Технологический процесс сварки и контроль качества сварных соединений.

Технологический процесс производства сварных конструкций

Огромное разнообразие типов сварных конструкций, выпускаемых промышленными предприятиями страны, вызвало необходимость разработать «Технологическую классификацию сварных конструкций в машиностроении». Этот документ позволил типизировать технологические процессы изготовления, приемки, испытаний и монтаж, подразделить по технологическим и другим возможностям сварочное оборудование, установки, оснастку, что позволяет разрабатывать типовые проекты сборочно-сварочных цехов и участков с типовыми технологическими процессами. Основными параметрами, которые объединяют группы сварных конструкций, являются: конструктивная форма изделия, тип заготовок, толщина, масса- и марки металлов, характер сопряжения свариваемых элементов, классификация швов, тип сварного соединения, габариты изделия. В зависимости от количества общих параметров все машиностроительные конструкции подразделяются на виды, типы, классы, подклассы, группы и подгруппы. В подгруппе сварные конструкции имеют максимальное количество общих параметров.

Принципиальная и рабочая технология (технологическая карта) разрабатывается на основе соответствующих ГОСТов, технических условий, правил Госгортехнадзора, Морского и Речного регистра, специальных технических условий, а также на основе отраслевых и заводских стандартов и дополнительных технических условий, зафиксированных на чертежах данного изделия.

В общих технических условиях содержатся требования:

к материалам и заготовкам с указанием методов их приемки и испытания;
к изготовлению деталей конструкции с указанием способов заготовительных операций;
к сборочным операциям с указанием допусков на размеры и форму; к сварочным операциям с указанием способов сварки, сварочных материалов, квалификации сварщиков;
к методам и объемам испытаний (контроля) деталей, узлов и изделия в целом с указанием способов устранения дефектов, мест клеймения (то же в отношении качества швов сварных соединений);
к термической обработке деталей, узлов и всего изделия в целом; к приемке готовых изделий, окраске, маркировке и упаковке; в случае необходимости указывают способы консервации и расконсервации изделия;
к технической документации на готовое изделие.

Отраслевые и заводские стандарты содержат в основном те же требования, но применительно к более конкретным изделиям.

Значение технологического процесса. Качество проекта технологического процесса изготовления сварных конструкций в основном определяет их технико-экономические показатели, такие, как надежность, экономичность в изготовлении и эксплуатации. В проекте технологии изготовления комплексно разрабатывают операции заготовки, сборки, сварки и контроля качества готового изделия. Рационально разработанный проект технологии должен обеспечить изготовление изделия при минимальной трудоемкости операций, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии, с высоким качеством сварных соединений, при наименьших остаточных деформациях конструкции и при полном соблюдении мер по технике безопасности.

Наиболее прогрессивный способ проектирования — одновременная разработка конструкций и технологии производства.

Принципиальная технология производства предусматривает:

последовательность технологических операций, разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы, эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки, расчеты режимов сварки основных сварочных операций, расчеты ожидаемых сварочных деформаций, сравнительную технико-экономическую оценку разработанных вариантов технологии.

После окончательного утверждения технического проекта и принятого варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции и составление рабочей технологии. Рабочая технология включает:

- уточнения и изменения принципиальной технологии, связанные с изменениями конструкции на этапе рабочего проектирования;
- разработку технологических карт с указанием всех параметров режимов сварки, применяемых сварочных материалов и оборудования;
- краткие описания технологических приемов выполнения отдельных технологических операций;
- требования к точности и качеству сварных конструкций на отдельных этапах ее изготовления;
- указания методов проверки точности и контроля качества соединений, узлов и готовой конструкции.

Одновременно с разработкой рабочей технологии ведут выбор или проектирование оснастки и приспособлений.

Выбор схемы технологического процесса определяется характером или

типом производства. Различают три типа производства: индивидуальное, серийное и массовое. Индивидуальное производство предусматривает изготовление разнообразных по назначению, форме и размерам конструкций. Партия однотипных конструкций при индивидуальном производстве состоит из одной или нескольких единиц. Особенностью индивидуального производства является отсутствие специализации рабочих мест. Переход на выпуск других конструкций требует иногда переоснащения рабочего места. Применение специализированных приспособлений в индивидуальном производстве экономически не оправдывается. Поэтому рабочие места оснащают универсальными приспособлениями, которые могут быть использованы при изготовлении различных конструкций.

При изготовлении изделий большими партиями производство является серийным. Рабочие места при серийном производстве оснащают специализированными приспособлениями, применение которых позволяет увеличить производительность труда и повысить качество продукции. В серийном производстве заготовки обычно изготовляют более точно, поэтому объем пригоночных работ минимален.

При массовом производстве рабочие места также строго специализированы и оснащены специализированным оборудованием и быстродействующими приспособлениями. Пригоночные операции при массовом производстве отсутствуют, так как детали изготовляют с жесткими допусками. При массовом производстве применяют механизированные поточные линии сборки и сварки, а также автоматические линии. Технологическая карта — основной производственный документ, в котором приведены все данные по заготовке, сборке и сварке изделия. Выполнение положений, зафиксированных в утвержденной технологической карте, строго обязательно. При составлении технологической карты технолог должен придерживаться схемы утвержденной принципиальной технологии. Составленная карта должна быть понятной без пояснительной записки. Технологические карты составляют на заготовку, сборку и сварку. В большинстве случаев технологию сборки и сварки приводят в одной карте, в порядке очередности выполнения операций.

Заготовка деталей. К заготовительным операциям относят: правку листового и профильного проката, разметку и наметку, раскрой проката, обработку кромок и торцов, гибочные и вальцовочные работы. Правку листовой и универсальной стали производят в холодном состоянии на листопразйльных вальцах. При этом устраняют общие и местные неровности, волнистость кромки, саблевидность и другие дефекты.

Технологичность сварных конструкций из титана и его сплавов определяется простотой струйной защиты сварного соединения от воздействия газов атмосферы с внешней и с обратной стороны шва, свободным подходом сварочного инструмента к местам сварки, отсутст­вием большого скопления сварных швов и их перекре­щивания, возможностью применения автоматических ме­тодов сварки.

При обеспечении перечисленных требований сварные конст- рукции будут обладать высокой прочностью и герметичностью при минимальных затратах материалов и рабочего времени.

Требования, предъявляемые к свариваемому ме­таллу. Технологический процесс сварки определяется совокупностью предшествующих технологических про­цессов.

При разработке технологического процесса сварки необходимо предъявлять к деталям, подлежащим свар­ке, и присадочным материалам следующие технические требования:

1. Сварочная проволока должна соответствовать тех­ническим условиям и обязательно пройти вакуумный отжиг. Содержание вредных примесей как общее, так и па поверхности, не должно быть более допустимого.

2. Химический состав металла деталей, подлежащих сварке, должен удовлетворять требованиям технических условий. Содержание вредных примесей как общее, так и на поверхности свариваемых кромок, не должно быть более допустимого,

3. Детали, обработанные в холодном состоянии (про­катка, гибка, штамповка, правка), а также детали, изготовленные литьем и горячей штамповкой, перед сваркой. Следует термически обработать для снятия остаточных напряжений. Последние увеличивают дефор­мацию деталей во время сварки.

Для получения требуемой чистоты поверхности де­талей, подлежащих сварке, применяют специальные тех­нологические процессы подготовки свариваемых кромок под сварку.

Подготовка к сварке. Существенное влияние на ка­чество сварных соединений титана оказывает состояние поверхности свариваемых кромок деталей и присадочно­го металла. Окалина, альфированный слой, трещины, жиры и прочее на поверхности кромок заметно загряз­няют металл шва газами и, тем самым, снижают его

пластичность, а в ряде случаев вызывают появление холодных трещин. Загрязняться поверхность деталей может при про­катке листов, штампопке с подогревом и обработке тор­цов кромок.

Перед сваркой с поверхности деталей и присадочного металла такой загрязненный слой следует удалять. Лучшим способом для этой цели является хи­мическое травление в водном растворе следующего состава (на 1 л раствора): 340—350 мл соляной кис­лоты (технической), 55—60 мл азотной кислоты, 50 г фтористого натрия.При наличии окалины и большой толщины альфированного слоя перед травлением применяется гидропескоструйная или дробеструйная обработка. Травление производится при комнатной температуре в течение 3—5мин. Продукты травления перед сваркой удаляют металлической щеткой.

Проволоку, поставляемую в травленом состоянии после вакуумного отжига, и детали после механической обработки перед

сваркой обезжиривают стандартными растворителями.,

В тех случаях, когда травлением удалить цвета побежалости (окалину) невозможно, применяют механическую зачистку напильником, металлической щеткой или корундовым камнем с последующей протиркой растворителем. Однако эти способы зачистки деталей могут привести к загрязнению шва железом и корундом.

Пескоструйная очистка не может быть применена без последующего химического травления, так как она приводит к загрязнению поверхности окислами. Торцы кромок свариваемых деталей необходимо обработать фрезерованием для удаления трещин, заусенцев, забоин и других пороков. Для механической зачистки поверхпости свариваемых кромок на титановой ленте при сварке труб применяется специальная механизированная установка. Качество подготовки поверхности свариваемых кромок рекомендуется контролировать внешним осмотром, металлографическим анализом, измерением контактного сопротивления.Разделку свариваемых кромок сле­дует производить в зависимости от применяемого вида и способа сварки, а также вида соединения и толщины спа­риваемых деталей. Детали толщиной до 40 мм, со­единяемые встык, сваривают погруженной дугой и элек­тронным лучом без разделки кромок.