Технология выполнения основных операций сборки и сварки металлоконструкций. Методы и способы сварки.

Трудоемкость сварочных работ в сварных конструкциях составляет около 30 % общей трудоемкости ее изготовления. Изготовление сварных конструкций из различных металлов и сплавов производится различными методами и способами сварки. В подъемно - транспортном машиностроении по объему применения электродуговая сварка является основным видом сварки. Наиболее широко применяют ручную электродуговую сварку, полуавтоматическую и автоматическую сварку под слоем флюса и в среде защитных газов. Электродуговую сварку можно выполнять металлическим или угольным электродами. Больше распространена сварка металлическим электродом, здесь сварочная дуга образуется и горит при прохождении сварочного тока между электродом и свариваемым изделием. Больше всего сварку ведут на переменном токе, так как меньше расходуется электроэнергии, и применяют относительно простую аппаратуру. Для защиты расплавленного металла от вредного влияния атмосферного воздуха и получения качественного сварного шва при ручной электродуговой сварке применяют электроды с защитными (качественными) покрытиями, а при автоматической и полуавтоматической — флюсы и углекислый газ.

Электроды для ручной электродуговой сварки, применяемые для сварки металлоконструкций в подъемно - транспортном машиностроении, выпускают по ГОСТ 9467 —75. Размеры и общие технические требования для электродов регламентируются ГОСТ 9466 —75.

В связи с большим разнообразием покрытий электроды делятся на типы по их назначению и механическим свойствам металла шва (прочность и пластичность). Материалом для электродов служит сварочная проволока СВ - 08 и СВ - 08А (ГОСТ 2246 —70) диаметром 1,5 —6 мм для свариваемого металла толщиной 1 —20 мм и соответствующий состав покрытия толщиной 1 —3 мм. Электродные покрытия обеспечивают более устойчивое горение дуги и создают вокруг нее и расплавленного металла слой из газов для защиты расплавленного металла от азота и кислорода воздуха, а также для повышения механических свойств сварного шва. Для сварки металлоконструкций ПТМ, в основном, применяют электроды ЭЧ2 и ЭЧ2А, а для особо ответственных конструкций — электроды Э50 и Э50А.

Автоматическая сварка металлическим электродом производится при горении дуги между сварочной проволокой и кромками свариваемого металла под слоем флюса, засыпаемого через шланг в зону шва впереди дуги. Тепло дуги расплавляет свариваемый металл, проволоку и часть флюса, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс защищает жидкий металл от вредного влияния азота и кислорода воздуха, одновременно раскисляет его и удаляет окисел в слой шлака. Флюс также концентрирует тепло в зоне сварки, обеспечивая при этом глубокий провар основного металла, правильно формирует сварной шов благодаря давлению на ванну жидкого металла и медленному его остыванию, устраняет потери на угар и разбрызгивание расплавленного металла, стабилизирует горение дуги, легирует металлы шва и обеспечивает высокие механические свойства наплавленного металла. Флюс изготовляют путем сплавления нескольких компонентов и последующего их размельчения до определенной фракции. В качестве флюса для автоматической сварки применяют флюс АН - 348, АН - 348А, ОСЦ - 45 и др. (ГОСТ 9087 —69), в качестве электродов применяют проволоку стальную сварочную диаметром 3 —6 мм марки СВ - 08А и др. (ГОСТ 2246 —70). Автоматическую сварку под флюсом применяют для сварки стыковых, тавровых, угловых и замковых соединений деталей из углеродистых, низколегированных и большинства высоколегированных сталей толщиной более 1,5 мм, имеющих прямолинейные швы значительной протяженности (10000 мм) или кольцевые швы при диаметре более 1000 мм.

При выполнении коротких прямолинейных и криволинейных стыковых, угловых и тавровых швов и при сварке в труднодоступных местах, где затруднено применение сварочных автоматов, широко применяют полуавтоматическую сварку под флюсом. Для полуавтоматической сварки используют полуавтоматы типов ПШ - 5, ПШ - 54 и ПДШМ - 500 с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки, не зависящей от напряжения дуги. Полуавтоматы питаются как от переменного, так и постоянного тока. Основной областью применения сварки под флюсом следует считать выполнение соединений элементов средних толщин (4 —40 мм).

Наиболее экономичным способом сварки алюминия и его сплавов (средней толщины) продольным и кольцевым швом является автоматическая сварка полуоткрытой дугой по флюсу. Флюс с помощью дозатора / в процессе сварки непрерывно насыпается тонким слоем впереди дуги, не закрывая ее, но при этом расплавленный флюс надежно защищает сварочную ванну и удаляет пленку окислов. Тонкий слой флюса обеспечивает устойчивое горение дуги, так как толстый слой вследствие электропроводности флюса приводит к шунтированию дуги и нарушению устойчивости горения. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности («плюс» подключается к электроду, а «минус» к свариваемому металлу) сварочным трактором ТС - 33 с применением флюсов марок АН - А1, АН - А4, АН - А6 и сварочной проволоки диаметром 1 —4 мм марок АК и АМГ.

Одностороннюю сварку стыковых швов (продольных и кольцевых) с формированием обратной стороны шва целесообразно выполнять на флюсовой подушке или на флюсомедной подкладке. Из множества различных конструкций и типов существующих в отечественной промышленности сварочных агрегатов наиболее широкое применение для сварки под слоем флюса металлоконструкций подъемно - транспортного машиностроения находят автоматы типа ТС - 17М, ТС - 32, ТС - 33, АБС, УТ - 1250 - 3, АДС - 1000 - 2 и др.

Для выполнения неответственных сварных сборочных единиц и соединений внахлестку из тонколистового материала (обшивка каркасов кабин и дверей лифтов, кабин крановых мостов, приварка настила к мостовым фермам и т. п.) применяют полуавтоматическую сварку электрозаклепками под слоем флюса. Выполнение электрозаклепок иод слоем флюса при толщине верхних листов свыше 3 мм обычно требует предварительной обработки отверстий, а при толщине верхнего листа менее 3 мм электрозаклепки устанавливаются проплавлением верхнего листа электродом. В условиях крупносерийного производства применяют автоматические многоточечные сварочные машины для постановки большого количества электрозаклепок в строго последовательном порядке с одной установки свариваемого изделия.

Автоматическая, полуавтоматическая и ручная аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом специальных сталей, цветных металлов и сплавов может выполняться без присадки и с присадкой. Сварку без присадки применяют для стыковых швов элементов толщиной 0,8 —2,0 мм с прямолинейными и кольцевыми швами, при этом требуется тщательная подгонка свариваемых кромок. Автоматическую аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом с присадкой применяют для стыковых, тавровых и угловых соединений деталей толщиной 1,5 мм и более из легких сплавов, деталей толщиной 1 мм и более —из титана и его сплавов. Автоматическую аргонодуговую сварку плавящимся электродом применяют для соединения деталей толщиной более 4 мм из алюминиевых сплавов.

Полуавтоматические способы сварки в аргоне применяют при сварке коротких или криволинейных швов, а также швов, расположенных в труднодоступных местах, когда применять автоматическую сварку невозможно или нерационально.

При сварке изделий сложной формы используют ручную аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом. Из-за высокой стоимости защитного газа применение аргонодуговой сварки при изготовлении конструкций из сталей обычно ограничивается областью малых толщин.

За последние годы в подъемно - транспортном машиностроении для сварки металлоконструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей широко внедряют электродуговую сварку плавящимся электродом в углекислом газе. Сущность способа состоит в том, что воздух оттесняется от зоны сварки струей углекислого газа, а окисление самим углекислым газом переплавляемого дугой металла компенсируется повышенным содержанием элементов - раскислителей в электродной проволоке. Сварка возможна на постоянном и переменном токе с применением осциллятора. Применение сварки в среде углекислого газа вызвано широкой номенклатурой разнообразных | изделий, отличающихся большой сложностью. В таких случаях сварка в углекислом газе является наиболее универсальной, так как она позволяет сваривать в различных пространственных положениях и не снижая при этом производительности. Для этой сварки применяют самое разнообразное оборудование. Наиболее оригинальными полуавтоматами, широко применяющимися при сварке металлоконструкций, являются полуавтоматы Л - 537, А - 547 - Р Института электросварки им. Е. О. Патона. Полуавтоматом А - 547 - Р можно сваривать различные соединения листового металла толщиной до 3 мм и угловых соединений при катетах шва до 4 мм. Сварку можно выполнять во всех пространственных положениях сварочной проволокой марки СВ - 08ГС диаметром 0,8 —1 мм, постоянным током. Напряжение дуги 17 —21 В, сварочный ток от 70 до 200 А. Полуавтомат А - 537 предназначен для сварки постоянным током металла толщиной 3 мм и более, сварочной проволокой марки СВ - 08Г2С (ГОСТ 2246 —70), диаметром 1,6 —2 мм. Основным фактором технико - экономической эффективности любого способа сварки являются производительность и стоимость сварочных работ. Ориентировочная стоимость 1 кг наплавленного металла при полуавтоматической сварке плавящимся электродом в углекислом газе, аргоне, под флюсом.

При этом полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа по сравнению с другими методами является наиболее производительной и экономичной. Для сварки материалов больших толщин (10 —12 мм и более) осуществлен новый способ ручной и автоматической сварки под слоем флюса трехфазной дугой.

Сущность сварки трехфазной дугой заключается в том, что в процессе сварки участвуют три фазы источника тока, которые подводятся к двум электродам и свариваемому изделию. В этом случае горят три дуги: две дуги АВ н СВ между электродами и сравниваемым изделием и третья дуга АС между электродами. Наличие в процессе сварки трех дуг создает большой баланс тепла, под действием которого металлы электродов и изделия быстро нагреваются и плавятся. Производительность сварки при этом повышается в 2 —3 раза, расход электроэнергии понижается на 25 —40 % и увеличивается коэффициент использования электроэнергии до 0,65 %. Сварку трехфазной дугой широко применяют при изготовлении различных коробчатых металлоконструкций, балок, опорных башмаков шагающего экскаватора и т. и.