6. Технология сборки и сварки.

6.1 Подготовительные операции

Технология подготовки листов к сварке по рекомендации [1, с. 346] заключается в правке листового материала в правильных станах, разметке или наметку деталей, вырезку заготовок, тщательной очистке свариваемых кромок от окислов и загрязнений (механическим путем, т.е. наждаком, металлической щеткой и т.п.).

6.2 Технология сборки и сварки для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Перед сваркой производим сборку конструкции, т.е. установление и фиксацию деталей в предусмотренном проектом положении. Она должна обеспечивать возможность качественной сварки конструкции. Необходимо выдержать заданный зазор между соединяемыми деталями, установить детали в проектное положение и закрепить между собой так, чтобы взаиморасположение деталей не нарушилось в процессе сварки и кантовки, а если необходимо, и транспортировки. Должен быть обеспечен свободный доступ к месту сварки.

Для кантования изделия в процессе сборки и сварки используем электроталь. Сборку и сварку будем производить на плите. Для обеспечения заданного зазора используем подкладки, удаляемые при формировании шва.

После выполнения подварочного шва укладываем изделие на плиту и выполняем шов с одной стороны наклонным электродом. Потом переворачиваем изделие и выполняем шов с обратной стороны.

Ввиду большой протяженности шва и большой площади наплавляемого металла рекомендуем применить сварку блоками по 2м при одновременной сварке тремя постами.

Для исправления сварочных деформаций после сварки произведем правку грибовидности (если необходимость этого будет выявлена при контроле изделия).

Возможно потребуется применение сопутствующего подогрева до 400ºС.

6.3 Технология сборки и сварки для сварки под слоем флюса

Технология подготовки кромок к сварке, такая же, как и в пункте 6.2. Присадочную проволоку будем очищать от окислов и загрязнений травлением в растворе, состоящем из 75 см³/л азотной, 100 см³/л серной и 1 см³/л соляной кислот, с последующей промывкой в воде, щелочи, воде и сушкой горячим воздухом, флюс прокаливаем в течение 1 часа при температуре 350°С [7, с.364].

Перед сваркой, листы, также как и в предыдущем пункте закрепляем провариваем корневой шов вручную, затем, установив изделие на плиту, производим автоматическую сварку под флюсом. Для получения однородной структуры наплавленного металла в начале шва и для избежания получения кратера при обрыве дуги в конце шва будем использовать входную и выходную пластины, выполненные в форме тавра, закрепленные на прихватках.

Деформации и напряжения при сварке и методы борьбы с ними.

Сварочные деформации и напряжения являются следствием многих причин. Они значительно снижают механическую прочность сварной конструкции, [6, С.59]. Основными причинами возникновения сварочных деформаций и напряжений является неравномерное нагревание и охлаждение изделия, литейная усадка наплавленного металла и структурные превращения в металле шва.

Неравномерное нагревание и охлаждение вызывают тепловые напряжения и деформации. При сварке происходит местный нагрев небольшого объёма металла, который, расширяясь, воздействует на близлежащие менее нагретые слои металла. Чем выше температура нагрева, а также чем больше коэффициент линейного расширения и ниже теплопроводность металла, тем больше тепловые напряжения и деформации развиваются в свариваемом шве.

Литейная усадка вызывает напряжения в сварном шве в связи с тем, что при охлаждении объём наплавленного металла уменьшается. Вследствие этого, в близлежащих слоях металла возникают растягивающие силы. Чем меньше количество расплавленного металла, тем меньше возникают напряжения и деформации. Поэтому при сварке нашей конструкции, предусмотрена рациональная технология сборки и сварки, (раздел 8), которая обеспечивает равномерное распределение температур по всей длине шва.

Структурные превращения вызывают растягивающие и сжимающие напряжения в связи с тем, что они в некоторых случаях сопровождаются изменением объёма свариваемого металла. При сварке низкоуглеродистой стали напряжения, возникающие от структурных превращений, небольшие и практического значения не имеют, [6, С.60].

Для устранения деформаций и напряжений, которые образуются после сварки, предусмотрен ряд мероприятий. Это мероприятия до сварки, во время сварки и после сварки.

К мероприятиям, используемым до сварки, относятся:

а) рациональное конструирование;

б)сборка заготовок и назначение их размеров с учётом последующих деформаций и перемещений;

в) создание деформаций и перемещений обратных сварочным;

г) создание напряжений растяжения в зоне сварного соединения.

К мероприятиям, используемым во время сварки, относятся:

а) рациональная последовательность сборочно-сварочных операций;

б) снижение погонной энергии сварки;

в) уменьшение площади зоны пластических деформаций путём искусственного охлаждения металла в процессе сварки;

г) закрепление изделий в приспособлениях.

д)создание непосредственно вслед за сваркой пластических деформаций удлинения металла путём его проковки.

К мероприятиям, используемым после сварки, относятся:

а) создание пластических деформаций удлинения в зоне сварного соединения с целью получения перемещений, противоположных по знаку сварочным;

б) создание пластических деформаций укорочения путём местного нагрева тех зон, усадка которых приводит к устранению нежелательных остаточных перемещений, вызванных сваркой.

Наиболее эффективным способом полного сня­тия напряжений является термическая обработка, кото­рой довольно часто подвергают сварные изделия из –высоко ле­гированных сталей.

Для снятия напряжений назначается высокий отпуск. При такой термической обработке сварочные напряжения снимаются за счет того, что при нагреве предел текучести материала сильно падает и при температуре не ниже 800° С ввиду повышенной прочности аустенитной стали, сохраняющейся при высоких температурах, бли­зок к нулю; поэтому материал не оказывает сопротивле­ния пластическим деформациям, благодаря чему внутрен­ние остаточные напряжения полностью исчезают.

Проведенные исследования показали, что применение термической обработки сварных изделий может быть рекомендовано, когда необходимо исключить искажение формы сварных конструкций после механической обра­ботки и в процессе эксплуатации вследствие перераспре­деления напряжений и пластических деформаций.

При сварке нашей конструкции в результате местного нагрева металла, обусловленного воздействием концентрированного источника теплоты, в сварной конструкции возникают сварочные напряжения и деформации.

Для устранения сварочных деформаций (для данной конструкции характерна грибовидность полки и угловое перемещение полки) применим правку грибовидности прокаткой на правильном стане.

Ввиду большой массы и габаритных размеров изделия термические методы снятия сварочных напряжений, рекомендованные для данного металла - аустенизация при температуре 1050÷1100ºС с последующим стабилизирующим отпуском при 750÷800ºС применять затруднительно.

Согласно [1,стр.294] вместо послесварочной термообработки можно применить сопутствующий подогрев соединения до 400°С для снятия временных и остаточных сварочных напряжений.