Полуавтоматическая сварка в судостроении
Обновлено: 16.05.2024
Подготовка кромок. При подготовке соединений под сварку кромкам сопрягаемых деталей придают необходимую форму, т. е. производят разделку кромок. Разделку кромок выполняют для того, чтобы обеспечить полное проплавление металла, а также получение поверхности шва с минимальным усилением. Конструктивные элементы разделки кромок для дуговой и электрошлаковой сварки регламентированы государственными стандартами. При соединении встык двух листов, значительно различающихся по толщине, у более толстого делают скос (ласку) на длине, равной пятикратной разности толщины листов. Кроме отмеченных основных соединений стандартами предусматриваются соединения элементов под острым и тупым углами для ручной дуговой сварки и автоматической под флюсом.
Способы сварки. В зависимости от пространственного положения шва различают сварку в нижнем, вертикальном и потолочном положениях, а в зависимости от наклона электрода вдоль шва — сварку вертикальным электродом, сварку углом вперед и углом назад (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Способы сварки в зависимости от положения швов и электрода в пространстве:
а — в зависимости от положения швов, б — в зависимости от положения электрода; 1 — сварка в нижнем положении, 2 — сварка вертикальным электродом, 3 — потолочная сварка; I — сварка углом вперед, II — сварка углом назад
Вертикальные швы почти всегда выполняют снизу вверх. Тонкий металл (до 6 мм) или угловые швы встык с небольшим катетом (до 5 мм) сваривают сверху вниз вручную с помощью специальных электродов или полуавтоматов тонкой проволокой в защитном газе. Сварку в потолочном положении выполняют вручную, она является трудоемкой и тяжелой для сварщика операцией.
Сварной шов накладывают за один проход (рис. 4.10, а) при небольшой толщине металла (автоматическая сварка) или за несколько проходов с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки (рис. 4.10, б) или без раскладки (рис. 4.10, в). Первый проход, выполненный в разделку, называют корневым; валик, накладываемый с обратной стороны соединения с V-образной или с несимметричной Х-образной подготовкой кромок — подварочным (слой 1 на рис. 4.10). Перед подваркой соединения корень шва обычно подвергают разделке, выполняемой газовой, воздушно-дуговой строжкой (иногда рубкой).
Рис. 4.10. Способы заполнения разделки кромок: а — за один проход, б и в — за несколько проходов соответственно с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки и без раскладки слоев; 1—7 — слои в шве
Швы тавровых и угловых соединений сваривают вертикальным (при расположении изделия «в лодочку») и наклонным электродами (рис. 4.11). Сварка «в лодочку» ничем не отличается от сварки стыковых швов в разделку. При сварке наклонным электродом, чтобы избежать стекания металла шва на горизонтальный лист, ограничивают катет шва, выполняемый за один проход (8 мм). Внешние формы угловых и стыковых швов характеризуются (рис. 4.12) катетом К, шириной шва В, усилением стыкового (углового) шва q, ослаблением углового шва т и коэффициентом формы усиления стыкового шва ψ=B/q.
Рис. 4.11. Способы сварки угловых швов: а — сплошной угловой шов таврового соединения, б — многосторонний шов прерывистый, в —угловые точечные швы, г — сварка вертикальным электродом при положении тавра «в лодочку», д — сварка наклонным электродом
Рис. 4.12. Элементы правильно сформированных швов:
а — стыкового, б, в, г — угловых
Важным для проведения сварки является выбор способа формирования шва первого прохода с обратной стороны сварного соединения (рис. 4.13). При сварке на весу зазор между кромками не должен превышать 0,5—1 мм для предотвращения протекания жидкого металла. При большем зазоре должны быть применены специальные меры, предотвращающие протекание металла. С этой целью при автоматической сварке под флюсом применяют флюсовую подушку (желоб, заполненный сварочным флюсом, на который укладывают свариваемые листы).
Рис. 4.13. Схемы способов сварки стыковых соединений:
а — на флюсомедной подкладке, б — на флюсовой подушке, в — на скользящем медном ползуне, г — на весу; 1 — верхний слой флюса; 2— шлаковая корка, 3 — медная подкладка, 4 — воздушный шланг для поджима, 5 — нижний слой флюса, 6 — скользящий медный ползун, 7 — электрод
При изготовлении судовых конструкций исключительно важны способы односторонней сварки листов встык с формированием шва с обратной стороны. Эти способы освобождают от необходимости кантовки изделия и значительно снижают трудоемкость работ. Для формирования шва с обратной стороны может быть применена флюсовая подушка, но лучшие результаты дают флюсомедная подкладка, медная подкладка с желобом и керамическая подкладка одноразового использования, например БФК-1.
Стыковые и сплошные угловые швы при автоматической сварке, как правило, выполняют напроход — за один прием в одном направлении от начала до конца соединения (рис. 4.14, а), а в ряде случаев (повышенная жесткость конструкции) — от середины к краям (рис. 4.14, б). При ручной сварке часто применяют обратноступенчатый способ выполнения шва (рис. 4.14, в) при сохранении общего направления движения сварщика, напроход или от середины листа к его краям. При этом облегчается процесс сварки и уменьшаются поперечные деформации сварного соединения.
Рис. 4.14. Приемы выполнения швов по длине:
а — напроход, б — от середины к концам, в — обратноступенчатым методом, г — сварка блоками, д — сварка каскадом, е — сварка горкой; 1—20 — слои в шве
При ручной и полуавтоматической сварке толстого металла в целях уменьшения поперечных деформаций применяют один из способов, показанных на рис. 4.14, г, д, е: сварку блоками 1—IV, сварку каскадом с перевязкой слоев 1—7 и сварку горкой.
Сборку соединений под дуговую сварку чаще всего производят прихватками — короткими сварными швами. В особых случаях детали соединяют с помощью гребенок.
Каким сварочным оборудованием пользуются отечественные верфи. Часть 2
Во второй части материала мы собрали отзывы от специалистов Балтийского завода, Северной верфи, Средне-Невского судостроительного завода и судостроительной фирмы «Алмаз». К сожалению «Адмиралтейские верфи», так и не нашли времени побеседовать с «Корабелом», хотя коллеги с других предприятий регулярно ссылались на большой опыт «Адмирала» в том числе и во внедрении современных технологий и новой техники. Постараемся закрыть этот пробел в ближайшее время.
ООО «Балтийский завод — судостроение» - Александр Гладилкин, начальник аттестационно-сварочного центра
В 2013 году на Балтийском заводе было проведено обновление сварочной техники, закуплены около 150 аппаратов для полуавтоматической сварки FastMig КМS 400 (Кemppi).
Механизация процесса сварки плавящимся электродом в среде СО2 обеспечивается каретками ТARTUGA (Италия).
Для сварки неплавящимися электродами в среде инертных газов, в цехах завода используются установки различных моделей и производителей: Мaster TIG 3000 МLS (Кemppi), Мaster TIG 3003 АС/DC (Кemppi), Citotig (Oerlikon), Tetrix 551 (EWM).
Уже около года для TIG сварки на заводе активно эксплуатируются горелки с воздушным охлаждением производства фирмы АГНИ (г. Северодвинск), снискавшие признание у сварщиков благодаря простоте и удобству конструкции и обеспечению надлежащей газовой защиты. Что касается горелок для аппаратов «Kemppi», то опытным путем было выяснено, что наиболее оптимальной моделью для наших условий является горелка MT-38.
Автоматическая сварка под флюсом выполняется тракторами A2T Multitrac (ESAB), MZ-ZK (EvoSAW), Megasaw (Oerlikon).
В цехе спецэнергетики уже около десяти лет эксплуатируется установка для сварки обечаек, труб и листов производства Oerlikon, которая позволяет оператору выполнять сварку в автоматическом режиме процессами SAW и TIG с визуализацией выполнения работ на мониторе.
Также в цехах завода для ручной дуговой сварки, воздушно-дуговой строжки и полуавтоматической сварки используются выпрямители ВДМ-1202C и ВДУ-505 производства завода «СЭЛМА» (г. Симферополь).
Стоит отметить, что при сварке баков МВЗ для первой плавучей атомной станции (ПАТЭС), специалистами Балтийского завода впервые была внедрена, и в дальнейшем освоена технология сварки элементов толстолистовых конструкций из нержавеющей стали полуавтоматическим способом порошковыми проволоками в среде СО2.
ОАО «Северная верфь» - Вячеслав Петрович Иванов, главный сварщик, инженер EWE
На заводе «Северная верфь», как кстати и на многих ленинградских судостроительных предприятиях, с 80-х годов сложились хорошие отношения с компанией Kemppi. Тогда были закуплены аппараты для аргонодуговой сварки MARK500, некоторые из них работают до сих пор, хотя их возраст уже перевалил за 30 лет. В 1984 году финская компания организовала в Выборге Центр Технического Сервиса, который в числе прочих занимался обслуживанием и техническим сопровождением сварочных аппаратов Kemppi. Уже после распада СССР, ЦТС преобразовался в ООО «ЦТС Выборг», которое стало генеральным представителем Kemppi по Северо-Западу. С этой компанией у нас также налажена работа. И на сегодняшней день 50% сварочного оборудования, используемого на заводе – производства Kemppi, в основном полуавтоматы FastMig и KemppiPro для сварки конструкций из АМГ-сплавов и нержавеющих сталей. Но к сожалению, возможности завода не позволяют обновлять парк сварочного оборудования чаще чем в 5-7 лет. В основном ограничиваемся агрегатной заменой вышедших из строя механизмов или отдельных составляющих.
Перед любой покупкой сварочной техники, это касается любых фирм-производителей, мы всегда проводим опытную эксплуатацию сварочного оборудования в течении 2-3 месяцев, тестируем их в лаборатории сварки, в цехах, после чего делаем выводы. Даже у техники производства фирм мирового уровня есть нарекания по качеству изготовления и надежности, и Kemppi – не исключение. Например, не так давно у аппаратов серии FstMig был массовый случай выхода из строя мотор-редукторов в подающем устройстве. Причем, такая неисправность возникла на Балтийском заводе, и других предприятиях. «Вскрытие» аппаратов показало, что причина кроется в пластмассовой шестерне, которую после 3-4 лет работы срезает. Обратились с рекламацией и в «ЦТС Выборг», и к специалистам на заводе Kemppi. В результате конструкцию переработали, и на сегодняшних аппаратах идут другие мотор-редукторы. Пока результаты модернизации озвучить трудно, но судя даже по устройству, механизм должен работать надежнее.
Для автоматической сварки под флюсом на заводе используются шведские автоматы ESAB A2 Multitrac - лучшая по качеству и удобству эксплуатации техника в этой области сварки. Есть у нас также два аппарата китайского производства марки MZ1000. Купили мы их в 2009 году, правда, сразу же к ним возникли некоторые нарекания — индикаторные приборы показывали отличные от фактического значения параметры, в пределах 20-30%. Недостаток решился с помощью переводных таблиц для сварщиков. Сам автомат MZ1000 — это, по сути аппарат, который в свое время производили на заводе «Электрик». Китайская компания, немного его доработала, поставила туда цифровые приборы вместо аналоговых и пустила в продажу под своей маркой. Главное отличие от ESAB'а — это, конечно, стоимость, которая в 2-3 раза ниже.
В стапельном цехе еще эксплуатируется достаточно много полуавтоматов производства компании ФЕБ «МАГМА-350» с блоком подачи ФЕБ 07 «Маяк». Мы их закупили в 2009-2010 году, только потому что была срочная необходимость в обновлении парка сварочного оборудования. Из «эконом-варианта» - этот оказался самым приемлемым. Правда, в работе обнаружился целый ряд недостатков самый серьезный из которых — это нестабильность параметров сварки. Настроенный аппарат варит нормально, но через месяц работы начинаются сбои. Когда собирается партия из 5-6 аппаратов их отправляют к производителю на настройку. Поэтому постепенно стараемся заменить их на Kemppi.
Для ручной дуговой сварки на заводе используются обычные многопостовые ВДМы и балластные реостаты компании ИТС. А вот для аргонодуговой сварки — только аппараты Kemppi. Мы тестировали много установок разных производителей и остановились именно на финских. Выбор связан с тем, что у нас используются шлейфы от источника до места сварки длиной до 40 метров. Вкупе с требованием к малым габаритам и весу источника — тут у Kemppi конкурентов мало.
Что касается сварочных материалов, то сейчас в качестве аргумента №1 для закупки используется, к сожалению, цена, а не качество.
ОАО «Средне-Невский судостроительный завод» - Игорь Андреевич Дубровин, инженер-технолог по сварке
Парк сварочной техники Средне-Невского судостроительного завода включает в себя в основном оборудование производства EWM, Kemppi и СЭЛМА (г. Симферополь).
Для работы с обычной сталью используются штучные электроды УОНИИ 13/55 различных производителей: Лосиноостровского электродного завода, Сычевского электродного завода, ЗАО «Электродный завод» (Санкт-Петербург) и других. Для сборки и сварки нержавеющих и специальных сталей — электроды марок ЭА-400/10, ЭА-395/9, ЭА-606/11 и другие.
Что касается непосредственно сварки, то для простых сталей задействованы в основном полуавтоматы и сварочные тракторы автоматической сварки. Полуавтоматы двух фирм EWM и Kemppi. У оборудования фирмы Kemppi главный "козырь" – легкость и компактность подающих механизмов (источник питания FastMig KMS 400 в комплекте с подающим механизмом MSF53). У оборудования фирмы EWM – лучшие сварочно-технологические свойства и особенно надежность оборудования! Наладчики если и занимаются ремонтом, то в основном аппаратов Kemppi. EWM выходят из строя только по вине самих рабочих: механические повреждения или несоблюдение требований к эксплуатации. Как показал опыт эксплуатации финских аппаратов в условиях Средне-Невского завода - слабым местом Kemppi является силовая часть, которая не выдерживает скачков входного напряжения.
Для аргонодуговой сварки у нас используется заслуженные ветераны Kemppi MARK 500 hf, многие из которых уже проходили капремонт и реставрацию, но они прослужат еще верой и правдой не один год. Также для аргонодуговой сварки используем оборудование EWM (TETRIX521 AC/DC), которое позволяет выполнять разнообразнейшую настройку сварочно-технологических параметров. Это оборудование неоднократно показывало свое превосходство над другими "аргонниками". Именно поэтому в 2015 году планируем закупку аргонодуговых аппаратов производства EWM.
Сейчас перечень сварочного оборудования EWM на СНСЗ включает в себя практически весь типоряд, который предлагает фирма: от самых мощных моделей серии Alpha до маленьких аппаратов ручной дуговой сварки PICO.
Расходные материалы стараемся покупать оригинальные соответствующих фирм. Как показывает богатая практика – использование аналогов (особенно "плохого" Китая) так или иначе дороже обходится!
 |
| СНСЗ / Корабел.ру |
На сегодняшний день мы перешли на корейскую проволоку Hyundai, у которой есть необходимые сертификаты и от РРР, и от РС. По сварочно-технологическим свойствам данная проволока практически не уступает ESAB'у.
Однако, что лучше ESAB'а никто еще не реализовал, так это сварочные трактора для механизированной и автоматической сварки. По габаритам и удобству использования — они лидеры. Очень широко мы используем устройство малой механизации Miggytrac 2000. Сварочный трактор А2 Multitrac A2TF работает на участке автоматической сварки, где сваривается все, что может быть сварено автоматом. Второй «трактор» у нас производства фирмы «Сварог». Он уступает ESAB'овскому в габаритах и эргономике, но сказать, что он плохой – ни в коем случае нельзя.
Из портальных машин плазменной резки у нас в активе есть один MTP PLS 24001.35PG производства MicroStep, на котором задействована функция разметки и маркировки с помощью чернил. Еще есть четыре машины для ручной плазменной резки. Неоднократно поднимался вопрос о покупке еще одной портальной машины гидроабразивной резки, которая была бы в запасе для металла и могла бы использоваться для резки композитных материалов, но пока этот вопрос не решен.
Все закупки на 2014 год у нас уже выполнены, но в 2015 году запланировано обновление сварочного оборудования. Будем ориентироваться опять же на аппараты фирмы EWM, ESAB, СЭЛМА.
ОАО «Судостроительная фирма «Алмаз» - Бахтияр Каримович Аманов, главный сварщик
- Ручная аргонодуговая сварка неплавящимися электродами
- Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов.
В основном у нас используется оборудование, которое было закуплено 5-7 лет назад. Из последних приобретений — аппараты фирмы Lincoln и, честно говоря, мы в дальнейшем планируем ориентироваться именно на эту фирму. Их основное преимущество заключается в сервисе. Если аппарат выходит из строя, то по первому обращению в тот же день приезжают представители фирмы-дилера, устраняют неисправность или отвозят на сервисную станцию для диагностики. Скажем, до того же ESAB'а во-первых сложно дозвониться, а во-вторых бригада приезжает на второй-третий день после заявки. Похожая картина и с оборудованием производства EWM, которые широко использовались на Морском заводе «Алмаз». Сами сварочные аппараты обладают неоспоримым плюсом: их источники компенсируют сопротивление из-за использования длинных шлейфов, но любая поломка превращается в «головную боль» для главного сварщика. Прямо на месте EWM не ремонтируется, а отправка на сервисную станцию сопровождается длительным сроком ремонта и существенными затратами.
Сварочные материалы используем в основном производства ESAB. По сплошной проволоке - Autrod 12.51, порошковой - FILARC PZ6113 и FILARC PZ6114S. С дилерским центром шведской компании у нас довольно продолжительные связи и что касается материалов ESAB, то к ним нареканий нет. Также мы используем сплошную проволоку отечественных производителей. Но их огромным недостатком является несоответствие заявленной марке Св08Г2С, химический состав сильно скачет.
Судостроительная фирма «Алмаз» одной из первых в России освоила и успешно применяет полуавтоматическую импульсно-дуговую сварку алюминиевых сплавов проволокой OK Autrod 18.22 производства ESAB.
Интересный опыт у фирмы был при изготовлении баков из коррозионностойкой стали ёмкостью 630 м 3 для индийской АЭС Куданкулам с применением полуавтоматической сварки в среде смеси Ar+(1-4)%O2 проволокой ER316LSi, поставляемой фирмой Эрликон (Германия). Сварка производилась полуавтоматом Aristo 400 (ESAB). Защитная газовая смесь получалась с помощью однопостового смесителя BM-2M фирмы WITT (Германия).
Отработанная технология сварки в нижнем и горизонтальном положениях обеспечивала, повышение производительности по сравнению с ручной дуговой сваркой электродами ЭА-400/10Т в 2 раза, и высокое качество сварных швов.
Важным и достаточно трудоемким этапом в процессе изготовления сварных конструкций является правка — устранение сварочных деформаций. Нами успешно освоен процесс тепловой правки стальных и алюминиевых конструкций путем индукционного нагрева с применением установки «ТЕРАК - 20» (Дания).
Высокая скорость нагрева в узкой полосе с точно дозированным количеством вводимого тепла, отсутствие вредных выделений, безопасность в эксплуатации, делают установку «ТЕРАК - 20» очень эффективным инструментом для высокопроизводительной правки сварных конструкций.
Каким оборудованием пользуются отечественные верфи. Часть 3
Вопрос выбора сварочного оборудования, оборудования для термической резки, а также сварочных материалов очень остро встал на заводе в период "перестройки". До этого мы, как и все судостроительные заводы СССР, были оснащены в изобилии отечественным оборудованием. Для ручной дуговой сварки штучными электродами применялись многопостовые источники тока типа ВДМ с балластными реостатами типа РБ-300, для полуавтоматической сварки в среде активных газов - источники тока типа ВДУ с подающими механизмами типа "Гранит" и А-547, для автоматической сварки - автоматы типа ТС-17, ТС-35, для аргонодуговой сварки - посты типа ПРС-3.
Cварочный комплекс завода "Красное Сормово" считается одним из лучших в отрасли. Во многом за счет неоднократно проводимых на предприятии технического перевооружения и модернизации. Корпусообрабатывающее производство оснащено оборудованием для плазменной резки и газокислородной резки и представлено двумя машинами термической резки (плазменные) модели SUPRAREX –5000 фирмы ESAB, машиной термической резки (плазменная) модели "ОМНИМАТ – 4600 фирмы Messer, четырьмя машинами термической резки (плазменные) модели "Кристалл ТПл", двумя машинами термической резки (газо-кислородные) модели "Кристалл ТК".
Сборочно-сварочное производство завода размещается в двух судокорпусных цехах (ССК, КСЦ) и обеспечивает изготовление корпусных конструкций в объеме 38,5 тыс. тонн в год. ССК является продолжением потока: склад стали – корпусообрабатывающее производство и сборочно-сварочное производство по изготовлению секций и блоков. Оборудование ССК: Автоматизированная линия сборки и сварки секций двойного борта 12х18м разработка фирмы IMG, Германия. Линия имеет площадку комплектации и шесть поточно-позиционных позиций для изготовления секций. При сварке полотнищ на этой линии используется сварочный трехдуговой автомат фирмы LINCOLN.
АО "Прибалтийский судостроительный завод "Янтарь", главный сварщик Евгений Ивановский
 |
| Евгений Ивановский / "Янтарь" |
В 1990-е годы, в силу анклавного положения Калининградской области и начавшейся на предприятии конверсии производственной деятельности, велось строительство катеров, крупных яхт, сухогрузов и наливных судов, траулеров для иностранных заказчиков из Германии (Abeking & Rasmussen), Норвегии (Umoe Sterkoder), Нидерландов (v.o.f Felicitas) и др. При этом приобреталось большое количество импортного сварочного оборудования, в т.ч. для сварки порошковыми проволоками Ø1.2 мм.
АО "Кронштадтский морской завод", главный технолог Павел Горностаев
Подобный и самый характерный случай произошел у нас в этом году, когда мы заказали партию электродов ESAB марки ЭА-395 у одной из компаний-поставщиков. Партия была со всеми сертификатами качества, с качественной упаковкой. Только сами электроды были некачественными.
Но надо отдать должное поставщику, приехали представители, признали, что партия была бракованная, оперативно заменили продукцию. С ижорскими электродами таких недоразумений не происходило.
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.
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.
Читайте также: