Раздел 4. Исследовательская часть

4.1 Конструктивно-технологический анализ сварных узлов изделий. Технологии шовной сварки

Цель настоящей работы заключалась в выявлении из общей номенклатуры узлов и деталей, соединяемых шовной сваркой на предприятии наиболее трудновыполнимых, а также в реализации мероприятий, направленных на достижение снижения трудоемкости изд.

Планом предусматривалось также определение реального состояния оборудования контактной сварки, периодичность выполнения регламентных работ и условия его эксплуатации. Большинство узлов и деталей по изд. из материала Х18Н10Т при сочетании толщин 0,5+1,0 и 1,0+1,0 (мм).

Шовная сварка изделий основного производства выполняется на машинах контактной шовной сварки, состав которых приведен в таблице № 3:

Табл.4.1. Состав контактного производства основного оборудовать

В связи с отсутствием необходимой измерительной аппаратуры основные параметры сварки на машинах не контролируются. По этой же причине не выполняются регламентные работы на машинах в соответствии с требованиями РТМ-1132.

Выборочно для проверки работы машины МТП-100 использовали прибор АСУ-1, с помощью которого измеряли ток в процессе сварки некоторых узлов. Измерения показали значительный разброс по величине сварочного тока. Нестабильность значения сварочного тока отразилась на размерах и качестве сварных точек. Заниженные размеры сварных точек получаются за счет выплесков металла литой зоны, а также за счет применения неправильных размеров рабочей поверхности электродов.

Уточнение режимов сварки на машине МШ-1601 на деталях применительно к изделию

Образцы технологической пробы и сами изделия, выполненные точечной сваркой на оборудовании предприятия не всегда удовлетворяют требованиям качества и надежности. Кроме того, в связи с заниженными размерами нахлестки в соединениях, предприятию было предложено рассмотреть возможность сварки изделий с уменьшенными размерами сварных точек.

В связи с тем, что в разрабатываемую установку для сварки жаровой трубы по проекту института будет включена стационарная машина постоянного тока МШ-1601, в работе было проведено уточнение режимов сварки на машине МШ-1601 на образцах применительно к основным узлам. При этом предусматривалась возможность отработки режимов сварки, как с нормальными, так и с уменьшенными размерами сварных точек на тех же сочетаниях толщин.

При отработке режимов точечной сварки для получения заданных размеров сварных точек нормальных и уменьшенных размеров при установленных значениях tcB. и Fcb. Регулирование сварочного тока осуществляли переключением ступеней трансформатора, начиная с заведомо меньшего значения сварочного тока.

Окончательную регулировку tcB. осуществляли путем фазового регулирования. Если при установленных значениях tcB. и Fcb., а затем соответствующим образом 1св. Для получения режима устойчивого к выплескам металла, максимальный диаметр литого ядра <1м, при котором начинались выплески принимался на 10-15 % больше номинального им. После получения ён увеличивали 1св. и определяли максимальное значение диаметра. Отработка режимов сварки производилась на образцах, поставленных предприятием, которые соответствовали марке, толщине и состоянию свариваемых изделий. Рабочие поверхности электродов для каждой толщины деталей принимались по ПИ86-75,а для сварки точками с уменьшенными размерами по РТМ-1536-76.

Амплитудное значение сварочного тока измеряли прибором ОСУ-1, отдельные режимы сварки записывали осциллографом Н-700. Применительно к сварке элементов изделия на машине МШ-1601 отрабатывали режимы сварки с нормальными точками стали 12Х18Н10Т толщиной 1,0+1,0 мм. Следует отметить, что сталь 12Х18Н10Т имеет склонность к возникновению выплесков металла. С увеличением значения сварочного тока 1св. размеры литой зоны остаются, практически, неизменными.

Изменение длительности tcB. в сравнительно широком диапазоне обеспечивает возможность получения размеров литой зоны без возникновения выплесков металла. На рис. 5 представлена осциллограмма тока, записанная при сварке стали 12Х18Н10Т на машине МШ-1601.

При сварке этого же сочетания толщин точками уменьшенных размеров также наблюдается склонность к выплескам металла. При этом отмечено, что выплески металла происходят в конце прохождения сварочного импульса тока. В НИРС ДП. 010.000.000. представлен характер изменения с ёя в зависимости от изменения 1св., tcB. и Fcb. при сварке точками уменьшенных размеров.

Для сварки тех же сочетаний толщин по нахлестке с уменьшенными размерами сварку проводили электродами с плоской рабочей поверхностью, размеры которой были приняты согласно РТМ-1536-72. В ходе отработки режимов сварки установлено, что характер изменения размеров литой зоны с уменьшенными размерами в зависимости от изменения параметров сварки 1св., 1св. и Fcb. аналогично, как и при сварке деталей со сварными точками нормальных размеров.

В общем случае режимы сварки с уменьшенными точками оказались более жесткими по своим параметрам. Амплитудное значение сварочного тока немного меньше по сравнению со значением тока при сварке точками нормальных размеров, но длительность импульса уменьшена, практически вдвое.

Это объясняется тем, что при сварке электродами со сферической поверхностью требуется меньший ток для заданного диаметра точки по сравнению со сваркой плоскими электродами.

Необходимо иметь в виду, что точечная сварка электродами с плоской рабочей поверхностью накладывает более жесткие требования по механической жесткости вторичного контура и соблюдения соосности верхнего и нижнего электродов.

Использование полученных режимов точечной сварки обеспечивают заданные размеры сварных точек и исключают возможность возникновения выплесков.

Выбор оптимального режима сварки является достаточно сложной операцией, от которой в основном зависит качество и стабильность получаемых сварных соединений Ее выполнение следует поручать наладчикам и сварщикам высокой квалификации. Можно рекомендовать следующий порядок выбора режима сварки:

На машине и аппаратуре управления устанавливают значения Яэл. (ёэл.), tcB., Fcb. (по табл. режимов)

После этого постепенно увеличивают 1св. до получения литого ядра необходимых размеров.

1св. увеличивают до получения диаметра ядра ём =1,15ён (где ём-диаметр ядра, при котором начинаются выплески, ён номинальный диаметр ядра.).

Если, увеличивая 1св. не удается получить требуемый ём, то повышают Fcb. или увеличивают 1св.

После получения ём =1,15ён понижают 1св. до значения, при котором обеспечивается ён.

Следует отметить, что при сварке на машинах постоянного тока получают ём больше, чем при сварке на машинах постоянного тока (при одинаковых tcB., Fcb.).

4.2 Измерение и регулирование параметров сварки

Специфические особенности точечных сварных соединений затрудняют использование методов и средств неразрушающего контроля готовых соединений. В связи с этим неразрушающий контроль таких соединений не нашел широкого применения на производстве.

Основным условием стабильности процесса роликовой сварки является строгое соответствие истинных параметров режима заданным (установленным) аппаратурой управления. С целью определения такого соответствия параметров, а также для фиксирования режима сварки в технологической карте и проверки стабильности работы сварочного оборудования измеряют параметры режима 1св., tcB., Fcb.

Наибольшую логическую связь с тепловой и электрической характеристиками процесса сварки имеет действующее значение тока в наибольшем полупериоде 1св.д. для машин переменного тока и амплитудное значение тока Icb.m. для низкочастотных и машин постоянного тока. Кратковременность включения, большая величина и несинусоидальная форма тока делают невозможным использование стандартных приборов для измерения тока. Поэтому для его измерения при точечной сварке применяют специальные приборы.

А в качестве датчика тока в приборах используют трансформаторы с немагнитным сердечником - тороиды, надеваемые на токоведущие части сварочного контура машины. Для измерения действующего значения тока при точечной сварке применяют прибор типа АСУ-1М. Действующее значение тока вычисляется прибором автоматически в соответствии с выражением:

Результат вычисления сохраняется на время, необходимое для снятия отчета. Стрелочный прибор в АСУ-1 имеет две шкалы: квадратичную - для измерения действующего значения тока и линейную - для измерения амплитудного значения тока. Прибор имеет два датчика токо-тороида с внутренним диаметром 100 и 200 мм, что позволяет измерять токи на контактных машинах различных типов.

Длительность протекания тока может быть измерена путем наблюдения и регистрации тока на осциллографе. Длительность тока машин постоянного тока измеряется путем одновременной записи на осциллографе сигналов, пропорциональных току и напряжению переменного тока известной частоты (отметчика времени). При наблюдении тока на электронном осциллографе для измерения длительности также включают отметчик времени, благодаря которому наблюдаемая кривая фиксируется на экране в виде чередующихся черточек и пауз. По числу черточек, зная установленный масштаб отметчика времени, определяют длительность импульсов тока. Сигнал, пропорциональный сварочному току, может быть получен с выходом интегрирующего усилителя прибора АСУ-1М, для чего у последнего имеются специальные гнезда.

Усилия сжатия электродов определяются с помощью пружинных динамометров типа Д.П.С., деформация которых под действием усилия измеряется индикатором часового типа