авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«В.М. ВИНОГРАДОВ, А.А. ЧЕРЕПАХИН, Н.Ф. ШПУНЬКИН ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие по курсу «Технология ...»

-- [ Страница 5 ] --

Электромагнитные методы контроля основаны на регистрации изменения взаимодействия электромагнитного поля с контролируе мым объектом и эталонным образцом. Для этого используют как по стоянные, так и переменные (с частотой до 10 МГц) электромагнит ные поля. При взаимодействии электромагнитного поля 2 (рис. 8.1) с исследуемым объектом 3 дефект 9 даст возмущение поля 8. Структуру вблизи объекта 3 можно установит с помощью подвижного датчика и сканирующей системы 5. Регистрация структуры поля осуществля ется измерительной 6 и записывающей 7 системами. При сравнении структуры поля эталонного объекта, не имеющего дефектов со струк турой исследуемого объекта можно судить о наличии дефектов. Маг нитопорошковый метод контроля основан на различии магнитного рассеивания основного металла сварного соединения и дефектных участков. Исследуемый объект намагничивают. На поверхность свар ного соединения наносят масляную суспензию железной окалины.

Для облегчения подвижности окалины, образец слегка простукивают.

По скоплению окалины судят о наличии дефектов с глубиной залега ния до 6 мм.

Радиационные методы контроля основаны на поглощении и рассеивании ионизирующего излучения 2, проходящего через иссле дуемый объект 3 (рис. 8.2). Степень ослабления излучения зависит от:

интенсивности и энергии излучения;

толщины и плотности объекта 3.

Наличие в объекте дефекта (имеющего определенные размеры и иную, чем у объекта плотность) меняет характеристики ослабленного излучения 4. Поэтому, ослабленное излучение несет информацию о внутренней структуре объекта 3. В промышленности применяют ус тановки с рентгеновским излучателем или с источником гамма излучения (кобальт–60, тулий- 170, иридий -192). Промышленные рентгеновские аппараты позволяют просвечивать соединения из стали толщиной до 200 мм с регистрацией дефектов, размеры которых со ставляют до 2% от толщины металла. Промышленные аппараты с гамма источником более компактны, чем рентгеновские, но при ма лых толщинах исследуемого объекта (от 50 мм) имеют низкую чувст вительность.

Ультразвуковые методы контроля основаны на изменении структуры ультразвуковой волны 6 (рис. 8.3) (частота 0,5…25 МГц) при прохождении участков с различной плотностью и протяженно стью. Акустическое поле излучателя 5 распространяется в объеме ис следуемого объекта 1. При наличии дефекта 4 акустическое поле из меняет свою структуру (появятся акустическая тень 7 и отраженная волна 3). Регистрируя с помощью приемников 2 отраженную волну и 8 ослабление волны, можно судить о расположении и размерах дефек та. Промышленные ультразвуковые дефектоскопы позволяют обна ружить дефекты размером 1…2 мм2 на глубине от 1 до 250 мм.



Контрольные вопросы 104. Что такое дефект?

105. Какие дефекты могут появиться при сварке?

106. Что такое наплав и подрез?

107. Что такое кратер и прожог?

108. Какие дефекты относятся к внутренним?

109. Как проводят испытания на плотность и герметичность?

110. Какие методы неразрушающего контроля применяют для выяв ления внутренних дефектов в сварных соединениях и их сущность?

ГЛАВА. 9. НАНЕСЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАЗРУШЕННЫХ И ИЗНОШЕННЫХ ДЕ ТАЛЕЙ При ремонте изделий возможны три варианта: замена агрегатов;

замена деталей;

восстановление изношенных деталей.

9.1. Восстановление деталей наплавкой Одним из тепловых способов воздействия на материал детали является наплавка металла на ее изношенные поверхности. В практике ремонта используются следующие способы: дуговая наплавка под флюсом, наплавка в среде углекислого газа, электродуговая наплавка вольфрамовым электродом в среде аргона, вибродуговая наплавка, широкослойная наплавка, плазменно-дуговая и лазерная наплавка.

Дуговая наплавка под флюсом Дуговая наплавка под флюсом широко применяется для восста новления цилиндрических и плоских поверхностей деталей. При этом механизированном способе наплавки совмещены два основных дви жения электрода: перемещение вдоль сварочного шва и его подача по мере оплавления детали.

Сущность процесса наплавки показана на рис. 9.1. Деталь 5, ус тановленная на токарном станке, контактирует через наплавочную го ловку 1 с электродной проволокой 2. Флюс 4 подается автоматически из бункера 3. Сварочный ток от преобразователя и выпрямителя обес печивает горение дуги. Под действием высокой температуры образу ется газовый пузырь, в котором существует дуга, расплавляющая ме талл. Часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболоч ку из жидкого флюса, защищающая металл от окисления, уменьшаю щая разбрызгивание и угар. После кристаллизации металла на детали образуется сварочный шов.

Наплавка под флюсом обеспечивает: легирование металла через проволоку и флюс с получением покрытия, равномерного по химиче скому составу и свойствам;

защиту сварочной дуги и ванны жидкого металла от окисления воздухом;

выделение растворенных газов и шлаковых включений из сварочной ванны в результате медленной кристаллизации жидкого металла под флюсом;

возможность повыше ния производительности труда в 6…8 раз за счет увеличения скорости сварки (из-за повышенных сварочных токов). Кроме того, это наиме нее энергоемкий и наиболее экономичный (по расходу электродного материала) способ наплавки, позволяющий получить слой наплавлен ного металла большой толщины (1,5... 5 мм и более).

К недостаткам способа следует отнести: значительный нагрев детали;





невозможность наплавки изделий диаметром менее 40 мм из за стекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали;

определенная трудность удаления шлаковой кор ки и возможность возникновения трещин и образования пор в наплав ленном металле.

Режимы наплавки зависят от таких параметров, как сила тока, напряжение, скорость наплавки, материал электродной проволоки, её диаметр и скорость подачи, марка флюса, шаг наплавки. Сила свароч ного тока равна:

I=110dэ+10dэ2, где: dэ - диаметр электродной проволоки, мм Наплавку обычно ведут постоянным током обратной полярно сти с напряжением сварочной дуги в пределах 25…35В, скоростью подачи проволоки 75…180 м/мин при скорости наплавки 20..25 м/ч.

Вылет электрода и шаг наплавки зависят от диаметра проволоки:

= (10…12) dэ;

S = (2,0...2,5) dэ, где - вылет электрода в мм;

S - шаг наплавки в мм.

Процесс наплавки плоских поверхностей осуществляется путем перемещения наплавочной головки вдоль детали со смещением элек тродной проволоки на 3…5 мм поперек движения после наложения шва заданной длины. Основные параметры наплавки плоских поверх ностей приведены в табл. 9.1.

Таблица 9. Основные параметры наплавки плоских поверхностей Износ, мм Сила тока, А Проволока Скорость подачи, м/ч Диаметр, мм 1,6…2, 2…3 160…220 100… 1,6…2, 2…4 320…350 150… 2,0…3, 4…5 350…340 180… 4,0…5, 5…6 650…750 200… Характеристики наплавленного слоя (твердость и износостой кость) в основном зависят от марки применяемой электродной прово локи и флюса. В случае наплавки деталей с большим износом обычно применяют автоматическую наплавку порошковой проволокой, в со став которой входят феррохром, ферротитан, ферромарганец, графи товый и железные порошки. При этом используют два типа порошко вой проволоки: для наплавки под флюсом и для открытой дуги без дополнительной защиты. Режим наплавки в этом случае зависит от марки проволоки и диаметра детали. Для уменьшения разбрызгивания электродного материала во время наплавки используют постоянный ток низкого напряжения (20…21В).

В условиях сервиса при ремонтном восстановлении деталей ав томобилей наплавку под флюсом применяют для восстановления ше ек коленчатых валов, шлицевых поверхностей на различных валах и других деталей.

Наплавка в среде углекислого газа Наплавка в среде углекислого газа в части применяемого обору дования для закрепления детали и подачи электродной проволоки принципиально мало чем отличается от наплавки под флюсом (в каче стве защитной среды здесь используется СО2). Ток к электродной проволоке подводится через мундштук и наконечник, расположенные внутри газоэлектрической горелки. При наплавке, металлы электрода и заготовки перемешиваются. В зону горения дуги под давлением 0,05...0,2 МПа подается углекислый газ, который, вытесняя воздух, защищает расплавленный металл от вредного действия кислорода и азота воздуха. При движении сопла горелки вдоль заготовки за сва рочной ванной образуется слой наплавленного металла. Особенно стью процесса наплавки в среде СО2 является то, что углекислый газ при выходе из баллона резко расширяется и переохлаждается. Для по догрева его пропускают через электрический подогреватель. Содер жащуюся в углекислом газе воду удаляют с помощью осушителя, представляющего собой патрон, наполненный обезвоженным медным купоросом или силикагелем. Давление газа понижается с помощью кислородного редуктора, а расход его контролируется расходомером.

При наплавке в среде углекислого газа наблюдается меньший нагрев деталей и имеется возможность обработки деталей диаметром менее 40 мм. Отсутствует трудоемкая операция по отделению шлако вой корки, а наплавка может производиться при любом пространст венном положении детали. Производительность процесса по площади покрытия на 20…30% выше.

Недостатками процесса является: повышенное разбрызгивание металла, и необходимость применения легированной проволоки для получения наплавленного металла с требуемыми свойствами.

Наплавку в среде углекислого газа производят на постоянном токе обратной полярности. Тип и марку электродной проволоки вы бирают в зависимости от материала ремонтируемой детали и требуе мых физико-механических свойств наплавленного металла. В зависи мости от силы сварочного тока выбирается скорость подачи проволо ки, устанавливаемая с таким расчетом, чтобы в процессе наплавки не было коротких замыканий и обрывов дуги. Скорость наплавки опре деляется в основном толщиной наплавляемого металла и качеством формирования наплавленного слоя. Наплавку валиков осуществляют с шагом 2,5...3,5 мм при условии, что последующий валик перекроет предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.

Марка и тип электродной проволоки определяют твердость на плавленного металла (НВ 200…300). Её диаметр влияет на расход уг лекислого газа. На этот же параметр влияет также скорость наплавки, конфигурация изделия и наличие движения воздуха.

Электродуговая наплавка вольфрамовым электродом Электродуговая наплавка вольфрамовым электродом в среде ар гона широко используется для восстановления деталей из алюминие вых сплавов и титана. Источником тепловой энергии в этом случае служит электрическая дуга, которая горит между неплавящимся вольфрамовым электродом и деталью. Защитным газом служит аргон, а присадочным материалом - проволока. Аргон надежно защищает расплавленный металл от окисления воздухом. В результате, наплав ленный металл получается плотным, без пор и раковин. Добавление к аргону 10…12% СО2 и 2…3% кислорода способствует повышению устойчивости горения дуги и улучшению формирования наплавленно го металла. Наружная защита струи аргона углекислым газом позво ляет сократить расход аргона в 3…4 раза.

По сравнению с газовой сваркой, электродуговая наплавка не плавящимся электродом обеспечивает: повышение производительно сти процесса в 3…4 раза;

высокую механическую прочность сварного шва;

небольшую зону термического влияния;

снижение потерь энер гии дуги на световое излучение (аргон задерживает ультрафиолетовые лучи).

Недостатком процесса является использование дорогостоящего аргона и высокая стоимость процесса (в три раза выше, чем при газо вой сварке).

Режим наплавки зависит от силы тока и диаметра электрода.

Последний обычно составляет 4…10 мм, а сила сварочного тока в пределах 100…500А. Устойчивость процесса наплавки и хорошее формирование наплавленного металла позволяет вести обработку на скоростях - до 150 м/ч.

Вибродуговая наплавка Вибродуговая наплавка, как разновидность дуговой наплавки металлическим электродом, осуществляется при вибрации электрода с подачей охлаждающей жидкости на наплавленную поверхность.

Принципиальная схема вибродуговой установки с электромеха ническим вибратором показана на рис. 9.2. Обработка детали 3 осу ществляется в центрах токарного станка, на суппорте которого уста новлена наплавочная головка с механизмом 5 подачи проволоки из кассеты 6, электромагнитным вибратором 7 и мундштуком 4. Колеба ния конца электрода с частотой 110 Гц и амплитудой колебания до мм (обычно 1,8...3,2 мм) создаются вибратором 7. Перенос металла с электрода на деталь происходит при периодическом замыкании элек тродной проволоки и детали. Стабильность процесса обеспечивается вибрацией электрода во время наплавки, что объясняется частыми возбуждениями дуговых разрядов. Вибрация также способствует по даче электродной проволоки небольшими порциями, что обеспечивает лучшее формирование наплавленных валиков без пор и трещин. Пи тание установки осуществляется от источника тока напряжением 24В, последовательно с которым включен дроссель 9 низкой частоты, ста билизирующий силу сварочного тока. Регулирование силы тока в це пи выполняется реостатом 8. Охлаждающая жидкость (4…6% раствор кальцинированной соды в воде) в зону наплавки подается насосом из бака 2.

Вибродуговая наплавка обеспечивает: небольшой нагрев вос станавливаемой детали за счет ограниченной зоны термического влияния;

высокую производительность процесса;

минимальную де формацию детали, не превышающую полей допусков посадочных мест.

Существенным недостатком данного способа наплавки является снижение усталостной прочности детали после наплавки на 30…40%.

На качество соединения наплавленного металла с основным влияет большое число различных факторов. К ним относятся: поляр ность тока (желательна обратная полярность), шаг наплавки (2,3...2, мм/об), угол подвода электрода к детали (15…30°), качество очистки и подготовки поверхности под наплавку, толщины слоя наплавки и др. Скорость подачи электродной проволоки не должна превышать 1,65 м/мин, а скорость наплавки - 0,5...0,65 м/мин. Наибольшая ско рость наплавки:

VH = (0,4...0,7)Vnp, где: Vnp - скорость подачи электродной проволоки, м/мин.;

Vnp = nSDh/(250d2r);

n - частота вращения детали в мин-1;

S - шаг наплавки, мм/об;

D диаметр детали в мм;

h- толщина наплавляемого слоя в мм;

d - диа метр электродной проволоки в мм;

r - коэффициент наплавки (0,85...0,9).

Рекомендуемая толщина наплавляемого слоя равна 0,5...3 мм.

Структура и твердость последнего зависят от химического состава электродной проволоки и количество охлаждающей жидкости. В слу чае использования проволоки Нп-80 валик в охлаждающей жидкости закаливается до высокой твердости (порядка 26…55HRC). Низкоугле родистая проволока Св 08 дает твердость поверхности наплавки в пределах 14…19HRC.

Круг деталей, восстанавливаемых вибродуговой наплавкой до вольно широк. У деталей возможно класса «круглый стержень» - на ращивание поверхностного слоя (увеличение наружного или умень шение внутреннего диаметров);

наращивание изношенного или выло манного шлица. У деталей класса «некруглый стержень» - увеличение одного из ее линейных размеров (обычно толщины).

Рациональный режим наплавки: напряжение - 28…З0 В, сила тока -70…75 А, диаметр проволоки - 1,6 мм, скорость подачи прово локи - 1,3 м/мин, скорость наплавки - 0,5...0,6 м/мин, амплитуда виб раций - 1,82 мм.

Широкослойная наплавка Широкослойная наплавка — это наплавка тел вращения за один оборот детали с поперечным колебанием электрода, а не по винтовой линии. Процесс наплавки осуществляется отдельными участками с целью исключения коробления детали.

Плазменно-дуговая наплавка Плазменно-дуговая наплавка выполняется одиночным валиком (при наплавке цилиндрических деталей по винтовой линии), а также с применением колебательных механизмов, на прямой и обратной по лярности. К наиболее простому способу такой наплавки следует отне сти наплавку по заранее насыпанному на наплавляемую поверхность порошку. В ремонтной практике для получения износостойких по крытий применяют хромборникелевые порошки, твердосплавные по рошки на железной основе, а также смеси порошков.

Лазерная наплавка Лазерная наплавка представляет собой способ получения по крытий с заданными физико-механическими свойствами путем нане сения порошка, фольги или проволоки (наплавочный материал) на восстанавливаемую поверхность с последующим оплавлением этого материала лазерным лучом.

Способы подачи порошка на поверхность детали могут быть самые разнообразные: с помощью дозатора (непосредственно в зону лазерного луча);

предварительной обмазкой поверхности клеящим со ставом с последующей обсыпкой порошком;

в виде коллоидного рас твора (смесь порошка и раствора целлюлозы). В первом случае имеет место увеличенный расход порошка (в 5…7 раз) и ухудшение физико механических свойств покрытия, хотя энергоемкость процесса на плавки наименьшая.

КПД наплавки увеличивается с ростом толщины обмазки (уве личивается поглощение излучения). Одновременно растет твердость нанесенного слоя, которую можно регулировать в пределах HRC 34…65 путем подбора скорости наплавки и грануляции порошка ма териала. Увеличение размеров частиц порошка приводит к росту твердости и износостойкости покрытия. Рациональной является смесь различных фракций: 40…100 мкм - 10%;

100…280 мкм - 80%;

мкм и более - 10%.

На качество покрытия влияют: скорость перемещения лазерного луча, толщина наплавляемого слоя и перекрытие валиков. Характери стики покрытия, нанесенного лазерной наплавкой следующие: тол щина слоя (наплавка за один проход) - до 0,8 мм;

толщина дефектного слоя - не более 0,1 мм;

прочность сцепления - до 0,35 кН/мм;

потери наплавляемого материала - не более 1%;

глубина зоны термического влияния - не более 1мм.

Толщина нанесенного слоя может достигать 40…50 мкм. Лазер ной наплавкой восстанавливают тарелки клапанов, кулачки распреде лительных и кулачковых валов и других деталей.

Технологические параметры лазерной наплавки приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.2.

Технологические параметры лазерной наплавки в зависимости от фракции и состава порошка Порошок Фракции, Скорость Микротвердость, Прочность сце мкм наплавки, Мпа пления с осно см/мин вой, МПа ПН73ХСЗРЗ 200…300 38 7, 28 6, 21 5, 13 4, 100…200 38 6, 28 6, 21 5, 13 3, 60…100 38 3, 28 2, 21 2, 13 2, ПГФБХ-6-2 100…200 15…38 8,0...10, 200…400 15…35 8,5...11, 400…600 15…30 9,0...11, 9.2. Наплавка шеек коленчатых валов под слоем флюса Автоматическая наплавка под слоем легирующего флюса в на стоящее время является одним из наиболее простых способов восста новления изношенных стальных коленчатых валов. Так как наплав ленный металл в процессе его охлаждения самозакаливается до тре буемой твердости, термическая обработка валов после наплавки не требуется. При этом несколько понижается усталостная прочность ко ленчатых валов, что практически не сказывается на их ходимости.

При точном соблюдении режима процесса наплавки вал после ремон та имеет ресурс почти как новый.

Схема процесса автоматической наплавки коленчатых валов по казана на рис.9.3. Деталь 11, закрепленная в специальной установке на базе токарного станка, вращается с частотой 2…5 мин-1. Электродная проволока 4 подается в сварочную ванную 9. Флюс 2 через мундштук подачи флюса 1 равномерно подается в зону электрической дуги 8.

Флюс должен надежно закрывать дугу. Малейшее обнажение элек трической дуги приводит к нарушению стабильности протекания про цесса, разбрызгиванию электродного металла, плохому формирова нию шва, образованию в наплавленном металле пор и раковин. Для лучшего удержания флюса на поверхности шейки вала электродную проволоку подают к детали под углом по отношению к зениту. Чтобы поверхность наплавки 12 была более ровной и менее бугристой, обра зующийся валик должен перекрывать ранее наплавленный не менее чем на 1/3.

Для подачи электродной проволоки в зону горения дуги исполь зуются наплавочные головки модели ОКС-1031Б, ОКС-1252А и др.

Головка ОКС-5523 работает в полуавтоматическом режиме и имеет бесступенчатое регулирование скорости подачи электродной прово локи и универсальные центро-сместители. Источниками тока при ав томатической наплавке под слоем флюса служат преобразователи ПСГ-500, ПСУ-500-2, выпрямители ВС-600 и др.

Стальные коленчатые валы наплавляют чаще всего пружинной проволокой второго класса диаметром 1,6…2 мм. В качестве флюса наибольшее применение при наплавке шеек стальных валов находит флюс следующего состава (в %, по массе): флюс марки АН-348А-93;

графит порошковый – 2,5%;

феррохром порошковый – 2%, жидкое стекло натриевой – 2,5%.

Перед наплавкой восстанавливаемые поверхности шеек валов зачищают абразивной шкуркой до блеска. Для снятия с электродной проволоки остатков смазки перед выходом проволоки в наплавочную головку устанавливают резиновые шайбы. Отверстия масленых кана лов коленчатых валов перед наплавкой закупоривают графитовой пас той. Эту операцию выполняют за 3…5 часа до наплавки для того, что бы паста успела затвердеть.

Наплавка шеек ведется в следующем режиме: напряжение дуги – 22…26В, сила сварочного тока – 170…230А, частота вращения де тали – 2,7…4 мин-1., шаг наплавки – 3,5….4,5 мм/об. Скорость подачи проволоки зависит от ее диаметра. При диаметре проволоки 1,6 мм скорость ее подачи 1,6…2 м/мин, при диаметре 1,8 мм – 1,5…1, м/мин., при диаметре 2 мм – 1,3…1,7 м/мин.

9.3. Восстановление цилиндрических деталей методом контакт ной приварки металлической ленты Для восстановления поверхностей валов, а также отверстий в чугунных и стальных деталях, в том числе и корпусных, может быть использован прогрессивный процесс электроконтактной приварки ленты (проволоки), сущность которого состоит в точечной приварке ленты к поверхности детали в результате воздействия мощного им пульса тока. В точке сварки происходит расплавление металла ленты и детали. Схема процесса показана на рис.9.4. Деталь 2 устанавливают в центрах 1 или патроне, а сварочная головка с роликами 4 перемеща ется на тележке. Лента (проволока) 3 плотно прижимается роликами посредством пневматических цилиндров. Провод тока к роликам про изводится от трансформатора 5. Требуемая длительность цикла обес печивается прерывателем тока 6.

Изношенную поверхность восстанавливают приваркой стальной ленты ко всей поверхности или по винтовой линии в процессе враще ния детали. Скорость вращения детали пропорциональна частоте им пульсов и продольному перемещению сварочной головки.

Особенностью конструкции установки является бесступенчатое регулирование частоты вращения и скорости подачи, обеспечиваемое тиристорными электроприводами постоянного тока.

Преимущества способа: высокая производительность процесса (в 2…3 раза превосходит вибродуговую наплавку);

малое тепловое воздействие на деталь (не более 0,3 мм);

небольшая глубина плавле ния;

низкий расход присадочных материалов и значительное умень шение припуска на механическую обработку;

возможность получения наплавленного металла с любыми свойствами;

благоприятные сани тарно-производственные условия работы сварщика. Диаметр восста навливаемых деталей – 20…200 мм, толщина привариваемой ленты 0,15…1,5 мм.

Износостойкость, твердость и прочность сцепления ленты с де талью зависят от марки стали ленты. Высокую твердость обеспечива ют ленты из хромистых и марганцевых сталей. Рекомендации по вы бору материала представлены в табл. 9.3.

Таблица 9.3.

Твердость приваренного слоя в зависимости от материала ленты Марка стали Твердость Марка стали Твердость привариваемой приваренного привариваемой приваренного ленты слоя, HRC ленты слоя, HRC Сталь 20 Сталь 30…35 50… Сталь 40 Сталь 40Х 40…45 55… Сталь 45 Сталь 65Х 45…50 60… Усилие прижатия роликов при приварке ленты 1,3…1,6 КН.

Электроды (ролики) изготавливают из бронзы (БрНБТ – 0,5-0,3, БрХ, БрХЦр – 0,6-0,05) или меди M-1.

В качестве оборудования для реализации процесса электрокон тактной приварки ленты (проволоки) применяют специальные уста новки «Ремдеталь»: 011-1-02 и ОКС-12296-ГОСНИТИ - для шеек ва лов;

011-1-05 – для резьбовых участков валов малого диаметра и по верхностей деталей типа «вал»;

011-1-06 – для внутренних поверхно стей гильз цилиндров;

011-1-11 – коренных опор блоков цилиндров.

Режимы приварки стальной ленты приведены в табл. 9.4.

Таблица 9.4.

Режимы приварки стальной ленты Параметры Детали корпусные типа «вал»

Сила сварочного тока, А 7,8….8,0 16,1….18, Длительность сварочного цикла, с 0,12….0,16 0,04…..0, Длительность паузы, с 0,08….0,10 0,10….0, Скорость сварки, м/мин 0,7….1, 0, Подача электродов, мм/об ручная 3….. Усилия сжатия электродов, кН 1,70…..2,25 1,90….1, Ширина рабочей части электродов, 8 мм Диаметр рабочей части электродов, 150….. мм Материал ленты Сталь 20 Сталь Материал детали Чугун СЧ 18-36;

Сталь любая СЧ 21- Расход охлаждающей жидкости, 0,5…..1,0 1,5….2, л/мин В целом режимы процесса регламентируются электрическими и механическими показателями. К электрическим показателям относят ся: сила сварочного тока и длительность сварочного цикла. Малая си ла тока не обеспечивает надежной приварки, а большая сила тока при водит к образованию на поверхности детали пор и трещин. Механиче скими показателями являются – частота вращения, подача электродов, усилие сжатия электродов. Подачу электродов, частоту вращения де тали, продолжительность сварочного цикла подбирают из условия по лучения 6…7 сварочных точек на 1 см. длины шва. Подбор осуществ ляется с помощью эталонных образцов при постоянной скорости вра щения. Подача электрода должна обеспечить оптимальное перекрытие сварочных точек: малое перекрытие ухудшает свариваемость ленты с основным металлом, в повышенное – увеличивает зону отпуска, что снижает твердость приваренного слоя. Недостаточное усилие сжатия электродов на поверхности ленты и детали приводит к эрозионному разрушению, сопровождающемуся сильным искрением в зоне контак та;

большое усилие сжатия электродов приводит к деформации элек тродов и снижению их стойкости. Роль охлаждающей жидкости сво дится к охлаждению роликов сварочной головки и эффективному от бору теплоты из зоны приварки.

Твердость восстанавливаемой поверхности достигает НRC 55и более.

В качестве примера, для деталей типа «вал» диаметром 30… мм рекомендуются следующие режимы приварки ленты толщиной 0,44 мм: частота вращения – 5 мин-1;

подача сварочной головки – мм/мин.;

усилие сжатия электродов – 1,5 кН;

количество охлаждаю щей жидкости – 1,5 л/мин.

9.4. Использование микроплазменной сварки и наплавки металла в автосервисной практике Характер сварочных работ сервиса определяется в основном со единением листового металла небольшой толщины и наплавкой по крытий на детали типа тел вращения при восстановительном ремонте.

Для этих целей используются портативные и стационарные аппараты и установки для микроплазменной обработки металлов, которая явля ется разновидностью плазменной сварки, применяемой для изделий из различных металлов и их сплавов толщиной 0,05...2 мм. Плазмотрон для микроплазменной обработки (сварки, наплавки и т.п.) аналогичен плазматрону для плазменной резки металлов, но имеет меньшие раз меры. Для обработки неметаллических деталей (различных пластмасс, диэлектрических материалов) применяют плазмотрон косвенного дей ствия, в котором сжатая дуга возбуждается и горит внутри сопла анода. Под действием струи плазмообразующего газа возникает теп ловой факел, длина которого зависит от режима работы плазмотрона и состава плазмообразующего газа. Мощность такого факела вполне достаточна для обработки неметаллических изделий. Возбуждение сварочной дуги как прямого, так и косвенного действия осуществля ется дежурной дугой, питаемой от источника тока. При зажигании ос новной дуги питание дежурной дуги в зависимости от требований технологического процесса сварки может быть выключено или остав лено в целях улучшения стабильности горения основной дуги.

В комплект оборудования для микроплазменной обработки ме таллов входят: источник питания, аппаратура контроля и регулирова ния расхода плазмообразующего и защитного газов, баллоны с газами, плазматрон и система водяного охлаждения.

Отечественная промышленность выпускает плазмотроны, отли чающиеся по конструкции типом токоподвода, размером охлаждаю щего канала, конструкцией выводов. Плазмотрон для микроплазмен ной сварки металлов модели Об-l-160А отличается от плазмотрона для резки размерами и составом плазмообразующего (рабочего) газа.

Техническая характеристика плазматрона приведена в табл. 9.5, где также даются технические параметры портативных аппаратов «Алмаз 02М» и «Мультиплаз-2500».

Плазмотроны предназначены для резки, сварки, пайки черных и цветных металлов (сталь, алюминий, медь, магний и их сплавы). Тех нология проведения сварочных работ с использованием портативных аппаратов «Алплаз» и «Мультиплаз» сходна с технологией использо вания обычных газовых сварочных аппаратов. При плазменной сварке или пайке применяются те же присадки, флюсы и припои, что и при обычной газовой сварке. Приборы обеспечивают качественное свар ное соединение, как при сварке с присадочной проволокой, так и без неё (например, при сварке «внахлест»). Плазмотрон «Мультиплаз»

обеспечивает возможность проведения как «газовой» так и «электро дуговой» сварки. При сварке алюминия рекомендуется использовать флюс А-34.

Таблица 9.5.

Технические характеристики плазмотронов для микроплазменной обработки металлов Параметр Алплаз-02М Мультиплаз- Об-1160А Напряжение питающей сети, В 220±10% 220+10% 220+10% Номинальный рабочий ток, А - - Потребляемая мощность, Вт 1300 2500 Габаритные размеры блока пита- 210x200x70 325x170x115 108x130x ния, мм Масса плазматрона, кг 0,7 0,7 0, Масса блока питания, кг 4,0 5,5 Температура пламени 8 000 8 000 10 Расход рабочей жидкости (вода 0,2 0,25 или смесь «вода- спирт»), л/час Расход газа, л/мин:

защитного - - 3… плазмообразующего 0,15…0, ОАО «Завод электрик» выпускает установки для ручной (УПНС-304) и механизированной (УПВ-301) плазменной наплавки покрытий на детали типа тел вращения при их восстановительном ре монте. Ручная плазменная наплавка выполняется на постоянном токе в непрерывном и импульсном режиме работы установки и обеспечи вает получение покрытий с нужными свойствами при минимальной толщине наплавки. Ручная аргонодуговая сварка на установке УПНС 304 производится на токах 4…80А.

Установка УПВ-301 обеспечивает скоростную механизирован ную плазменную наплавку в непрерывном и импульсном режимах с обеспечением малых деформаций обрабатываемых деталей и малых припусков на последующую механическую обработку.

В качестве плазмообразующего и защитного газа в установках используется аргон. Охлаждение плазмотрона водяное. Номинальный ток (ПВ) 315А(60%) 250А(100%), напряжение питания Зх380В. Тех нические характеристики установок приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6.

Технические характеристики установок плазменной наплавки для вос становительного ремонта деталей Характеристики УПНС-304 УПВ- Тип Ручная Механизированная Потребляемая мощность, 25 кВ Назначение сварка - наплавка наплавка Регулировка рабочего плавная плавная тока, А 20…160 20… Толщина наносимого слоя за один проход 1…4 0,2...2, (наплавка), мм Производительность 3 кг/час 100 см /мин наплавки Материал электрода вольфрам вольфрам Длина шланга, м 4,5 4, Максимальный расход 1 250 1 газа, л/час Расход охлаждающей 200 воды, л/час В ремонтной практике для получения износостойких покрытий применяют наиболее простой способ наплавки – это наплавку по за ранее насыпанному на наплавляемую поверхность порошку. Обычно используют хромборникелевые порошки СНГН и ПГ-ХН80СР4, твер досплавные порошки на железной основе ФБХ-2, КБХ, УС-25 и дру гие, а также смеси порошков.

Режимы плазменной наплавки порошковыми материалами при ведены в табл. 9.7.

Таблица 9.7.

Режимы плазменной наплавки порошковыми материалами Режим наплавки Формирование на плавляемого слоя, мм Наплавляемый Номер режима Твердость, порошок HRC Число сло- Свароч- Скорость Расход Высота Глубина ев ная сила подачи порошка (макси тока, А порошка, кг/ч мальная) м/ч 1 120 6 3,2 2,7...3,0 4,0...4,2 50… 2 145 6 3,2 2,9...3,3 4,3...4,7 41… 4 145 11 3,2 1,7...1,9 0,5...2,3 44… ПГ-СР4 Один 5 120 11 3,2 2,4...2,5 0,5...0,6 56… 6 100 11 3,2 2,4...2,9 - 58… 7 100 6 3,2 4,2...4,6 0,5 56… 8 120 6 3,2 7,0...7,2 1,6...3,2 48… Первый 9 7,1...7,2 0,4...0, 100 6 3,2 57… Второй 100 6 3,2 - - ПГ-СР Первый 10 5,0...5,7 0,5...2, 145 11 3,2 48… Второй 100 6 3,2 - - ПГ-СР2 Первый 11 100 6 2,7 5,3...6,0 0,5...1,0 57… ПГ-СР4 Второй 100 6 3,2 - - ПГ-СР2 Первый 12 5,5...5,5 0,5...1, 120 11 2,4 55… ПГ-СР4 Второй 100 6 3,2 - - ПГ-С Первый 13 6,0...6,0 1,0-1, 100 6 2,7 48… ПГ-СР4 Второй 100 6 3,2 - - 9.5. Лазерная наплавка для ремонтного восстановления деталей В ремонтной практике лазерная наплавка используется для вос становления тарелок клапанов, кулачков распределительных и кулач ковых валов и других деталей.

Лазерная наплавка представляет собой технологический метод получения покрытий с заданными физико-математическими свойст вами путем нанесения наплавочного материала (порошок, фольга, проволока) с последующим оплавлением его лазерным лучом. Наи меньшие затраты энергии имеют место при использовании порошко вых материалов.

Порошки на поверхность детали могут подаваться непосредст венно в зону лазерного луча с помощью дозатора или после предвари тельной обмазки имеющимся составом;

в виде коллоидного раствора.

Для первого случая характерен увеличенный расход порошка (в 5… раз) и ухудшение физико-математических свойств покрытия. Колло идный раствор представляет собой смесь порошка и раствора целлю лозы.

КПД наплавки растет с увеличением толщины обмазки, так как в этом случае увеличивается и поглощение излучения. Одновременно возрастает твердость нанесенного слоя, которую путем подбора ско рости наплавки и материалов можно регулировать в пределах HRC35…65.

При наплавке порошковых материалов следует учитывать гра нуляцию частиц, так как увеличение размеров частиц приводит к рос ту твердости и износостойкости покрытия. Наиболее рациональной является смесь различных фракций: 40…100 мкм – 10 %, 100… мкм – 80 %, 280 мкм и более – 10 %. Технологические параметры на плавки порошком приведены в табл. 9.8.

В зависимости от скорости перемещения лазерного луча, тол щины наплавленного слоя и перекрытия валиков в значительной сте пени меняется и качество покрытия. Обычно оно имеет следующие характеристики: толщина слоя, наплавленного за один проход – до 0, мм;

толщина дефектного слоя – не более 0,1 мм;

прочность сцепления – до 0,35 кН/мм2;

потери наплавляемого материала – не более 1 %;

глубина зоны термического слоя до 40…50 мм.

Таблица 9.8.

Технологические параметры лазерной наплавки в зависимости от фракции и состава порошка Скорость на- Микротвер- Прочность сцеп Порошок Фракции, плавки, м/мин дость, МПа ления с основой, мкм МПа 38 7, 200... 300 28 6, 21 5, 13 4, 38 6, ПН73ХСЗРЗ 100…200 28 6, 21 5, 13 3, 38 3, 60…100 28 2, 21 2, 13 2, 100…200 15…38 8,0... 10, ПГФБХ-6-2 200…400 15…35 8,5...11, 400…600 15…30 9,0...11, Технологический процесс наплавки проводится на установках, которые используют серийные лазеры: ЛГН-702 «Кардамон»;

ЛТI- «Иглай», «Комета», «Катунь», Латус-31, Юпитер 1.0 и лазерные тех нологические модули: 01.03.178 «Ремдеталь» и 01.12.376 «Ремде таль».

Контрольные вопросы 111. Назовите основные способы наплавки деталей.

112. Что такое дуговая наплавка под флюсом?

113. Когда применяется наплавка под флюсом и что она обеспечива ет?

114. Каким образом определяются режимы наплавки и от каких па раметров они зависят?

115. От чего зависят характеристики наплавленного слоя?

116. Назовите типовые детали автомобиля, при восстановлении ко торых используют наплавку под флюсом.

117. Назовите основные особенности наплавки шеек коленчатых ва лов автомобильных двигателей.

118. Каким образом производится восстановление цилиндрических деталей методом контактной приварки металлической ленты?

119. Как используется микроплазменная сварка и наплавка металла в автосервисной практике?

120. Какое оборудование выпускается отечественной промышленно стью для микроплазменной сварки и наплавки металлов?

121. Чем отличаются между собой плазматроны для сварки металлов от их резки?

Почему дуговая наплавка под флюсом обеспечивает большую производительность по сравнении с наплавкой в среде углекислого га за?

Назовите типовые детали автомобиля, при восстановлении ко 13.

торых используют лазерную наплавку.

ГЛАВА 10. ОБЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В современном машиностроении как в единичном. Так и в се рийном и массовом производстве сваркой получают неразъемные со единения деталей, выполненных из различных сплавов. В основном используются черные сплавы (сталь, чугун) и цветные металлы (алю миний, медь, магний, титан и другие) и сплавы на их основе.

Различие физико-химических свойств металлов и их сплавов предопределяет технологические особенности их сварки.

10.1. Сварка сталей Сварка низкоуглеродистых и низколегированных и сталей Низкоуглеродистые и большинство низколегированных конст рукционных сталей обладают хорошей свариваемостью. Основная трудность при их сварке заключается в закалке зоны термического влияния и в возможности образования холодных трещин. Склонность к образованию холодных трещин повышается при насыщении металла шва водородом, который понижает пластичность металла. Источни ком водорода служит влага, содержащаяся в электродных покрытиях, флюсах, защитных газах. Для предотвращения появления холодных трещин рекомендуется:

При дуговой сварке;

замедлять охлаждение сварного шва (пред варительный и сопутствующий сварке подогрев заготовок до 100…300оС);

не проводить сварку в помещениях со сквозняком;

про каливать электроды и флюсы (600…700оС);

Применять для сварки электроды с покрытием основного типа.

Заменять однослойную сварку многослойной. При этом сварку вести валиками небольшого сечения по неостывшим (ниже 100…300° С) нижним слоям металла. Вести сварку на постоянном токе обратной полярности.

Непосредственно после сварки производить отпуск изделий до температуры 300°С и выше.

При электрических способах сварки работать на мягких режи мах (длительный нагрев заготовок и быстрое удаление сваренного из делия из зоны сварки).

Контактную и стыковую сварку производить методом прерыви стого оплавления, что обеспечивает подогрев деталей перед сваркой.

Сварка хромистых и хромоникелевых сталей Трудности при сварке хромистых и хромоникелевых сталей свя заны с тем, что: при продолжительном пребывании металла в зоне температур 500…800°С и в процессе охлаждения в области высоких температур (около 1 000°С) возможно выпадение карбидов хрома на границах зерен, что увеличивает склонность к межкристаллитной коррозии и снижает коррозионную стойкость стали;

и возможна за калка шва и в зоне термического влияния с образованием холодных трещин.

С целью предупреждения межкристаллитной коррозии необхо димо:

Производить сварку при малых погонных энергиях, т.е. приме нять пониженные значения тока и накладывать валики малого сечения с целью обеспечить большие скорости охлаждения при сварке.

Применять теплоотводящие медные подкладки или водяное ох лаждение. Вводить в сталь и наплавленный металл, сильные карбидо образователи (титан, ниобий), способные связать углерод в карбиды.

После сварки необходимо производить отжиг (900оС) изделия.

Для предупреждения горячих трещин рекомендуется сваривать заготовки с подогревом до 200…300°С, вводить в сварочные материа лы легирующие элементы, способствующие измельчению кристаллов (кремний, алюминий, марганец, молибден) и снижать содержание уг лерода.

Эти стали имеют повышенное электрическое сопротивление и низкую теплопроводность, поэтому хорошо свариваются контактной сваркой.

При сварке хромоникелевых сталей с повышенным содержани ем хрома (до 25%) и никеля (до 20%) металл шва склонен к образова нию крупнокристаллической первичной структуры и возникновению горячих трещин. Для уменьшения образования горячих трещин необ ходимо: применять специальную аустенитную сварочную проволоку (сталь Св-Х25Н15Г7ВЗ, сталь Св-Х25Н15Г7Ф);

основные электрод ные покрытия и флюсы;

вести сварку на небольших токах и понижен ном напряжении. Для того чтобы получать широкие и выпуклые, а не вогнутые сварные швы;

в отдельных случаях полезно применить по догрев до 300…400°С.

10.2. Сварка чугуна Чугуны относятся к группе материалов, обладающих плохой технологической свариваемостью. Это вызвано несколькими причи нами: В связи с повышенной жидкотекучестью чугуна затруднено удерживание расплавленного металла шва от вытекания. Склонность чугуна при высоких скоростях охлаждения закаливаться с образова нием хрупких закалочных структур приводит к образованию холод ных трещин. Большое значение при сварке чугуна имеет характер распределения в нем графита. Лучше всего сваривается чугун перлит ного типа, с мелким пластинчатым графитом. Чугун с мелкими вклю чениями графита, окруженными твердым раствором углерода, свари вается удовлетворительно. Наиболее плохо поддается сварки чугун с крупными включениями графита в виде сетки, затрудняющей сплав ление основного и присадочного металлов. При быстром переходе из расплавленного состояния в твердое, газы не успевают выделяться из сварочной ванны и шов получается пористым. Кроме того, при быст ром охлаждении происходит отбеливание сварного соединения и на границе сварного шва и основного металла образуется тонкая про слойка из белого чугуна. Поскольку эта прослойка непластична, то при незначительных деформациях по ней происходит разрушение шва.

Чугун сваривают при выполнении ремонтных работ и исправле нии дефектов в отливках. Качество сварного соединения чугунных изделий характеризуется: обрабатываемостью обычным режущим ин струментом, твердостью металла шва, зоной термического влияния. и основного металла;

равнопрочностью соединения;

однотипностью на плавленного и основного металла по химическому составу и структу ре Горячую сварку чугуна выполняют с предварительным подогре вом свариваемой заготовки. Необходимость предварительного подог рева объясняется тем, что чугунная наплавка на холодное изделие бы стро охлаждается, особенно в интервалах температур 1200…600°С.

Температура предварительного подогрева определяется: размерами заготовок;

общей жесткостью места, подлежащего заварке;

толщиной стенок;

объемом наплавляемого металла;

структурой чугуна. Для большинства заготовок подогрев до 400…450° обеспечивает возмож ность получения качественного сварного соединения и создает усло вия, исключающие трещинообразование.

Для заделки литейных пороков применяют электродуговую сварку угольным, графитовым электродом или чугунными электрода ми со стабилизирующим покрытием. Перед сваркой вырубают де фектные места и заформовывают полученную впадину графитом и кварцевым песком. Для улучшения процесса сварки применяют флюс на основе безводной технической буры (Na2В4О7), прокаленной при температуре около 400°С и растертой в порошок, или флюс, состоя щий из 23% технической прокаленной буры 27%, соды (Са2СО3) и 50% азотнокислого натрия (NaNО3). Сваренное изделие охлаждают вместе с печкой.

При заварке литейных дефектов в крупногабаритных заготов ках, а также при ремонтной сварке (например, приварка отбитого прилива, наплавка недолитой части, заварка локальной трещины) применяют сварку с местным подогревом заготовки. Технологически этот вид сварки отличается от горячей сварки только местным подог ревом заготовки. Сварка с местным подогревом значительно умень шает время на подогрев и охлаждение детали и облегчает условия труда сварщика.

Холодную сварку чугуна производят без подогрева заготовки. К холодной сварке чугуна относится электродуговая сварка с примене нием стальных;

медно-железных;

медно-никелевых электродов и электродов из никелевого аустенитного чугуна. Сварка стальными электродами (со стабилизирующим покрытием, или покрытием с кар бидообразующими элементами) производится с применением шпилек.

Сталь при наплавке на чугун плохо сцепляется с ним из-за разной усадки. Кроме того, наплавленная на чугун сталь обогащается углеро дом в зоне плавления, становится хрупкой, склонной к закалке, и дает при остывании трещины. Поэтому при сварке чугуна для более на дежного сцепления наплавленного металла с основным, на кромках в шахматном порядке ставят на резьбе стальные шпильки. Шпильки об варивают кругом, после чего шов заполняют наплавленным металлом.

Сварка обеспечивает шов, хорошо обрабатываемый резанием. Медь и никель в составе электродов способствуют графитизации чугуна и препятствуют его отбеливанию.

10.3. Сварка алюминия и его сплавов Особенности сварки алюминиевых сплавов состоят в следую щем:

На поверхности алюминиевых сплавов постоянно находится окисная пленка (Al2O3) толщиной около 30 ангстрем. Плотность плен ки значительно выше плотности расплавленного алюминия (3,85... г/см3 и 2,28…2,29 г/мм3 соответственно). Температура плавления окисной пленки так же выше чем у алюминия (2046…2050оС и 650…670С соответственно). В силу высокого сродства алюминия к кислороду, скорость образования окисной пленки очень высока и ее полное удаление перед сваркой невозможно. При нагреве алюминия толщина пленки возрастает в 30…40 раз. При сварке более тяжелая и тугоплавкая окисная пленка не растворяется в расплавленном металле и препятствует образованию общей сварочной ванны и кристаллиза ции металла (образуются непровары и несплавления). Пленка также может остаться в виде включений в жидком металле и вызвать обра зование пор в сварном соединении. Для нормального ведения сварки и для получения качественного сварного соединения удаление окисной пленки является весьма важным.

Для удаления пленки используют активирующие флюсы (смесь хлористых и фтористых солей щелочно-земельных металлов:

NaCl, KCl, BaCl2, CaF2, LiF). Флюс должен химически связывать или растворить пленку, путем образования летучих галогенидных со единений и легкоплавких шлаковых эвтектик. Флюс наносят в виде суспензии (раствора мелкодисперсного порошка флюса в этиловом спирте или воде) на свариваемые кромки слоем толщиной 0,1 мм и после сушки производят сварку. Использование флюсов улучшает стабильность горения дуги, стабильность формирования шва, ка пельный переход присадочного металла за счет сильного снижения поверхностного натяжения капель. Состав флюсов для аргонодуго вой сварки приведен в табл. 10.1.

Но даже самая тщательная обработка не приводит к полному удалению окисной пленки, поэтому сварку алюминия производят на переменном токе, используя способ катодного распыления и разру шения пленки Таблица 10. Состав активирующих флюсов для сварки алюминиевых сплавов Марка флюса Химический состав, % АФ-4А KCl-50;

NaCl-28;

LiCl-14;

NaF- УФОК-1А KCl-40;

Na3AlF6-30;

NaCl - МАТИ-1 KCl-34;

NaCl -43;

Na3AlF6- МАТИ-1А KCl-47;

NaF-42;

NaCl-8;

Na3AlF6- МАТИ-5 KCl-50;

BaCl2-48;

Na3AlF6- МАТИ-10 KCl-30;

BaCl2-48;

Na3AlF6- АН-А1 KCl-50;

Na3AlF6-30;

NaCl - AH-A4 KCl-50;

Na3AlF6-30;

LiCl - ВИАМ-3 LiCl-33,4;

KCl-33,3;

NaCl -33, ВАМИ KCl-50;

NaCl-30;

Na3AlF6- KM-1 KC1-45;

NaCl-20;

BaCl220;

NaF- АФ-1 KC1-45;

NaCl-25;

LiCl-10;

Na3AlF6- ЖА-64 KC1-43;

Na3AlF6-36;

NaCl-17;

SiO2- ИЭС NaF-40;

LiF-35;

MgF2- ФА-1 LiF-35;

CaF2-25;

MgF2-25;

SrF2- ФА-1Т LiF-24,2;

CaF2-24,2;

MgF2-24,2;

SrF2-24,2;

Ti-3, Высокая теплопроводность алюминиевых сплавов способствует быстрому отводу тепла от места нагрева и нестабильности горения дуги. Поэтому для создания необходимой температуры и образования нормальной сварочной ванны требуются мощные источники тепла, а иногда и предварительный подогрев места сварки.

Сложные алюминиевые отливки характеризуются относительно большой разностенностью. Остывание неодинаковых по толщине сте нок идет с различной скоростью, в результате чего возникает короб ление детали, возможно также образование новых трещин.

Алюминиевые сплавы в расплавленном состоянии активно рас творяют водород, который при быстром охлаждении не успевает по кинуть сварочную ванну и скапливается в сварном шве в виде газо вых полостей круглой формы – пор. Для уменьшения образования пор производят тщательную подготовку свариваемых деталей, элек тродов и проволоки перед сваркой (подогрев до 100…250°С).

Обработка свариваемых деталей и проволоки включает травление в щелочном растворе, последующую промывку в теплой и холодной воде и осветление в растворе азотной кислоты.

Важной мерой против образования пор при сварке является обеспечение эффективной газовой защиты. Детали малой толщины следует сваривать на жестких режимах, обеспечивая максимальную скорость охлаждения сварочной ванны. Детали повышенной тол щины необходимо сваривать на мягких режимах, обеспечивая ми нимальную скорость охлаждения сварочной ванны.

Сборку деталей производят без прихваток в сборочном при способлении. Если невозможно надежно зафиксировать детали в приспособлении, то накладывают минимальное количество при хваток с малым сечением, которые располагают с торца деталей.

Коэффициент линейного расширения алюминия в два, а тепло проводность в три раза больше, чем у стали. Это способствует появ лению значительных внутренних напряжений, которые приводят к деформациям в свариваемых деталях. Для уменьшения внутренних напряжений целесообразно перед сваркой детали подогревать до тем пературы 250…300С, а после сварки медленно охлаждать.

При нагреве до 400…450С происходит снижение прочности и повышение пластичности алюминиевых сплавов. Для предотвраще ния провала сварочной ванны и корневого шва в ряде случаев нужно применять графитовые и стальные подкладки.

Алюминиевые сплавы при нагреве обладают скрытой теплотой плавления, и переход металла из твердого состояния в жидкое трудно заметить. Даже в жидком виде алюминий не меняет своего цвета, ос таваясь серебристо-белым, что затрудняет визуальное определение расплавления металла. При недостаточном опыте сварщик может не уловить начало расплавления алюминия, результатом чего явится проваливание стенки детали под собственной тяжестью металла.

Наиболее трудно свариваются алюминиевые сплавы системы Al-Cu-Mg. При нагреве 500оС и выше происходит оплавление границ зерен с образование эвтектических выделений. Эвтектика после за твердевания имеет пониженную прочность (охрупчивание зоны тер мического влияния, которое не восстанавливается термической обра боткой). При сварке алюминиевые сплавы системы Al-Zn-Mg в по слесварочный период возможно выпадение хрупких интерметалло идов, что приводит появлению холодных трещин.

Чистый алюминий хорошо сваривается холодной сваркой. При сварке алюминиевых сплавов наиболее часто применяют сварку в ат мосфере защитных газов неплавящимся (суммарная толщина свари ваемого металла не более 10 мм) или плавящимся (суммарная толщи на – более 10 мм) электродом. При автоматической сварке плавящим ся электродом полуоткрытой дугой по слою флюса используют мед ные или стальные подкладки.

Алюминий и его сплавы хорошо свариваются плавящимся элек тродом на постоянном токе обратной полярности. Металл малой тол щины сваривают в аргоне, большой толщины - в смеси аргона и гелия.

Сила тока зависит от толщины металла.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов приведены в табл. 10.2 и 10.3.

Таблица 10.2.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом стыковых соединений.

Толщи- Диаметр Диаметр Ток Напряже- Расход на ме- электро- присадочно- свар- ние дуги, В арго талла, да, мм го прутка, ки, А на, мм л/час мм 0,8 1,5 - 30…50 9…10 4… 2…2,5 2…2, 2 90 9,5…10,5 7… 6 3…4 3…4 10…12 9… Таблица 10.3.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки плавящимся электродом стыковых соединений Тол- Диаметр Вылет Ток Напряже- ско- Рас щина электро- электро- сварки, ние дуги, рость ход метал- да, мм да,в мм А В сварки, арго ла, м/час на, л/час мм 2,5…3 1,2 10…13 40…80 15…18 35…50 7… 80…13 18…20 30…40 8… 1,4…1, 4 13… 120…1 24…26 45…50 10… 60 120…1 23…26 12… 80 6 1,6..2,0 15…25 30… 180…2 25…30 12… 00 200…3 25…30 12… 20 10.4. Сварка меди и ее сплавов На свариваемость меди существенное влияние оказывают примеси (кислород, водород, свинец …). Оксид Cu2O находящийся образует с медью легкоплавкую эвтектику (Cu2O- Cu).

Эвтектика располагается по границам зерен кристаллитов, обра зуя сетку. Наличие сетки придает сварному шву хрупкость при ком натных температурах. Аналогичное действие на сварной шов оказы вает и свинец. Водород хорошо растворим в расплавленной меди во дород. При кристаллизации меди растворимость водорода резко пада ет, поэтому он является причиной образования газовой пористости в сварном шве. Часть водорода остается растворенной в затвердевшей меди. Эта часть водорода вступает в реакцию с оксидом меди с выде лением водяных паров. Последние не растворимы в меди и скаплива ются в микропустотах, что приводит к образованию трещин в твердом металле (водородная хрупкость). Для предотвращения влияния этих примесей рекомендуется дуговая сварка в защитных газах (аргон пер вого или второго сорта, гелий, смесь 70% аргона + 30% азота).

Высокая электропроводность меди предопределяет ее сварку на повышенных погонных энергиях, а при толщине металла свыше 10 мм – с предварительным подогревом заготовок до 300оС. При газовой сварке рекомендуется применять флюс на основе буры (N2B4O7).

Флюс растворяет оксид меди и выводит ее в шлак.

При сварке латуней активно выгорает и испаряется цинк. В ре зультате снижается прочность о коррозионная стойкость сварного шва. Пары цинка ядовиты, поэтому при сварке латуней необходима интенсивная вентиляция, а сварщик должен работать в специальной защитной маске. Наименьшее испарение цинка происходит при сварке неплавящимся электродом. При газовой сварке необходимо приме нять газовый флюс – смесь метилбората В(ОСН3)3 и метилового спир та CH3OH. Образующийся на поверхности сварочной ванны борный ангидрид В2О3 связывает пары цинка в шлак.

Для уменьшения выгорания цинка сварку ведут на пониженном токе. При толщине до 20 мм сваривают без подогрева. Ориентиро вочные режимы аргонодуговой сварки латуни приведены в табл. 10. и 10.5. Перед дуговой сваркой медных сплавов в среде защитных газов присадочную проволоку и кромки деталей подвергают травле нию в азотной кислоте с последующей промывкой в воде и сушкой.

В качестве присадочной проволоки используют проволоки из раскис ленной меди, медно-никелевых сплавов и бронзы БрАМц9-2, БрКМцЗ-1, содержащие эффективные раскислители. Медь и ее сплавы Таблица 10.4.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом Толщина Диаметр Диаметр Ток число Расход металла, электрода, присадочного сварки, слоев аргона, мм прутка, мм А л/час мм 1,5 2…3 1,6…2,0 90…120 6… 2,0 2,5…3 120… 3,0 3…4 2…3 150…200 7… 10,0 4…5 3…5 240…350 4… толщиной до 6 мм сваривают без разделки. При большей толщине применяется разделка с углом скоса кромок 30…40°. Сварку необхо димо вести на токе прямой полярности. Иногда применяют перемен ный ток с подключением осциллятора. Для формирования корневого шва необходимо использовать графитовые или водоохлаждаемые медные подкладки.

Кроме сварки в среде защитных газов применяют сварку покры тыми электродами и сварку под флюсом. Для ручной сварки ис пользуют электроды марки «Комсомолец», ЛПИ-10. Сварку ведут короткой дугой без поперечных колебаний при токе 50…60 диамет ров электрода. Сварку под флюсом используют с применением Таблица 10.5.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки плавящимся электродом Тол- Диаметр Вылет Ток Напряже- ско- Рас щина электро- электро- сварки, ние дуги, рость ход метал- да, мм да, мм А В сварки, арго ла, м/час на, л/час мм 0,8…1,0 0,8…1,2 10…14 80…11 18…20 30…45 7… 2…3 0,8…1,6 10…18 140…2 19…23 25…35 8… 5…6 1,0…1,6 10…18 250…3 23…26 20…28 10… 20 8…10 1,6…3,0 20…35 350…5 32…37 18…22 14… 50 флюсов марки ОСЦ-45, Ан-348А, АН-20 (табл. 10.6), сварочной проволоки диаметром 3…5 мм из меди Ml, М2, бронзы КМцЗ-1, БрОЦ4-3. При толщине листов до 15 мм сварку ведут без раздела кромок. Флюс перед сваркой прокаливают при 300…400 °С Таблица 10. Ориентировочные режимы сварки латуни под флюсом Толщи- Диаметр элек- Число Сила тока, Напряжение Скорость на, мм трода, мм проходов А дуги, В сварки, м/ч 2…6 1,4…2 1 140…340 30…35 8 3 2 360…410 35…38 10 3 2 470…560 35…38 При сварке оловянистых бронз возможно выгорание легкоплав кого олова, поэтому сварку необходимо вести с большой скоростью без подогрева.

10.5. Сварка магня и его сплавов Особенности сварки магниевых сплавов состоят в следующем:

Магний обладает высокой химической активностью сродством к кислороду. Активное окисление магния происходит с образованием рыхлой окисной пленкой MgO (tплавления 2800оС). Пленка затрудняет сварку, поэтому используют способ катодного распыления.

Температура плавления магния - 651°С, температура плавления окисной пленки MgO - 2800°С, плотность MgO - 3,2 г/см3, плот ность расплава магния - 1,54 г/см3 (все параметры меньше чем у алюминия), поэтому погонная энергия и сварочный ток при сварке магниевых сплавов меньше на 25…30 % чем при сварке алюминие вых сплавов.

Магний и магниевые сплавы обладают высокой жидкотекуче стью. Для предотвращения «провала» сварочной ванны под действи ем собственной силы тяжести необходимо применять формирующие подкладки с канавкой.

Высокий коэффициент линейного расширения повышает склон ность к образованию горячих трещин, короблению деталей. При же стком закреплении возможно образование холодных трещин.

Сварку магниевых сплавов толщиной до 5…6 мм сваривают без разделки на подкладках с канавками. При большей толщине применяют V-образную разделку. Перед сваркой детали и приса дочную проволоку подвергают химической обработке и очистке от загрязнений. Перед сваркой детали обрабатывают, обезжиривают и травят.

Аргонодуговая сварка является основным способом сварки магния и его сплавов. Режимы аргонодуговой сварки магниевых сплавов приведены в табл. 10.7.

10.6. Сварка титановых сплавов Титан обладает высокой химической активностью при повы шенных температурах. При температуре более 300…350°С титан на чинает активно взаимодействовать с кислородом с образованием на поверхности альфированного слоя TiО2 высокой твердости. При на греве более 550°С титан взаимодействует с азотом и образует нитри ды: TiN, TiзN. Они снижают пластичность и увеличивают твердость титана.

Таблица 10. Ориентировочные режимы ручной аргонодуговой сварки магниевых сплавов Тип разделки Толщина де- Свароч- Диаметр при- Расход арго- Число талей, ный ток, садочной на, проходов мм А проволоки, л/мин мм 2 100…110 2,5 12…14 Встык, без 3 170…190 2,5 12…14 разделки 5 230…250 3…4 16…18 С разделкой 6 200…220 4 16…18 8 220…240 4 16…18 Для того чтобы предупредить образование холодных трещин в результате охрупчивания и потери пластичности, альфированный слой необходимо удалять. Одной из причин значительного охрупчи вания титана, появления холодных трещин и пор является водород, способный образовывать гидриды ТiH2. Содержание водорода в свар ных швах ограничивают до 0,01 %.


При повышении содержания кислорода и азота в титане проис ходит снижение пластичности и увеличение прочности. Поэтому в наплавленном и основном металле содержание О 2 и N2 ограничива ют: соответственно, до 0,15 % и 0,05 %. При содержании газов ниже предельно допустимого значения титан обладает хорошей сваривае мостью.

Перед сваркой необходимо тщательно защищать зону сварки с наружной и обратной стороны. При сварке - использовать стальные и медные подкладки. Сварку продольных швов следует начинать и за канчивать на технологических планках. Сварку необходимо вести без перерывов по всей длине. По окончании сварного шва дугу следует плавно удлинять до естественного обрыва.

Для снижения напряжений и предотвращения холодных трещин после сварки холоднокатаных деталей необходимо провести отжиг.

При сварке деталей после горячей штамповки или прокатки необхо димо их подвергать химической обработке для удаления стойкой окисной пленки. Проволоку отжигают в вакуумной печи и обезжири вают. При сварке должны отсутствовать воздушные потоки.

Аргонодуговая сварка является основным способом сварки ти тана и его сплавов. Сварку производят на обратной полярности. Сбор ку, прихватку и сварку корневого слоя шва обычно производят вольф рамовым электродом, а последующие слои выполняют плавящимся электродом. Для сварки технического титана и однофазных сплавов низкой прочности используют проволоку марки ВТ-1. Для сварки двухфазных сплавов используют проволоку марки ВТ-2, ВТ-5. При сварке, после обрыва дуги горелку нужно задержать на месте послед ней сварочной ванны или кратера, чтобы нагретый металл изделия и электрода находился под защитой аргона до полного потемнения.

Признаком хорошей защиты при сварке титана является серебристый цвет сварного шва.

Хорошие результаты обеспечивает сварка титана под флюсом.

Сварку ведут с использованием бескислородных солевых флюсов АН Т1, АН-Т2. Сварку ведут на токе обратной полярности.

Контрольные вопросы 122. Какие проблемы возникают при сварке низкоуглеродистые и низколегированных конструкционных сталей?

123. Какие мероприятия Вы можете предложить для предотвращения появления холодных трещин при сварке низкоуглеродистые и низко легированных конструкционных сталей?

124. Какие проблемы возникают при сварке хромистых и хромони келевых сталей?

125. Какие мероприятия позволяют избежать межкристаллитной коррозии сварке высокохромистых и хромоникелевых сталей?

126. Почему чугун характеризуется плохой технологической свари ваемостью?

127. Как исправляют сваркой литейные дефекты в крупногабаритных чугунных отливках?

128. Какие проблемы возникают при сварке алюминиевых сплавов?

129. Как удаляют окисную пленку перед сваркой алюминиевых сплавов?

130. Как бороться с образование пор в наплавленном металле при сварке заготовок из алюминия и его сплавов?

131. Какие проблемы возникают при сварке меди и ее сплавов?

132. Как бороться с выгоранием цинка и выделением его паров?

133. Почему сварка заготовок из меди и ее сплавов должна весть на повышенных погонных энергиях?

134. Почему сварку заготовок из оловянистых бронз необходимо вести с большой скорость и без подогрева?

135. Какие проблемы возникают при сварке магниевых сплавов?

136. Каким образом можно предотвратить провал ванны жидкого ме талла при сварке заготовок из магниевых сплавов?

137. Какие проблемы возникают при сварке титановых сплавов?

138. Почему при сварке заготовок из титановых сплавов необходимо ограничивать содержание кислорода и азота в наплавленном металле?

ГЛАВА.11. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СБОРКЕ-СВАРКЕ И РЕМОНТНОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ КУЗОВОВ АВТОМОБИЛЕЙ В современном машиностроении сварочные процессы широко используются при сборке и ремонте изделий. Рассмотрим применение сварочных процессов на примере автомобилестроения.

11.1. металлы и сплавы, применяемые в автомобилестроении Наибольшее число сварных соединений деталей в автомобилях имеет место при изготовлении кузовов, кабин и платформ.

Основным материалом, из которого изготавливается большая часть деталей кузовов отечественных и зарубежных автомобилей, это листовая сталь. Тонколистовые качественные малоуглеродистые ста ли выпускаются в основном толщиной 0,8 мм и предназначены для изготовления деталей холодной листовой штамповкой. Обычно ис пользуются холоднокатаные кипящие, низкокремнистые стали. Эти стали не требуют дополнительной термической обработки, обладают хорошей свариваемостью всеми способами.

На автомобилях отечественного производства штампованные детали (крылья и ряд других) изготавливают из специальной стали, имеющей одностороннее или двухстороннее двухслойное покрытие, состоящее из неорганического слоя на хромовой основе и цинкона сыщенного слоя на эпоксидной основе. В серийном производстве за рубежных автомобилей в настоящее время стали широко использо вать оцинкованный лист при изготовлении панелей днища и кузова.

При этом применяются в основном два вида оцинкованных листов:

листы гальванической оцинковки с толщиной слоя цинка 7,5 мкм с каждой стороны и листы горячей оцинковки с толщиной слоя цинка 10 мкм с каждой стороны.

Для изготовления корпусных деталей, кронштейнов, валов, сту пиц колес, тормозных колодок и пр. широко используются различные виды чугунов. Из серого чугуна изготовляют блоки и гильзы цилинд ров бензиновых двигателей и дизелей (СЧ 20, СЧ 25), распредели тельные валы (СЧ 25, СЧ 30), диски тормозных механизмов и нажим ные диски сцепления, маховики (СЧ 20, СЧ 25), выпускные коллекто ры (СЧ 15, СЧ 20). Ковкий чугун используется для изготовления шки вов, крышек и кронштейнов, а также деталей электрооборудования автомобилей. Высокопрочный чугун используется взамен литой и ко ваной стали, серого и ковкого чугуна (ВЧ60 - распределительные и коленчатые валы карбюраторных двигателей и малофорсированных дизелей, крышки и корпуса подшипников, крышки коробок скоро стей;

ВЧ45, ВЧ50 - корпуса редукторов, барабаны, кронштейны, буге ли тормозные колодки, корпуса подшипников;

ВЧ40 - ступицы колес автомобилей, корпуса дифференциалов, корпуса подшипников). Чу гун с вермикулярным графитом используется для изготовления круп ных массивных отливок сложной конфигурации (блок – картеров мас сой до 40 кг, чашек дифференциала до 22 кг, корпусов подшипников, тормозных колодок, корпусов коробок передач).

Деформируемые алюминиевые сплавы используются для изго товления поршней разных двигателей (АК4), балансиров подвесок (АК8), эмблем и решеток (АМг2), поршней цилиндров тормозных ме ханизмов (Д1П), элементов каркасов автобусных платформ, лонжеро нов и поперечин из прессованных профилей (АВ). Из пластичных сплавов типа АД выдавливают корпуса масляных фильтров и подоб ные им детали. Новейшие разработки связаны с содержанием цельно алюминиевых кузовов. В серийном производстве зарубежных фирм (Ауди и др.) стали применять алюминиевые листы для передней и задней панелей, для облицовки дверей и тому подобное.

11.2. Основные виды сварок, применяемые при сборке-сварке кабин, кузовов и платформ В отечественном и зарубежном автомобилестроении для сварки кузовов, кабин и платформ в основном применяются следующие виды сварки: точечная, рельефная и контактно-шовная.

Наиболее распространенной является точечная сварка, которая в основном используются для сварки кузовных деталей из тонколисто вой малоуглеродистой стали.

Рельефная сварка высокую производительность, так как рель ефную сварку можно выполнять в нескольких рельефах одновремен но. При рельефной сварке на одной из свариваемых деталей выдавли ваются выступы специальной формы (рельефы). В зависимости от формы последних, она может быть следующей: С отдельными релье фами, расположенными на значительном расстоянии один от другого, как, например, на держателях пластин дверных стоек, гайкодержате лях и других деталях. С круговым рельефом, когда на одной из дета лей выполняют круглый выступ (рельеф), так, например, при привар ке штуцеров, болтов, гаек.

Для деталей, требующих герметичности (брызговиков, крыльев и пр.) применяют шовную сварку, которую ведут в полуавтоматиче ском режиме в среде углекислого газа. Такая сварка обеспечивает вы сокую производительность труда, хорошее качество и прочность сварных соединений и высокую культуру производства при условии выбора оптимальных её режимов, под которыми понимают оптималь ные параметры усилия, сварочного тока, времени сварки.

К технологическим режимам точечной и рельефной сварок относятся:

максимальный диаметр dэ контактной поверхности электродов, мм;

усилие на электродах Рс, в Н;

продолжительность импульса сварочно го тока tсв, в с;

сила сварочного тока Iсв, в А На отечественных автозаводах применяют четыре режима то чечной сварки (табл. 11.1…11.4).

Таблица 11.1.

Режим «А» точечной сварки Минимальная толщина сва- Pс, Н Iсв, кА tсв, риваемых де- dэ, мм с/период талей, мм 0,6 4,0 1250 7,0 0,1/ 0,8 4,5 1800 9,0 0,12/ 1,0 5,0 2250 10,5 0,16/ 1,2 6,0 3000 11,5 0,2/ 1,5 6,5 3500 13,0 0,24/ Таблица 11.2.

Режим «Б» точечной сварки Минимальная толщина сва- dэ, мм Pс, Н Iсв, кА tсв, риваемых де- с/период талей, мм 0,6 4,0 1000 6,0 0,1/ 0,8 4,5 1250 8,5 0,12/ 1,0 5,0 1500 9,5 0,2/ 1,2 6,0 1800 10,0 0,26/ 1,5 6,5 2300 11,0 0,34/ 2,0 8,0 3500 12,5 0,48/ 2,5 8,0 3500 13,5 0,6/ Режим «А» является основным и применяется при сварке чис тых хорошо прилегающих свариваемых кромок двух деталей толщи ной до 1,5 мм. Режимы «Б» и «В» используют при сварке деталей с максимальными зазорами, с недостаточно хорошо подготовленной под сварку поверхностью. Эти режимы применяют при сварке деталей толщиной не более 1,5 мм. Режим «Г» рекомендован для скоростных методов сварки на подвесных и стационарных точечных машинах, укомплектованных современной электро-пневмоаппаратурой с точ ными отсчетами параметров.

Таблица 11.3.

Режим «В» точечной сварки Минимальная толщина сва- dэ, мм Pс, Н Iсв, кА tсв, риваемых де- с/период талей, мм 0,6 4,0 1000 5,5 0,2/ 0,8 4,5 1250 7,0 0,236/ 1,0 5,0 1500 7,5 0,32/ 1,2 6,0 1800 8,0 0,4/ 1,5 6,5 2300 9,2 0,48/ 2,0 8,0 3500 11,0 0,68/ 2,5 8,0 3500 11,5 0,8/ Таблица 11.4.

Режим «Г» точечной сварки Минимальная толщина сва- Pс, Н Iсв, кА tсв, с/период риваемых де- dэ, мм талей в мм 0,8 4,5 1500 9,5 0,08/ 1,0 5,0 1800 10,5 0,08/ 1,2 6,0 2000 11,5 0,1/ 1,5 6,5 2700 13,5 0,14/ Все параметры режимов сварки выбираются исходя из класса шероховатости и сопрягаемости свариваемых кромок, а также толщи ны свариваемых листов. Свариваемые кромки должны быть чистыми и хорошо прилегать одна к другой. При сварке деталей разной толщи ны режимы принимают по минимальной толщине.

В случае если отношение толщин свариваемых деталей более 1:2, при трех толщинах, при бесследной сварке через медную пласти ну с одной стороны режимы сварки подбирают опытным путем в про цессе наладки производства.

Параметры режимов сварки выдерживаются со следующими допусками: сила сварочного тока +10…-5%;

сварочное усилие на электродах ± 10%;

время сварки +1 период, 0,02с.

В условиях производства режимы сварки периодически контро лируют, так как в течение рабочей смены может измениться сила тока и напряжение в первичной сети, давление воздуха и охлаждающей во ды. Изменение указанных параметров существенно влияет на ста бильность сварки.

Параметры режимов рельефной сварки можно подсчитать по тем же формулам, что и для точечной.

Режимы шовной сварки приведены в табл. 11.5.

Таблица 11.5.

Ориентировочные режимы шовной сварки Толщина Ширина Параметры сваривае- контакт- Уси- Сила Ско- Время Время мых дета- ной по- лие на свароч- рость свар- паузы, лей, мм верхности, роли- ного то- сварки, ки, пе- перио мм ках, ка, кА м/мин риоды ды кгс 2,6…3, 0,5 4 250 10,0 2 2,5…2, 0,8 4,5 380 12,0 2 2,0…2, 1,0 5,5 400 15,0 2 1,7…1, 1,2 6 540 16,0 3 1,3…1, 1,5 7 600 18,0 3 0,8…1, 2,0 8 700 20,0 3 11.3. технология соединения кузовных элементов Существенное влияние на способ кузовной сварки оказывает вид сварного соединения, так как каждое соединение требует своего технологического решения. В производстве кузовов используются следующие виды соединений: стыковые, нахлесточные, фланцевые, угловые, торцовые и др.

Для стыковых соединений наиболее производительной является контактная сварка. Однако возможности этого способа сварки ограни чиваются мощностью сварочных машин, а после сварки требуется за чистка грата, повышающая трудоемкость процесса. В случаях газовой и дуговой сварки стыковых соединений имеет место коробление дета лей, и поэтому требуется большой опыт сварщика и его высокая ква лификация, а также применение особых технологических приемов и строгое выдерживание режимов сварки. Сборку и сварку стыковых панелей производят в специальном приспособлении с точной их фик сацией и учетом поперечной усадки сварного шва).

С целью уменьшения деформаций от нагрева пламенем горелки применяют специальные прижимы по всей длине шва, которые охла ждают проточной водой. Прижимы одновременно служат и фикси рующими элементами приспособления. Получаемые при газовой сварке швы не требуют дополнительной рихтовки и зачистки. Места сварки на кузове не заметны и окрашиваются вместе с кузовом без дополнительной обработки.

Коробление панелей значительно уменьшается при использова нии дуговой сварки соединений встык в среде защитных газов. Хоро шую лицевую поверхность можно получить при сварке изнутри изде лий с расположением медных подкладок снаружи и медных зажимов в местах сварки. Наиболее хорошие результаты дает применение газо электрической сварки в среде смеси аргона (80%) и углекислого газа (20%).

Применение газовой и газоэлектрической сварки в среде угле кислого газа нежелательно при соединении встык деталей, выходя щих на лицевую поверхность кузова, так как в этом случае требуется сложное технологическое оборудование для предварительной обра ботки деталей, а также сборки и сварки. Кроме того, после сварки требуются дополнительные ручные операции рихтовки лицевой по верхности и мест сварки.

При соединении деталей встык применение эффективной точеч ной и роликовой сварок полностью исключается.

Наиболее широкое применение в производстве кузовов находит нахлесточное соединение панелей. Варианты нахлесточных соедине ний показаны на рис. 11.1. При этом на наружных поверхностях дета лей делается подштамповка одной из кромок для исключения сту пеньки после сварки (рис. 11.1, б). Подштамповка кромок несколько усиливает жесткость соединения и образует своеобразную подкладку.

После сварки на лицевой поверхности можно производить выравни вание методом опайки оловянисто-свинцовым припоем или нанесени ем пластмассы типа ТПФ-37. Нахлесточное соединение позволяет не сколько смещать детали при сборке (для соблюдения общего размера) и тем самым исправлять неточности. При этом не обязательно точное совпадение кромок деталей, однако необходимо совпадение их по верхностей. В сравнении со стыковой сваркой при нахлесточной, тре буется менее сложное приспособление. Недостатками нахлесточного соединения являются: излишний расход металла и необходимость за щиты поверхности от коррозии в местах нахлестки.

Наиболее целесообразными с точки зрения возможности приме нения самых производительных видов сварки (точечной и шовной) являются фланцевые соединения. Различные виды этих соединений с наружной и внутренней отбортовкой фланцев показаны на рис. 11.2.

При сварке кузова наиболее часто фланцевые соединения применяют при соединении крупных сборочных единиц, свариваемых при помо щи подвесных точечных или многоточечных сварочных машин. Для фиксации соединяемых деталей в этом случае применяют сравнитель но несложные приспособления. Соединения по фланцам обычно ре комендуется в тех случаях, когда их расположение на соединяемых деталях не меняется, так как величина фланцев под сварку не может регулироваться. Эти соединения очень удобны для пространственных конструкций, так как их выполнение облегчено применением легких подвесных инструментов, клещей, пистолетов для точечной сварки с малой величиной вылета.

Нахлесточные и фланцевые соединения можно сваривать точеч ной бесследной сваркой без отпечатков и вмятин на лицевой поверх ности. Пример такой сварки показан на рис. 11.3. В этом случае меж ду электродами 2 и свариваемыми панелями со стороны лицевой по верхности одного из соединений устанавливают пластину 1 из твердо го медного сплава. Бесследную сварку со стороны лицевой поверхно сти можно также получить при использовании электрода с большой поверхностью. Особую трудность при сварке вызывают нахлесточные соединения на криволинейных поверхностях. Собирать и сваривать такие соединения очень трудно из-за недостаточной жесткости дета лей (не обеспечивается плотное прилегание), а при сварке-сборке по являются глубокие вмятины от электродов, прожоги и другие дефек ты. В таких случаях фланцы целесообразно сваривать со стороны внутренней поверхности. При сварке кузовов нахлесточные соедине ния часто делают на лицевых поверхностях с последующей обработ кой припоем (рис. 11.4, а) или его заменителями. Часто эти соедине ния закрывают специальными декоративными накладками и тогда нет необходимости в дополнительной обработке (рис. 11.4, б).

Угловые соединения обычно применяют в случаях, когда они находятся на полузакрытых и закрытых поверхностях с затрудненным доступом оснасток точечных сварочных машин. Угловые и торцевые соединения характерны для конструкций каркасов платформ автобу сов. Важным условием сварки кузовных конструкций является воз можность её выполнения в нижнем горизонтальном положении, уп рощающем расположение сварных инструментов, приспособлений и подвижных устройств.

Угловые и торцевые соединения можно подразделить на откры тые (рис. 11.5, а), когда обеспечен подход электродов к месту кон тактной сварки;

полузакрытые соединения (рис. 11.5, б) с ограничен ным подходом электродов к месту сварки;

закрытые соединения (рис.

11.5, в), когда нет открытого подхода электродов. Для сварки каждого вида таких соединений применяют свои оригинальные технологиче ские приемы и методы сварки.

Большое значение при достижении высокого качества сварки имеет ширина фланцев или величина перекрытия. При малой ширине фланцев происходят выплески металла, тем самым ослабляется со единение, ухудшается внешний вид. Минимальную ширину фланцев и перекрытия для точечной сварки устанавливают в пределах 14- мм, что позволяет в любых пространственных положениях сварного соединения применять прогрессивные виды контактной точечной сварки переносными сварочными оснастками.

Технологическое расчленение кузовов на сборочные единицы при сварке Существенную роль в снижении общей трудоемкости сборки сварки кузова играет технологичность его конструкции, которая мо жет быть определена как совокупность свойств кузова, проявляемых в возможности рационального выбора способа и технологии сборки сварки, формы и расположения сварных соединений. Себестоимость изготовления кузовов в основном зависит от трудоемкости сборочно сварных работ и является главным показателем технологичности. Со кращение цикла производства кузовов позволяет снизить капитальные затраты, увеличить съем продукции с одного квадратного метра про изводственной площади.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.