируемого оборудования и в ремонтном цехе, для нее не требуется сложное сварочное оборудование.

Автоматической и полуавтоматической сваркой под флюсом можно пользоваться при однотипных и массовых ремонтных работах, например, для наплавки рабочих по­ верхностей деталей строительных машин. Использование сварки иод флюсом для устранения изломов и трещин Б стальных изделиях ограничено и может быть рекомендо­ вано в случае прямолинейных изломов и горизонтального положения шва *. Сваривать можно однослойными и мно­ гослойными швами.

Однако при сварке под флюсом значительно сложнее создать условия, уменьшающие коробление детали в про­ цессе сварки и окончательную деформацию ее после сварки, поэтому ее следует применять для ремонта дета­ лей свободных размеров.

Широко используют автоматическую и полуавтомати­ ческую сварку под флюсом на предприятиях по ремонту строительных машин при изготовлении новых деталей и узлов, которые будут установлены на машину взамен выбракованных. Надо учитывать, что автоматическая сварка под флюсом рекомендуется для швов длиной свыше 1000 мм. Использовать автоматы при коротких швах невыгодно из-за больших затрат времени на на­ стройку (до 40—60% общего времени).

Сварка под флюсом, даже при загрузке автомата только на 10%, эффективнее, чем ручная дуговая сварка электродами.

Полуавтоматическая сварка в углекислом газе исполь­ зуется значительно чаще, чем сварка под флюсом. Для сварки применяют проволоку диаметром 0,8—2,0 мм, ав­ томатически подаваемую с заданной скоростью в зону дуги. Применение проволоки диаметром 0,8—1,2 мм по­ зволяет выполнять швы, расположенные в любой плоско­ сти. Перемещение дуги по изделию и колебательные дви­ жения электродом поперек оси шва сварщик выполняет

Способ полуавтоматической сварки в углекислом газе обеспечивает высокую производительность и хорошее ка-

* О типлх швов см. V.2.

59

чество металла шва. Сваркой в атмосфере углекислого газа можно выполнять швы любой длины, многослойные швы любого сечения, обратноступенчатые швы с исполь­ зованием, в случае необходимости, послойной проковки шва.

На предприятиях по ремонту строительных машин полуавтоматическую сварку в углекислом газе можно ре­

сплошностенчатых стальных конструкций взамен выбра­ кованных;

металлом. Этим способом можно выполнять швы любой длины и конфигурации, расположенные в нижнем и на­ клонном положении. Многие марки порошковой прово­ локи позволяют проводить сварку в вертикальном поло­ жении. Внедрение этого способа значительно увеличи­ вает возможность механизации сварочных работ не толь­ ко в цехах, но и на открытых площадках.

Сварку порошковой проволокой рекомендуется ис­ пользовать для устранения трещин и изломов в стальных изделиях, для наплавки поверхностных слоев изношен­ ных деталей, а также для ремонта и изготовления метал­ локонструкций из низкоуглеродистых и низколегирован­ ных сталей.

Электрошлаковую сварку можно применять для вос­ становления стальных деталей с толстой стенкой ремон­ тируемых участков, с разрушениями, расположенными по прямой линии, позволяющими варить шов вертикально. Особенно удобна она для восстановления изношенных де­ талей, имеющих круглое и прямоугольное сечение.

Контактной точечной сваркой ремонтируют и изготов­ ляют детали и узлы из тонколистового металла.

Лцетилено-кислородная сварка находит применение

60