Спосіб зварювання товстостінних великогабаритних деталей
Власники патенту UA 2278008:
Винахід може бути використаний при автоматичному зварюванні конструкцій, що включає великогабаритні товстостінні деталі. Обробку кромок під зварювання проводять металорізальним інструментом одночасно на обох деталях після їх прихватки та з боку, протилежної прихватці. Як металорізальний інструмент використовують фрезу, що має профіль, відповідний формі оброблення. Спосіб забезпечує автоматизацію процесу зварювання деталей із заготовок, отриманих куванням або штампуванням, що не пройшли попередню механічну обробку поверхонь, що стикуються. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до автоматичного зварювання конструкцій з товстостінних великогабаритних деталей з обробкою кромок і може бути використане в різних галузях техніки, зокрема енергетичного машинобудування.
Попередній рівень техніки
При автоматичному зварюванні товстостінних великогабаритних деталей основною проблемою є забезпечення сталості геометричної форми зазору між деталями, що зварюються, так як нерівномірність зазору призводить до коливань режимів зварювання, і як наслідок, до виникнення дефектів зварного шва, таких як непровари, пори, тріщин. (Див. В.Винокуров. Зварювальні деформації та напруги, М.: Машинобудування, 1968, с.200).
ГОСТом 5264-80 визначено послідовність оброблення кромок деталей при двосторонньому автоматичному зварюванні товстостінних деталей. При цьому спочатку проводиться обробка кромок деталей з одного боку з подальшим стикуванням в пристосуванні і зварюванням, потім з іншого боку корінь раніше накладеного шва видаляється до чистого металу металорізальним інструментом певного профілю, внаслідок чого кромки обохдеталей одночасно обробляються до необхідного розміру, потім зварювання обробленого стику.
Недолік такого рішення полягає в тому, що для виробництва автоматичного зварювання необхідно, щоб обидві заготовки, що зварюються, мали попередньо підготовлені поверхні під обробку, що не мають перекосів по довжині і ширині.
У способі, описаному в авт. свід. СРСР №806310, 1978 р., запропоновано виготовляти зварні конструкції з товстостінних великогабаритних деталей за допомогою наступних операцій. На металорізальному верстаті роблять обробку кромок деталей з одного боку. Далі на складальному пристосуванні здійснюють складання і фіксацію положення деталей, що зварюються. Відзначають ділянки стику із максимальним зазором. Потім роблять зварювання стиків, при цьому на стику з максимальним зазором заповнення обробки ведуть тільки бічними валиками, а на решті стику - центральними валиками на всю ширину оброблення.
Недоліком цього способу зварювання є те, що в ньому можливе застосування лише ручного зварювання, тому що тут використовуються різні прийоми при нанесенні валиків. Застосування автоматичного зварювання виключено через виникнення коливань режимів зварювання внаслідок наявності значних розбіжностей величин зазору протягом стику, що тягне у себе погіршення якості шва і поява у ньому різноманітних дефектів.
Завданням цього винаходу є створення такого способу зварювання товстостінних великогабаритних деталей, в якому можливе застосування автоматичного аргонно-дугового зварювання.
Технічний результат від використання винаходу полягає в автоматизації процесу зварювання товстостінних великогабаритних деталей будь-якої конфігурації, у тому числі заготовок, отриманих куванням або штампуванням, і непройшли попередню механічну обробку поверхонь, що стикуються.
Це завдання вирішена за рахунок того, що в способі зварювання товстостінних великогабаритних деталей, що включає обробку їх кромок металорізальним інструментом, складання деталей, подальшу їх прихватку і зварювання, при цьому обробку кромок під зварювання проводять одночасно на обох деталях після їх прихватки і з боку, прихватці.
Іншою відмінністю способу зварювання є те, що як металорізальний інструмент використовують фрезу, що має профіль, відповідний формі оброблення.
Короткий опис креслень
На кресленні представлено графічне зображення здійснення способу.
Приклад реалізації винаходу
Для виконання зварювання беруть дві товстостінні великогабаритні заготовки неправильної форми 1 і 2, отримані, наприклад, штампуванням або куванням.
У складальному пристосуванні здійснюють складання цих деталей та фіксацію їх положення.
Потім зібрані деталі зварюють ручним зварюванням аргонодуговой прихватками 3 з боку, протилежної основному зварному шву.
На наступному етапі проводять обробку стику одночасно обох деталей, що зварюються, яку здійснюють фрезою, ріжуча частина якої відповідає конфігурації і розмірам поперечного перерізу обробки кромок під зварювання.
Обробку кромок обробки ведуть до утворення металевої поверхні отриманого прихваткою стику, що дозволяє уникнути надалі, при зварюванні стику, утворення різного роду дефектів у місці прихватки.
Потім роблять автоматичне багатопрохідне зварювання обробленого стику двох деталей в атмосфері інертного газу, наприклад, аргону.
У процесі зварювання зазначеного стику режими зварювання залишаються незмінними, оскількинезмінні геометричні розміри обробки, отже, деформація зварного шва – мінімальна.
Використання заявленого способу зварювання при створенні конструкцій з великогабаритних товстостінних попередньо не оброблених деталей, отриманих, наприклад, штампуванням або куванням дозволяє різко підвищити продуктивність процесу при їх серійному виготовленні.
Було виготовлено партію зварних конструкцій із високолегованої сталі з товщиною стінки 25 мм. Попередньо виготовляли фрезу з робочим кутом зрізу 60° та радіусом 2,5-3 мм. Після складання встик її елементів у вигляді пластин зазначеної товщини і прихватки ручним зварюванням стику заввишки 2-3 мм здійснювали обробку обох кромок підготовленою фрезою з утворенням обробки заданої конфігурації, причому обробку вели до утворення металевої поверхні стику. Далі робили автоматичне зварювання в три проходи. На першому проході швидкість зварювання становила 30 м/год при силі струму 410±10А та напрузі 30±2В. На другому проході швидкість зварювання - 25 м/год при силі струму 400±20А та напрузі 30±2В. На третьому проході швидкість зварювання - 20 м/год при силі струму 380±10А та напрузі 32±2В. Режими зварювання по всій партії були однакові.
Аналіз рентгеноконтролю показав повну відповідність якості зварного з'єднання вимогам технічних умов, саме: відсутність різноманітних дефектів - пір, тріщин, шлакових включень, несплавлений.
Застосування даного способу зварювання можливе в багатьох областях техніки там, де виникає необхідність зварювати конструкції з товстостінних великогабаритних заготовок, які не пройшли попередньої механічної обробки під зварювання.
1. Спосіб зварювання товстостінних великогабаритних деталей, що включає обробку їх кромокметалорізальним інструментом, збірку деталей, подальшу їх прихватку і зварювання, який відрізняється тим, що обробку кромок під зварювання проводять одночасно на обох деталях після їх прихватки і з боку протилежної прихватки.
2. Спосіб зварювання по п.1, який відрізняється тим, що як металорізальний інструмент використовують фрезу, що має профіль, відповідний формі оброблення.