Сварка корпусов металлических судов
Обновлено: 04.07.2024
Сварочные работы при формировании корпуса судна относятся к наиболее ответственным и трудоемким. Монтажные соединения между секциями и блоками приходится выполнять в различных пространственных положениях. Протяженность швов одного размера и одинакового положения в пространстве в отдельных районах судна относительно небольшая.
Многие швы расположены в стесненных, неудобных для сварки местах. Все эти обстоятельства затрудняют сварку монтажных соединений и ограничивают использование автоматической сварки. На долю автоматической сварки под флюсом приходится до 3 % общего объема сварочных работ, а вертикальной автоматической сварки с принудительным формированием шва в среде углекислого газа до 2 %.
Достаточно широко применяют полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа, если обеспечены защита электрической дуги от ветрового воздействия или эффективная вентиляции при сварке в закрытых помещениях. Находит применение полуавтоматическая сварка порошковой проволокой, которая может выполняться в различных пространственных положениях и обеспечивает хорошее формирование шва, высокое качество сварного соединения, стабильность и производительность самого процесса сварки. В основном же доминирует сварка вручную, что снижает производительность и качество сварочных работ.
Рис. 1 Сварочные работы днища
Сварку начинают после окончательной проверки положения установленной на построечном месте Типы построечных мест и их оборудование секции и закрепления монтажных соединений электроприхватками или сборочными гребенками. Разделку кромок листов стыковых соединений настилов палуб и платформ выполняют сверху, а обшивки днища и скуловой части – по внутренней стороне, что позволяет вести сварку в наиболее удобном нижнем положении. Разделку кромок листов обшивки бортов выполняют также по внутренней стороне, что обеспечивает сварку шва первого прохода изнутри корпуса. В этом случае легче обеспечить строжку корня шва для образования подварочной канавки, поскольку ее выполнению не будут препятствовать элементы набора.
Поскольку поперечный шов вызывает большие деформации, чем продольный, первым сваривается монтажный стык обшивки. Затем сваривают пазы обшивки с ниже расположенными и ранее установленными секциями. После сварки шва первого прохода производят строжку подварочной канавки и подварочный шов. Перерыв между выполнением основного и подварочного швов должен быть минимальным, что позволяет исключить образование трещин при проварке только части толщины соединяемых кромок обшивки.
Ради равномерного поперечного укорочения шва сварка стыков обшивки должна вестись несколькими одновременно работающими сварщиками, каждому из которых отводится участок шва протяженностью 4-5 м. После сварки выполняют приварку к обшивке участков продольного и поперечного набора. Секции следует сваривать симметрично относительно ДП, а отставание сварочных работ относительно сборочных должно быть не более чем по одной-двум секциям.
Рис. 2 Наплавка сварочных швов по корпусу судна
Отраслевыми документами и Регистром России установлены повышенные требования к контролю качества швов монтажных соединений, объем контроля проникающими излучениями (рентгено и гамма-графированием) монтажных швов верхней палубы и днища судов длиной свыше 80 м составляет 10 % от их протяженности, а внутрисекционных швов – 2,5 %, объем контроля монтажных соединений борта – 5 % и 1 % соответственно. Вместо контроля проникающими излучениями допускается проводить контроль ультразвуковыми методами.
Большое число монтажных соединений при формировании корпуса судна на построечном месте, особенно при секционном способе, может привести к значительным общим остаточным деформациям. Они чаще всего проявляются в подъеме оконечностей над основной плоскостью во время постройки судна или после его спуска на воду. На величину деформаций существенное влияние оказывают очередность выполнения монтажных швов, жесткость сформированной части корпуса, распределение весовой нагрузки судна по его длине и реакции опор стапеля.
Очередность сварки монтажных соединений следует выбирать таким образом, чтобы подъем оконечностей судна был минимальным. В процессе сварки корпуса контролируют высоты килевой линии судна и в зависимости от ее положения вносят коррективы в очередность выполнения сварки.
Рис. 3 К расчету усадочных сварочных усилий:
ei – отстояние нейтральной оси от ОП
Для определения ожидаемого изгиба килевой линии на различных стадиях формирования корпуса разработаны расчетные методики. Корпус судна рассматривается как статически неопределимая балка переменного сечения, лежащая на упругих опорах, загруженная переменной по длине весовой нагрузкой реакциями опор и усилиями от укорочения продольных и поперечных швов.
В расчетной схеме определения изгиба килевой линии учитывают приложение к монтажным соединениям сварочных усилий, величины которых пропорциональны объемам продольного и поперечного укорочения сварных швов. Для продольных швов, как следует из рис. 3 равнодействующая этих усилий приложена по концам швов и определяется зависимостью:
P п р = E × V x , к Н
- E – модуль нормальной упругости стали, кН/м 3 ;
- Vx – объем продольного укорочения шва, м 3 .
Сварочные усилия в поперечных швах перекрытий, расположенных горизонтально, действуют по аналогичной схеме. А в поперечных вертикально расположенных швах равнодействующая приложена посередине длины швов и определяется зависимостью:
P п о п = E × V y Ɩ / 2 b , к Н
- Vy -объем поперечного укорочения шва, м 3 ;
- Ɩ – длина поперечной шва, м;
- b – ширина околошовной зоны пластической деформации, м.
Значения Vx и Vy вычисляют по зависимостям, известным в теории сварочных деформаций. Значения Pпр и Pпоп вводят в расчетную схему через их моменты относительно нейтральной оси поперечного сечения корпуса, причем продольные швы разделяют на участки, в пределах которых геометрическая характеристика поперечных сечений корпуса (момент инерции и отстояние нейтральной оси от основной плоскости) можно принять постоянными.
Установив сварочные усилия, решением системы уравнений изгиба балки определяют прогибы килевой линии корпуса судна от общих остаточных сварочных деформаций.
Сварка в судостроении
С начала применения металла для строительства корпусов судов различного назначения судостроители постоянно занимались поиском более прогрессивной технологии производства. Применение металлоконструкций при изготовлении судовых корпусов позволило значительно повысить прочностные характеристики кораблей.
К тому же сварные металлоконструкции в сравнении с клепанными предоставляют ряд неоспоримых преимуществ. За счет использования элементов конструкции с минимально допустимым сечением и оптимальной формой появляется возможность значительно снизить общую массу конструкции. Более того, применение меньшего количества крепежных составляющих и элементов более рациональной формы позволяет значительно экономить металл. При этом сварка в судостроении дала возможность не только существенно повысить прочность и надежность всех соединений, но и снизить трудовые и временные затраты на постройку судов. Это достигается благодаря возможности механизации и автоматизации сварочного процесса.
Виды сварки в судостроении
При изготовлении корпусов судов преимущественно применяют дуговые способы сварки. Создание сварных соединения двух деталей происходит за счет разогрева свариваемых кромов и их плавления теплом, выделяемым при горении электрической дуги. Образование расплавленного металла и хорошей текучести металла способствует свободному перемешиванию и образованию единого целого при последующей кристаллизации. .
Подобный механизм образования неразъемных соединений обеспечиваютвиды сварки:
Ручная электродуговая покрытыми штучными электродами;
Аргонодуговая неплавящимся вольфрамовым электродов в среде инертного газа;
MIG/MAG – механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа;
Автоматическая сварка под слоем флюса;
В судостроении применяется в различной степени каждая из этих технологий. Однако наиболее распространения получила электродуговая сварка. Соединение деталей газокислородным методом стали в последнее время применять все меньше. Это связано в основном с низкой производительностью процесса и вероятностью возникновения деформаций конструкций в результате проведения сварочных операций.
Какие электроды используются для сварки в судостроении
В зависимости от марки судостроительной стали применяют покрытые штучные электроды основного типа: для сварки высокопрочных сталей во всех пространственных положениях и с тонкослойной обмазкой для установки прихваток и сварку на спуск. При работе на полуавтомате применяют как порошковую проволоку рутилового типа в защитном газе CO2, так и порошковую рутиловую проволоку в среде смеси защитного газа Ar/CO2 для сварки во всех пространственных положениях и на керамических подкладках. Кроме того, используют высокопроизводительную металлопорошковую проволоку для сварки угловых швов и заполняющих проходов в нижнем пространственном положении в среде Ar/CO2 или в 100 % CO2.
Выбор сварочных материалов является довольно ответственным этапом подготовки к процессу сварки. Предлагаем ознакомиться с некоторыми рекомендациями, позволяющими сделать правильный выбор сварочных материалов:
Нужно учитывать толщину деталей, которые будут свариваться. Чем больше этот параметр, тем больший диаметр электрода должен быть. Для сварки металла толщиной 0,5…1,5 мм лучше применять TIG-сварку либо полуавтомат.
Сварочный материал напрямую зависит от типа сварочного аппаратом, которым осуществляется сварочный процесс.
Большое влияние на тип и марку сварочного материала влияет марка основного свариваемого металла и требования, предъявляемые к наплавленному металлу.
Подбираем сварочные материалы под сварочный аппарат
Полуавтомат. Для проведения сварки на этом типе сварочного оборудованиятребуется выбрать оптимальный вариант сварочной проволоки. В зависимости от толщины свариваемого металла, пространственного положения, требумых механических характеристик наплавленного металла и производительности подбирается сплошная или порошковая проволока той или иной марки..
Аппараты для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG). Наиболее часто процесс TIG сварки применяется в судостроении для сварки алюминия и его сплавов. Для осуществления сварочного процесса нужно использовать вольфрамовые электроды определенной маркировки (легирования) в зависимости от рода тока (постоянный или переменный). Также на выбор марки вольфрамового электрода влияет мощность дуги (величина сварочного тока), на котором будет производиться сварка. Сварочным материалом в этом процессе является присадочный пруток определенного диаметра и марки, который следует подбирать в зависимости от марки свариваемого металла и требуемых механических характеристик.Аппараты для ручной дуговой сварки. Среди аппаратов этого типа в настоящее время наиболее популярны инверторы. Для ручной дуговой сварки применяются покрытые штучные электроды, наиболее популярны в судостроении электроды с основным типом покрытия.
Подбираем электрод для ручной дуговой сварки под свариваемый металл
Для сварки/наплавки малоуглеродистых, низколегированных конструкционных сталей лучше использовать электроды марок МР, ОЗС (Э42) Они позволят уменьшить вероятность получения шва с «закаленной» структурой.
При работе с легированными сплавами оптимальным вариантом будет применение марки УОНИ (Э50). Такие электроды дают возможность качественно сварить детали из сталей высокой и повышенной прочности.
Компания КЕДР предлагает широкий ассортимент сварочных материалов и оборудования для различных видов дуговой и газовой сварки. Такое разнообразие позволит без проблем подобрать оптимальный вариант решения для задачи по сварке любой сложности.
Сборка и сварка корпуса судна на построечном месте
Методы постройки судов и способы формирования их корпусов
Общая технология и организация строительства судна определяются методом его постройки, способом формирования корпуса и методом организации производства (рис. 13.1). На отечественных судостроительных заводах применяют главным образом секционный и блочный методы постройки судов, а также их комбинацию (секционно-блочный). Секционный метод применяют при постройке крупных, средних и некоторых малых судов на наклонных и горизонтальных построечных местах, а блочный — при постройке большинства малых и некоторых типов средних, как правило, на горизонтальных построечных местах. Подетальный метод, который был единственным в эпоху клепаного судостроения, при переходе к сварке потерял свое значение. Сегодня он применяется в основном при постройке мелких судов, когда корпус формируется из деталей и узлов. В настоящее время получили развитие модульные принципы при проектировании и постройке судов.
При секционном методе корпус судна собирают из плоскостных и объемных секций. Замкнутые отсеки и помещения по мере их готовности испытывают на непроницаемость, после чего выполняют монтаж механизмов, трубопроводов, устройств, оборудования и др.
Рис. 13.1. Классификация методов постройки судов и способов формирования их корпусов.
Секционный метод предполагает формирование корпуса судна пирамидальным или островным способами.
При пирамидальном способе, формирования корпус судна по длине делят на ряд частей (рис. 13.2). Эти части, в которые входят все основные конструкции — днище, борта, переборки, палубы, по форме напоминают пирамиду с уступами, образованными отдельными секциями.
Рис. 13.2. Пирамидальный способ формирования корпуса судна.
1—V — последовательность сборки и сварки «пирамид».
При пирамидальном способе быстрее всего формируется поперечное сечение корпуса по высоте при несколько замедленном его формировании по длине. Сборку корпуса на построечном месте начинают с установки, сборки и сварки закладных днищевых секций первой пирамиды. Ее положение по длине корпуса выбирают с учетом конкретных условий и максимального сокращения продолжительности постройки судна при принятой организации производства. После закладной секции устанавливают последующие секции по длине и высоте, одновременно в нос и в корму. Далее устанавливают секции переборок, бортов, палуб и др.
Сборка и сварка корпуса в высоту позволяет быстро завершать работы по формированию помещений, испытать их на непроницаемость, раньше начать монтажные работы. В целях сокращения сварочных деформаций корпуса сборку и сварку секций выполняют в последовательности, обеспечивающей свободную усадку сварных соединений: поперечные соединения собирают на прихватках, а продольные — на гребенках; е первую очередь сваривают поперечные соединения; секции сваривают симметрично относительно ДП и закладных секций, причем в работе одновременно участвует максимально возможное число сварщиков, что способствует минимальному отставанию от сборочных работ. К сварке секций последующей пирамиды приступают после окончания большинства сборочно-сварочных работ в предыдущей пирамиде.
Несмотря на значительные преимущества, пирамидальный способ формирования корпуса имеет ряд недостатков: весьма ограниченный фронт работ в начале постройки судна на построечном месте; невозможность одновременно вести сборочно-сварочные работы более чем в двух районах, что при сборке корпуса большой длины ведет к увеличению цикла постройки.
При островном способе корпус судна разбивают по длине на несколько самостоятельных районов («островов»), формирование которых производят пирамидальным способом (рис. 13.3). Количество «островов» определяют исходя из конкретных особенностей судна, условий завода, принятых сроков постройки и т. п. В процессе формирования корпуса судна «острова» могут перемещаться по построечному месту или оставаться неподвижными. После окончания формирования «островов» включительно до верхней палубы по возможности большее число рабочих сваривает межостровные кольцевые монтажные стыки.
Рис. 13.3. Схема формирования корпуса судна островным способом: а — при одновременном формировании корпуса судна из двух «островов» без забойных элементов; б — при одновременном формировании корпуса из двух «островов» с забойными элементами по монтажному стыку; в — при одновременном формировании корпуса из трех «островов» с забойными элементами по одному монтажному стыку; г — при одновременном формировании корпуса из трех «островов» с забойными элементами по монтажным стыкам.
Островной способ обладает всеми преимуществами пирамидального и вместе с тем не имеет недостатков последнего, т. е. обеспечивает значительное расширение фронта сборочно-сварочных и монтажных работ, в результате чего сокращается цикл постройки судна. Благодаря этому островной способ получает все более широкое распространение на отечественных и зарубежных судостроительных заводах.
Островной способ позволяет рациональнее использовать построечное место тогда, когда его длина значительно превышает длину судна, но недостаточна для размещения двух судов. Свободную часть построечного места используют для постройки носового или кормового «острова» второго судна.
В судостроении в последние годы нашла признание разновидность островного способа формирования корпуса судна, когда корпус разделяется по длине на две части, каждая из которых собирается отдельно на одном или разных построечных местах и затем спускается на воду. Стыкуются обе части корпуса в доке либо на плаву. В последнем случае сборка и сварка монтажного стыка проводится с применением кессона или специального герметизирующего устройства. На рис. 13.4 показана одна из конструкций такого устройства. Оно представляет собой П-образную металлическую раму ящичного типа, состоящую из двух симметричных половин, соединенных между собой в ДП шарниром. Опорный контур устройства выполняется по форме обводов корпуса в районе монтажного стыка. Герметизирующее устройство устанавливается в районе монтажного стыка на всем протяжении его подводной части. Устройство плотно поджимают к наружной обшивке, после чего из корпуса судна в районе монтажного стыка и из герметизирующего устройства откачивают воду. Затем собирают стыкуемые кромки обшивки под сварку. Сварка в этом случае осуществляется с одной стороны — изнутри судна.
Рис. 13.4. Плавучее шарнирное герметизирующее устройство.
1, 2 — корпус, днищевая часть и башни; 3— осушительный насос; 4 — воздушный клапан; 5 — винтовой талреп; 6 — лебедка; 7 — твиндек; 8 — уплотнительный опорный контур; 9 — уплотнительные разъемы корпуса; 10 — ограничители раскрытия; 11 — кингстоны; 12 — шарнир; 13 — водосборный колодец; 14 — рабочая камера; 15 — воздухораспределительный коллектор.
При блочном методе изготовленные заранее блоки, начиная с базового, подаются на построечное место (рис. 13.5). В качестве базового принимается блок, начало формирования судна с которого обеспечивает минимальную продолжительность его постройки. В большинстве случаев в качестве базового принимают блок машинного отделения. Сваривают монтажный стык блоков только после окончания всех сборочных работ по данному стыку.
Рис. 13.5. Блочный метод постройки судна.
Блочный метод обеспечивает широкий фронт работ с наименьшим временем нахождения судна на построечном месте и дает минимальные общие сварочные деформации.
Неразрывно с технологией связана организация производства. В настоящее время в судостроении применяют три следующих метода организации производства при постройке судов: позиционный, поточно-бригадный и поточно-позиционный.
Позиционный метод организации производства — индивидуальная постройка судов последовательными этапами в соответствии с технологическим графиком, содержащим номенклатуру и объем работ по каждому этапу. Бригады, выполнившие работы данного этапа, переходят к выполнению работ, предусмотренных на последующем этапе, на том же судне.
Поточно-бригадный метод организации производства — серийная постройка судов специализированными рабочими бригадами, которые последовательно и ритмично переходят с одного судна на другое, выполняя закрепленные за ними одноименные на каждом судне работы. Каждое судно остается на своем построечном месте до спусковой готовности.
Поточно-позиционный метод организации производства — серийная постройка судов на поточной линии с передвижением судна с одной позиции построечного места на другое, через одинаковые отрезки времени, равные такту выпуска судов с этой линии. Специализированные бригады закреплены за каждой позицией.
В современных условиях наиболее рациональным методом организации серийной постройки большинства судов является поточно-позиционный, позволяющий организовать ритмичное производство как на самих поточных линиях постройки судов, так и в заготовительных цехах завода, максимально механизировать работы на специализированных позициях и участках.
Сварка судостроительных материалов
При изготовлении корпуса судна применяют преимущественно-дуговую сварку. Ручная дуговая сварка покрытым электродом (рис. 4.1) заключается в том, что свариваемые детали нагреваются электрической дугой, горящей между ними и электродом.
Рис. 4.1. Сварка покрытым электродом:
1 — основной металл,
2 — металл шва,
3 — затвердевший шлак,
4 — сварочная ванна,
5 — покрытие электрода,
6 — металлический стержень,
7 — газовая атмосфера дуги
Дуга расплавляет кромки деталей и электрод; расплавленный металл электрода и кромок деталей образует сварной шов. При изготовлении стальных корпусных конструкций объем применения ручной дуговой сварки (оцениваемый массой наплавляемого металла)
составляет 25—35%. Этим способом сваривают вертикальные, потолочные, короткие и криволинейные швы в нижнем положении, а также швы в труднодоступных местах. Недостатками ручной сварки являются малая производительность, значительные потери электродного металла, плохие санитарно-гигиенические условия труда сварщиков.
Дуговая полуавтоматическая сварка под флюсом производится дугой, горящей между изделием и электродной проволокой, проходящей по гибкому шлангу от подающего механизма. Держатель с бункером для флюса перемещается вдоль шва вручную. Флюс, частично расплавляющийся при сварке и образующий на поверхности шва слой шлака, предназначен для защиты расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота воздуха и улучшения свойств наплавленного металла. Этот способ применяют для сварки коротких швов в нижнем положении, а также в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно применить автоматическую сварку.
Дуговая автоматическая сварка под флюсом (рис. 4.2). Плавление металла производится так же, как и в предыдущем случае. Проволока подается в зону сварки механизмом. Головка перемещается автоматически вдоль шва (или при неподвижной головке перемещается изделие). Неиспользованный флюс отсасывается через шланг в бункер. Этот способ сварки отличается большой производительностью и обеспечивает высокое качество шва. Дуговую автоматическую сварку под флюсом широка применяют для сварки листов полотнищ, приварки балок набора, а также во многих других случаях. Объем применения этого способа в настоящее время составляет 30—35%. К недостатку автоматической сварки под флюсом относится возможность сварки только в нижнем и близком к нижнему положениях шва.
Рис. 4.2. Электродуговая сварка под флюсом:
1 — электродная проволока, 2 — флюсовый пузырь, 3 — слой шлака, 4 — жидкий металл, 5 — флюс, 6 — сварной шов, 7 —основной металл, 8 — электродный металл
При электрошлаковой сварке (рис. 4.3) в зазор между расположенными вертикально деталями подается флюс и электродная проволока. Дуга горит в начале процесса; после образования достаточно большого слоя шлака она гаснет, так как проводимость жидкого шлака выше проводимости дуги. Электрический ток, проходя через жидкий шлак, выделяет большое количества теплоты, достаточное для расплавления электродной проволоки, кромок соединяемых деталей и образования сварного шва. Жидкий металл удерживается в ванне, образованной прижатыми к деталям ползунками, которые перемещаются вместе со сварочным аппаратом. Этот способ применяют, например, для соединения монтажных стыков наружной обшивки толщиной более 16 мм за один проход.
Рис. 4.3. Электрошлаковая сварка:
1 — свариваемые детали, 2 — сварочная проволока, 3 — флюс, 4 — расплавленный флюс, 5 —дуга, 6— сварочная ванна, 7 — ползуны, 8 — металл шва
Рис. 4.4. Сварка плавящимся электродом в защитном газе:
1 — защитный газ, 2 — сопло, 3 — электродная проволока
При дуговой сварке неплавящимся электродом защитный газ подается под небольшим давлением в зону дуги через наконечник. Дуга поддерживается между электродом, закрепленным в горелке, и свариваемым изделием. Газ предназначен для защиты расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота воздуха. Для этого способа применяют инертные газы: аргон, гелий, а также смеси этих газов. Присадочная проволока вводится в зону сварки. Тонкий металл (с отбортовкой) можно сваривать без присадочной проволоки. Этот способ широко применяют для сварки конструкций из любых применяемых в судостроении металлов толщиной от 0,1 мм и выше.
При дуговой сварке плавящимся электродом (рис. 4.4) защитный газ в зону дуги подводится так же, как и в предыдущем случае. Дуга поддерживается между присадочной проволокой и свариваемым изделием. Для сварки кроме газов, перечисленных в предыдущем способе, применяют углекислый газ. Сварка в защитных газах как плавящимся, так и неплавящимся электродом может быть автоматической и полуавтоматической. Сварка плавящимся электродом в защитных газах из всех способов дуговой сварки имеет наибольшее применение. Этим способом выполняют швы во всех пространственных положениях. Недостатки способа — необходимость применения защитных мер против светового излучения дуги, а также повышенная загазованность.
Автоматическая и полуавтоматическая сварка
К основным недостаткам ручной сварки относятся малая производительность и большая зависимость качества шва от квалификации сварщика. Эти недостатки устраняются при применении механизированных способов сварки — автоматической и полуавтоматической.
Сущность автоматизации процесса сварки заключается в механизации перемещения электрода вдоль шва и подачи электрода в дугу, а также в автоматическом поддержании необходимой длины дуги. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону сварки; электрод вдоль шва перемещается вручную. В настоящее время при постройке корпусов судов применяют главным образом следующие способы механизированной сварки: автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом, автоматическую и полуавтоматическую сварку в среде защитных газов, автоматическую электрошлаковую сварку.
Сварка под флюсом производится необмазанной проволокой, которую подает сварочная головка перемещающегося вдоль шва автомата. Из бункера к месту сварки непрерывно подается флюс, который под действием тепла дуги частично расплавляется, образуя газовую и шлаковую защиту металла шва и сварного соединения от окружающего воздуха. Флюс замедляет охлаждение сварного шва, способствует его формированию и дает возможность получить металл шва необходимого химического состава. При сварке под слоем флюса возможно значительное увеличение силы сварочного тока, благодаря чему достигаются более глубокое проплавление свариваемого металла и высокая скорость сварки.
В настоящее время в промышленности используют флюсы различных марок. Для сварки корпусных сталей чаще других применяют флюсы марок ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-348А и АН-348АМ. Зерна флюса имеют диаметр 0,3—2,0 мм.
Для автоматической сварки под флюсом применяют автоматы различной конструкции. Наиболее распространены в корпусных цехах судостроительных заводов автоматы ТС-17МУ (для сварки стыковых и тавровых соединений, в том числе наклонным электродом), АДС-1000-2 (рис. 5.7) (для сварки стыковых соединений), АСУ-2 (для сварки тавровых соединений — приварки набора к полотнищу наклонным электродом) и др.
Рис. 5.7. Автомат АДС-1000-2 для сварки под флюсом.
1 — тележка; 2 — поперечный корректор; 3 — стойка; 4 — рукоятка муфты; 5 — маховик фиксатора; 6 — пульт управления; 7 — кассета; 8 — рукоятка; 9 — коромысло; 10 — бункер для флюса; 11 — рукоятка; 12 — вертикальный корректор.
Автоматическая сварка под флюсом может применяться для сварки швов в нижнем положении или при углах наклона к горизонту вдоль шва до 15° и поперек шва до 20°. Для стыковых соединений может выполняться:
а) двусторонняя сварка «на весу» (т. е. без флюсовых подушек);
б) двусторонняя сварка на флюсовой подушке;
в) односторонняя сварка на флюсовой подушке (медной или другой подкладке) при одновременном формировании шва с обеих сторон;
г) односторонняя сварка при выполнении шва с другой стороны ручной или полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.
При двусторонней сварке на весу и на флюсовой подушке вначале выполняют шов с одной стороны деталей, а затем после их кантовки — с другой стороны. Двусторонняя сварка на флюсовой подушке позволяет несколько расширить допуски на величину сварочного зазора (до 4 мм при толщине листов до 22 мм), что значительно сокращает пригоночные работы. Однако вследствие неравномерной величины зазора может исказиться форма шва. Весьма экономной является односторонняя сварка при одновременном формировании шва с обеих сторон, которая получает в настоящее время все большее распространение.
Применение автоматической сварки под флюсом рационально при сварке швов протяженностью более 1,5 м. Наряду с такими швами во многих корпусных конструкциях имеется большое количество коротких (менее 1,5 м) швов, а также криволинейных и труднодоступных швов, выполнение которых при помощи автоматов неэкономично или невозможно вообще. Для сварки таких швов, расположенных в нижнем положении или под небольшим углом к горизонту, применяют специальные полуавтоматы.
При полуавтоматической сварке под флюсом сварочная проволока подается к дуге автоматически, а головка полуавтомата вдоль шва передвигается вручную (рис. 5.8). Флюс поступает к месту сварки либо из небольшого бункера, расположенного на головке полуавтомата, либо из специального бункера по резиновому шлангу с помощью сжатого воздуха. Электродная проволока подается от катушки, находящейся на некотором расстоянии от места сварки, а сварочный ток подводится по гибкому шлангу. Для выполнения сварки под флюсом наиболее часто применяются полуавтоматы ПШ-54 и ПДШР-500.
Рис. 5.8. Схема поста для сварки полуавтоматом.
1 — трансформатор; 2 — дроссель; 3 — аппаратный ящик; 4 — механизм подачи электродной проволоки; 5 — гибкий шланг; 6 — держатель.
В последние годы на судостроительных заводах получает все более широкое распространение автоматическая и полуавтоматическая сварка корпусных конструкций в среде углекислого газа. В этом случае зона сварочной дуги, возбужденной между электродом и свариваемой деталью, окружена углекислым газом, подаваемым под некоторым избыточным давлением по кольцевому каналу вокруг электрода. Углекислый газ необходим для того, чтобы не дать окружающему воздуху, содержащему вредные составляющие, проникнуть в зону сварки.
Для автоматической сварки в среде углекислого газа применяются автоматы АДС-1000-2У (при сварке стыковых соединений толщиной 6—32 мм), АДПГ-500 (для сварки стыковых и тавровых соединений) и др.
Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа становится сейчас основным способом сварки швов, расположенных в пространственных положениях, отличных от нижнего, так как ее производительность в 2—3 раза выше производительности ручной сварки. Однако применение рассматриваемого способа сварки не всегда возможно. Углекислый газ не имеет цвета и запаха, и его присутствие в воздухе может быть определено только специальными приборами. Этот газ тяжелее воздуха. Поэтому углекислый газ при сварке в закрытых помещениях и при отсутствии эффективной вентиляции будет скапливаться в нижней части помещения, что может привести к отравлению людей, работающих в помещении. Вследствие этого сварка в углекислом газе внутри замкнутых помещений допускается только при наличии мощной вентиляции.
На судостроительных заводах для сварки корпусных конструкций в углекислом газе применяют полуавтоматы различной конструкции и марок, например: А-547У, А-825, АДПГ-500, «Нева», «Гранит», «Спутник-2» и др. Электрическая схема поста «Нева» обеспечивает дистанционный пуск и остановку сварочного преобразователя, а также дистанционное регулирование напряжения сварочного генератора и скорости подачи электродной проволоки. Малогабаритный полуавтомат «Спутник-2» предназначен для сварки стыковых и угловых соединений в труднодоступных и стесненных местах.
Прямолинейные монтажные соединения корпуса при толщине обшивки более 12 мм и длине более 3 м, расположенные как в вертикальной плоскости, так и при углах отклонения от вертикали до 25°, выполняют с помощью электрошлаковой сварки. Этот способ применяют также при сварке отдельных деталей корпуса, таких, как форштевень, ахтерштевень, кронштейны гребных валов и др.
При электрошлаковой сварке дуга, возбужденная между электродом и основным металлом, расплавляет не только основной металл и электродную проволоку, но также часть флюса, защищающего расплавленный металл. Расплавленный флюс — шлак — образует шлаковую ванну, которая в жидком состоянии проводит электрический ток. Когда слой шлаковой ванны достигнет нужного размера, конец электродной проволоки погружается в шлаковую ванну и дуговой процесс прекращается. Начинается шлаковый процесс, при котором источником нагрева свариваемых кромок и электрода служит расплавленный шлак, нагретый протекающим через него током до температуры, более высокой, чем температура плавления свариваемого металла.
Для электрошлаковой сварки вертикальных монтажных стыковых соединений корпуса создано несколько конструкций автоматов. В процессе сварки большинство автоматов перемещается по зубчатой рейке, закрепленной на свариваемых конструкциях скобами или магнитами.
Электрошлаковая сварка швов стыковых соединений обшивки проводится без разделки кромок с определенным (увеличенным) зазором за один проход при одновременном формировании шва с обеих сторон соединения. Сварка осуществляется с принудительным формированием сварного шва, т. е. для удержания шлаковой и металлической ванны должны применяться боковые формирующие устройства. Такие устройства могут быть подвижными (в виде медных ползунов) и комбинированными (в виде медных ползунов и неподвижных медных подкладок, охлаждаемых проточной водой).
Применяется также автоматическая сварка вертикальных швов в среде углекислого газа.
Читайте также: