1. Выбор режимов и условий сварки узла

Разработка технологического процесса начинается с правильного выбора типа соединения и проведения подготовительных операций. ([2], страница 2).

1. Выбор типа соединения на основе анализа

Проведем анализ типов сварных соединений приведенных в ГОСТ 14771-76.

Соединения с отбортовкой кромок (Рисунок 4)

Рисунок 4 – Соединения с отбортовкой кромок

Соединения сварные с отбортовкой кромок позволяют вести сварку без применения присадочного материала. Выполнение отбортовки кромок требует установки дополнительного оборудования, что повлечет за денежные затраты и затраты времени на дополнительную операцию. Так как, конструкция должна обладать низким аэродинамическим сопротивлением, после сварки производят снятие усиления шва до уровня основного металла. Снятие значительного количества металла после сварки с отбортовкой кромок является нецелесообразным, так же, это приведет к утонению метала в зоне соединения, из-за геометрических особенностей самого соединения.

Соединения на несъемной подкладке(Рисунок 5)

Рисунок 5 – Соединения на несъемной подкладке

Применения данного типа соединения также является нецелесообразным, придется после операции сварки затрачивать больше времени и усилий на снятие подкладки, что в корне противоречит здравому смыслу.

Соединения на съемной подкладке (Рисунок 6).

Рисунок 6 – Соединения на съемной подкладке

Съемная подкладка используется с целью получения заданного размера обратной стороны шва. Такой тип соединения позволяет обеспечить защиту обратной стороны шва, что немаловажно при сварке хромоникелевой стали. Целесообразно использовать материал с хорошей теплопроводностью, например медь. При сварке изделия используется секторный разжиматель (Рисунок 7), целесообразно разместить подкладку на сектора, что позволит обеспечить подвод защитного газа с обратной стороны шва, получать близкие к требуемым, размеры обратного валика. Такой вид соединения позволяет обеспечить наилучшие размеры шва для последующей механообработки для снятия усиления и обратного валика. Напряжения, действующие на узел при таком типе сварного соединения, распределяются равномерно, что препятствует образованию отдельного участка – концентратора напряжения.

Рисунок 7 – Секторный разжиматель

Соединения замковые (Рисунок 8)

Рисунок 8 – Замковые соединения

Замковый тип сварного соединения не подходит ввиду отсутствия полного проплавления металла, что требуется для достижения определенного химического состава в шве, а также из-за более высоких требований к формированию кромок по сравнению с типа сварных соединений без скоса кромок.

Вывод: наиболее подходящим типом сварного соединения является соединение по ГОСТ 14771-76-С4 ИНп (Рисунок 9). Соединение стыковое, так как это наиболее выгодное с точки зрения прочности соединение. Выполняется с использованием присадочной проволоки, хотя ГОСТ позволяет производить и без. Применение сварочной проволоки позволяет снизить требования к точности обработки кромок перед сваркой, а так же позволяет произвести металлургическую обработку сварочного шва такими элементами как W, Mo – снижают диффузионную подвижность атомов, что позволяет снизить вероятность образования горячих трещин, Ti, Cr, V – снижают пористость.

Рисунок 9 – Сварное соединение по ГОСТ 14771-76-С4 ИНп

Обработка кромок до соответствующих размеров будет осуществляться на токарно-виноторезном станке ТВ-165 (Рисунок 10). Станок является универсальным, максимальный диаметр обрабатываемых деталей 1 м, длина 5 м. Это позволит использовать его в других токарных операциях заготовок с других производственных линий.

Рисунок 10 – Токарный станок ТВ 165

Вычислим теоретическое процентное содержание присадочной проволоки в сварном шве. Для этого воспользуемся программой AutoCad. Построим на основании среднемаксимальных размеров (Рисунок 9), сварной шов, и подсчитаем долю площади, занимаемую основным металлом и металлом присадочной проволоки (Рисунок 11).

Рисунок 11 – Результаты расчета площади

Примем за 100% полную площадь шва - S_шва=20 мм², при этом известны (Рисунок 11) площади металла присадочной проволоки S_присад=10 мм², площадь основного металла S_осн.Ме=10 мм². Без каких либо математических вычислений становится ясно, что процентное содержание присадочной проволоки в сварном шве равно примерно 50%.