Что понимают под технологичностью изготовления сварных конструкций

15.04.202220.04.2022 admin 0 Comments

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Технологичность сварной конструкции характеризуется рядом показателей: себестоимостью, длительностью производственного цикла изготовления, потребностью в дефицитных материалах и дефицитном уникальном оборудовании для ее изготовления. Важнейшим из этих показателей является себестоимость. [1]

Технологичность сварной конструкции может оказаться удовлетворительной только тогда, когда устанавливаемые при ее проектировании допуски на отдельные размеры согласованы с требованиями на точность производства заготовок. Иначе неизбежны дополнительные операции по подрубке кромок свариваемых заготовок, операций подгонки по месту каждой отдельной детали даже в том случае, если однотипных элементов одинаковых размеров встречается в конструкции несколько штук. [2]

Технологичность сварных конструкций из титана и его сплавов определяется простотой струйной защиты сварного соединения от воздействия газов атмосферы с внешней и обратной стороны шва, свободным подведением сварочной горелки к месту сварки. Параметры режима выбирают в зависимости от марки свариваемого сплава, размеров, формы и конструктивных особенностей изделий. Дуговая сварка может выполняться на большой и малой скоростях. [3]

Требованиям технологичности сварной конструкции отвечает такое расположение заводских сварных швов, при котором выполнение их доступно в основном в нижнем положении или в лодочку. [4]

Под технологичностью сварной конструкции обычно понимают такое ее оформление, при котором обеспечивается удобство ее изготовления с применением прогрессивных высокопроизводительных технологических процессов ( ТП) при максимальной механизации производственных операций. [5]

Что такое технологичность сварных конструкций и по каким критериям ее оценивают. [6]

Для повышения технологичности сварных конструкций и обеспечения их прочности необходим рациональный выбор типа соединения и метода сварки. При этом следует иметь в виду следующее: а) при соединении встык наиболее технологичным является применение контактной стыковой сварки методом оплавления; б) следует избегать сварки деталей разных толщин; в) при сварке тонких листов следует применять точечную или роликовую сварки; г) если по конструктивным соображениям соединение может быть выполнено как встык, так и внахлестку, из условий прочности предпочтительнее первый тип соединения; д) при необходимости обеспечения герметичности следует применять роликовую сварку; е) точечную сварку не целесообразно применять в узлах, допускающих одностороннюю сварку. [7]

Из сказанного следует, что технологичность сварных конструкций во многом зависит от правильного выбора материалов при проектировании сварных конструкций. В табл. 2 приведены данные по свариваемости некоторых металлов. [10]

Таким образом, основные вопросы технологичности сварных конструкций решаются уже на первом этапе проектирования путем умелого использования богатых возможностей компоновки из отдельных заготовок и применения наиболее прогрессивных приемов изготовления с помощью сварки. [11]

Источник

Технологичность сварных конструкций

Под технологичностью сварной конструкции понимают совокупность ее свойств, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами труда и материалов методами прогрессивных технологий в соответствии с требованиями к качеству.

Технологичность сварных узлов и конструкций может быть оценена по следующим показателям:

свариваемости материалов, из которых изготавливаются соединяемые детали;

конфигурации, числу, расположению и протяженности сварных швов;

конструктивному оформлению свариваемых элементов в соответствии с требованиями нормалей и стандартов (соотношение толщин соединяемых деталей, расстояния от края детали при контактной точечной и шовной сварке и т.п.);

возможности подхода в зону сварки сварочных головок, электродов;

возможности подхода для сборки и демонтажа съемной сварочной оснастки;

возможности визуального осмотра и контроля сварных соединений;

необходимости и возможности обработки после сварки (механической и термической обработки);

возможности применения механизированных и автоматизированных процессов, стандартного оборудования (автоматов, машин для контактной сварки, сварочных манипуляторов и стендов) без изготовления дополнительной сложной и трудоемкой специальной оснастки.

При выборе того или иного способа сварки для получения качественной сварной конструкции принимается в расчет свариваемость материалов.

При оценки технологичности конструкции с точки зрения расположения, конфигурации, числа сварных швов, конструктивного оформления свариваемых элементов исходят из того, что технологичная конструкция должна содержать минимальное число сварных швов, протяженность их должна быть минимально возможной, пересечения сварных швов должны отсутствовать или число их должно быть незначительным. Увеличение числа сварных швов и их протяженности, наличие пересечения швов может приводить к значительным концентрациям напряжений, снижению прочности, деформациям узла.

Конструктивное оформление сварных швов должно соответствовать нормалям и стандартам.

В случае изменения конструкции узла в целях повышения его технологичности рассчитываются некоторые количественные показатели технологичности, такие, например, как уменьшение протяженности сварных швов (абсолютное или на единицу веса конструкции), повышение степени механизации процесса (отношение длины швов, выполненных механизированным способом, к общей протяженности сварных швов) и др.. Окончательной оценкой эффективности предлагаемого конструктивного изменения является величина уменьшения технологической себестоимости конструкции.

Источник

Технологичность сварных соединений

Понятие технологичности. При проектировании сварных заготовок следует учитывать требования к технологичности их изготовления. Под технологичностью понимают выбор такого конструктивного оформления заготовок, которое обеспечивает:

1. Выбор металла

При выборе металла для сварочных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и его свариваемость или возможность применения технологических мероприятий, обеспечивающих хорошую свариваемость.

Для получения сварных соединений, равноценных по работоспособности основному металлу, при конструировании сварных заготовок следует по возможности выбирать хорошо свариваемые металлы.

При применении в связи с эксплуатационной необходимостью металлов с пониженной свариваемостью конструировать необходимо с учётом этого свойства. Для сведения к минимуму неблагоприятных изменения свойств металлов сварного соединения и исключения в нём дефектов необходимо применять виды и режимы сварки, оказывающие минимальное термическое и другие воздействия на металл, и проводить технологические мероприятия (подогрев, искусственное охлаждение и др.), снижающие влияние на него сварочных воздействий. Термическая обработка после сварки (нормализация, закалка с отпуском и др.) может в значительной степени устранить неоднородность свойств в сварных заготовках (табл.1).

Проведение этих мероприятий во многом зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления сварных заготовок. Для сложных заготовок с элементами больших толщин и размеров при наличии криволинейных швов в различных пространственных положениях можно применять только хорошо свариваемые металлы. Последние сваривают универсальными видами сварки, где не нужен подогрев, а также термическая обработка.

Для простых малогабаритных узлов возможно применение металлов с пониженной свариваемостью, поскольку при их изготовлении используют самые оптимальные с точки зрения свариваемости виды сварки, например, электронно-лучевую или диффузионную в вакууме. При этом легко осуществить все необходимые технологические мероприятия и требуемую термическую или механическую обработку после сварки.

2. Классификация сталей по свариваемости

Группа свариваемости	Сталь
	*Углеродистая*	*Конструкционная*

легированнаяХорошаяСт1, Ст2, СтЗ, Ст4, 0,8;

сталь 10,20, 12кп, 16кп, 20кп15Г, 20Г, 15ХМ, 10 ХСНД

10ХГСНД, 15ХГСНДУдовлетворительнаяСт5; сталь 30, 3512ХН2, 14Х2МР, 20ХН,

20ХГСА, 25ХГСА, 30ХМОграниченнаяСт6, сталь 40, 45, 5035Г, 40Г, 45Х, 30ХГСА,

40ХМФА, 30ХГСМПлохаяСталь 65, 70, 80, У7, У8,

У9, У1050Г, 8X3, 45ХНЗМФА

3. Выбор типа сварного соединения

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделки) их кромок под сварку.

По первому признаку различают четыре основных типа сварных соединений: стыковые, тавровые, нахлёсточные, угловые (рис. 1).

Рис. 1 Основные типы сварных соединений

Кромки разделывают в целях полного провара заготовок по сечению, что является одним из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом. Форму и размеры элементов разделки (угол, притупление и зазоры) назначают, исходя из условий проплавления, обеспечения формирования корня шва (без не проваров и прожогов) и минимального объёма наплавленного металла.

Тип сварного соединения наряду с общими конструктивными соображениями выбирают с учётом обеспечения равнопрочности соединения

с основным металлом и технологичности. Выбор разделки кромок зависит от толщины металла, его теплофизических свойств и вида сварки.

Стыковые соединения элементов плоских и пространственных заготовок наиболее распространены. Соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках. Их выполняют практически всеми видами сварки. Кроме того, такая форма соединения работоспособнее вследствие равномерного распределения деформаций и напряжений.

Тавровые соединения широко применяют при изготовлении пространственных заготовок. Эти соединения выполняют всеми видами сварки.

Нахлёсточные соединения часто применяют для сварки листовых заготовок при необходимости простой подготовки и сборки под сварку. Эти соединения менее прочны по сравнению со стыковыми соединениями. В тоже время нахлёсточное соединение – основное соединение при термомеханической сварке, особенно при точечной и шовной контактной сварке. Точечные соединения часто играют роль связующих соединений и рабочих усилий не передают.

Угловые соединения, как правило, выполняют в качестве связующих. Они не предназначены для передачи рабочих усилий. Их выполняют всеми видами термической сварки.

Выбор формы свариваемых элементов (Рис. 2).

Сварные заготовки изготовляют из проката: листа, труб, профилей, а также из литых, кованных и штампованных элементов. При конструировании размеры и форму свариваемых элементов с точки зрения их технологичности следует выбирать, исходя из применения:

Рис. 2. Высокопроизводительные автоматические способы сварки

Указанным рекомендациям соответствует, элементы простой геометрической формы: прямолинейные, цилиндрические, конические, полусферические с длинными прямыми и замкнутыми кольцевыми стыковыми и тавровыми соединениями. При выборе сортамента материалов для изготовления элементов предпочтительнее прокатные, гнутые или штамповочные профили и оболочки, тонкий лист и тонкостенные трубы и их сочетания.

Выбор вида сварки (табл.1). Вид сварки выбирают, исходя из:

Таблица 1. Выбор вида сварки

Примеры: листовые конструкции из всех марок сталей и цветных сплавов – дуговую и электрошлаковую варку. Для получения стыковых соединений заготовок компактных, полых и развитых сечений – контактную сварку. В производстве тонколистовых конструкций – точечная и шовная контактная сварка.

В том случае, когда желательно ограничить температуру нагрева материала в зоне соединения, применяют холодную и ультразвуковую сварку.

Выбор способа уменьшения сварочных деформаций и напряжений. При проектировании сварных заготовок необходимо предусматривать конструктивные и технологические мероприятия по устранению или уменьшению сварочных деформаций и напряжений. Внешние сварочные деформации приводят к снижению точности размеров заготовок и требуют назначения больших припусков на механическую обработку.

Сварочные деформации и напряжения возникают вследствие локальной пластической деформации отдельных зон сварного соединения из-за неравномерного разогрева при сварке (рис. 2, рис. 3).

Рис. 2. Деформации металла при неравномерном нагреве: а – нагретая зона; б – охлажденная зона

Рис. 3. Деформация от поперечной усадки (а) и деформация от продольной усадки (б)

Основные закономерности процесса развития внешних сварочных деформаций сводятся к следующему:

Величина деформации определяется, с одной стороны, величиной остаточного укорочения, с другой – сопротивлением сварной заготовки деформации растяжения (сжатия), изгиба или кручения, т.е. соответствующей её жёсткостью.

Рекомендации: поперечную и продольную усадки сварных заготовок можно скомпенсировать увеличением размеров заготовки под сварку на величину предполагаемой деформации; уменьшить сваркой обратноступенчатым способом.

Угловая деформация может быть устранена или снижена предварительным угловым изгибом заготовок перед сваркой; уменьшением сечения шва заменой V – образной разделкой на U – образную; симметричным размещением наплавленного металла относительно центра тяжести сечения шва заменой V – образной разделки на Х – образную; жёстким закреплением свариваемых элементов при сварке или применением рёбер жёсткости.

Деформацию изгиба можно исключить предварительным обратным прогибом балки перед сваркой; рациональной последовательностью укладки швов относительно центра тяжести сечения сварной балки; термической (горячей) правкой путём нагрева зон.

Для предупреждения возникновения высоких сварочных напряжений не следует допускать скопления сварных швов и пересечений их друг с другом, рекомендуется использовать способы сварки, обеспечивающие минимальный разогрев заготовок. Для снятия напряжений применяют высокий отпуск сварных заготовок, а также прокатку или правку сварных швов.