2 Організація зварювального виробництва

Ремонтно-механічний цех ВАТ "Івано-Франківськцемент" виконує роботи по виготовленню нестандартного обладнання − все обладнання, яке використовується у цементній промисловості, а також здійснює капітальний та поточний ремонт технологічних установок; ремонт обладнання, споруд та будівель.

Найважливішою функцією системи організації виробництва продукції підприємством-виробником є її технічний контроль, під яким розуміють перевірку відповідності об'єкта контролю встановленим технічним вимогам.

Система технічного контролю передбачає організацію на підприємстві служби технічного контролю, яка поряд з технологічними службами повинна забезпечувати високу якість продукції, що випускається.

Система технічного контролю включає наступні основні елементи:

- об'єкт контролю;

- метод і засоби контролю;

- виконавці;

- технічна документація.

Під об'єктом контролю розуміють продукцію на тій чи іншій стадії технологічного процесу, засоби виробництва і технологічні процеси.

Метод контролю - це сукупність певних принципів і правил виконання контролю.

До засобів контролю відносять контрольно-вимірювальні прилади,інструменти, апаратуру, матеріали, що використовуються при контролі (наприклад,рентгенівська плівка).

Під виконавцями контролю розуміють фахівців відділу технічного контролю (ВТК) і працівників центральної заводської лабораторії (ЦЗЛ),що займається перевіркою і ремонтом засобів вимірювання.

При технічному контролі виявляють відхилення об'єкта контролю від встановлених вимог НТД (нормативно-технічної документації).

Технічний контроль проводиться відповідно до технічної документації та організовується за правилами, встановленим стандартом підприємства. Сутність технічного контролю визначається виконанням двох наступних функцій:

- отримання інформації про фактичний стан об'єкта контролю, його контрольованих параметрах і показники якості (цю інформацію називають первинною);

- зіставлення первинної інформації з встановленими вимогами, критеріями і нормами (інформація про відхилення фактичних параметрів та показників якості від заданих називається вторинною).

В цьому цеху здійснюється ремонт та монтування багатьох зварних конструкцій. В тому числі мною було спостережено наплавлення кранових коліс, та зварювання трубної конструкції що призначалася для використання в інших цехах підприємства.

3 Технології виробництва

Основними способами зварювання, що використовуються на ВАТ "Івано-Франківськцемент" є: газокисневе зварювання, напівавтоматичне зварювання в СО₂ та ручне дугове зварювання, а також автоматичне наплавлення під шаром флюсу.

3.1 Газове зварювання

При газополуменевій обробці (зварюванні, різанні, поверхневій обробці) в якості джерела тепла використовується газове полум’я – полум’я горючого газу, який спалюється з киснем в спеціальних пальниках.

В якості горючих газів використовують ацетилен, водень, пропан, природні гази, пари бензину, гасу та ін. Найбільш високу температуру у порівнянні з полум’ям інших газів має ацетилено - кисневе полум’я, тому воно знайшло найбільше застосування.

Пост для газового зварювання (рис. 3.1) повинен бути обладнаний кисневим балоном з редуктором, ацетиленовим генератором або балоном

Рисунок 3.1 – Пост для газового зварювання

з газом, запобіжним затвором, зворотнім клапаном, газовим пальником (рис. 3.2) та гумовими шлангами.

Рисунок 2.2 – Газовий пальник

Редуктори призначені для пониження тиску газу, що поступає із балона та автоматичного підтримування заданого робочого тиску.

Пальники призначені для змішування горючого газу або парів рідини з киснем і одержання полум’я необхідної теплової потужності, форми та розмірів. За конструкцією пальники є інжекторні (рис. 3.3) та безінжекторні.

Інжектор це циліндрична деталь з центральним каналом малого діаметру – для кисню і з радіально розташованими каналами для ацетилену. Він вкручується у змішувальну камеру наконечника і знаходиться між змішувально камерою і газопідвідними каналами корпусу пальника. Інжектор призначений для створення розрідженого стану кисневим струменем і засмоктування ацетилену. Розрідження досягається завдяки високій швидкості (300 м/с) кисневого струменя.

У змішувальній камері кисень перемішується з ацетиленом і суміш подається через ніпель наконечника у канал мундштука. Горюча суміш виходить із мундштука з швидкістю 100-140 м/с і при запалюванні утворює ацетилено - кисневе полум’я.

1, 16 – кисневий та ацетиленовий ніпелі; 2 - рукоятка; 3, 15 – киснева і ацетиленова трубки; 4 – корпус; 5, 14 – кисневий та ацетиленовий вентилі; 6 – ніпель наконечника; 7 – мундштук; 8 – мундштук для пропан – бутано – кисневої суміші; 9 – штуцер; 10 – підігрівач; 11 – трубка горючої суміші; 12 – змішувальна камера; 13 – інжектор; а, б – діаметри вихідного каналу інжектора та змішувальної камери; в – зазор між інжектором і змішувальною камерою; г – бокові отвори в штуцері 9 для нагрівання суміші; д – діаметр отвору мундштука

Рисунок 3.3 - Будова інжекторного пальника

В безінжекторних пальниках інжектор замінений простим змішувальним соплом. Якщо швидкість витікання більша за швидкість горіння, то полум’я відривається від пальника і гасне. Коли швидкість витікання суміші менша за швидкість горіння, то суміш загорається всередині наконечника. Тому без інжекторні пальники працюють тільки на пальному середнього тиску.

Запобіжні затвори призначені для захисту ацетиленових генераторів і трубопроводів для горючих газів від проникнення в них полум’я при зворотньому ударі, а також кисню із пальника або різака та повітря із атмосфери. Основними причинами зворотніх ударів є перегрів наконечника і забруднення мундштука, при яких швидкість витікання горючої суміші різко знижується стає меншою від швидкості загоряння.

Запобіжні затвори поділяються на водяні та сухі. Водяні затвори бувають відкритого (для генераторів низького тиску) і закритого типу (для генераторів середнього тиску). Принцип їх дії полягає в тому, що вибухова хвиля та полум’я рухаються на зустріч потокові газу і виводяться в атмосферу або гасяться всередині затвору. Після кожного зворотного удару треба перевіряти рівень води в затворі.

Перевага сухих запобіжних затворів полягає в тому. що їх можна експлуатувати за будь-якої температури навколишнього середовища.

Зворотні клапани запобігають надходженню газу з сторони споживача в захисні обладнання і комунікації (газопроводи).

3.2 Зварювання в СО_2.

Технологічними перевагами є відносна простота процесу зварювання, можливість напівавтоматичного та автоматичного зварювання швів у різних просторових положеннях, що дозволяє механізувати процес зварювання. Невеликий об’єм шлаків що утворюються в процесі зварювання дозволяє отримати шви високої якості.

Існують відомі різновиди зварювання в захисному газі: в інертних одноатомних газах (аргон, гелій), в нейтральних двохатомних газах (азот, водень), та у вуглекислому газі. На практиці найбільш широке використання отримали аргонно-дугове зварювання та зварювання у вуглекислому газі (СО₂) (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 - Схема зварювання в захисних газах.

Принцип технології зварювання в захисних газах полягає в тому, що на електродний дріт 7, який подається із касети за допомогою роликів 8 подавального механізму, перед виходом із пальника подається зварювальний струм через струмопідвідний мундштук 6, завдяки чому між кінцем електродного дроту та виробом 1 горить електрична дуга 2. Захисний газ 4 подається через газове сопло 5, яке концентровано оточує електродний дріт.

При зварюванні в середовищі СО₂ дуга горить в середовищі захисного газу, який витісняє повітря від зони зварювання та захищає наплавлений метал від О₂ та N₂ повітря. Особливістю даного способу зварювання є порівняно сильне вигорання елементів, які мають високу спорідненість до кисню (C, Al, Ti, Si, Mn та ін.). окислення проходить за рахунок СО₂ та атомарного кисню, який утворюється при дисоціації СО₂ під дією тепла дуги. Безперервний вихід оксидів С, Si, Mn із зварювальної ванни приводить до значного збіднення металу шва розкислювачами, що погіршує механічні властивості з’єднання. Тому для отримання якісних з’єднань необхідно при зварюванні в середовищі СО₂ щоб в зварювальній ванні була достатня кількість розкисляючих елементів, які зазвичай вводять за рахунок електродного дроту (Св – 08Г2С).

Для зварювання в захисних газах крім джерела живлення дуги потрібні спеціальні прилади та приспосіблення .

Зварювальний пост (рис. 3.5) для напівавтоматичного зварювання в захисних газах складається із електричної та механічної частин і газової магістралі. В електричну частину поста входять: джерело живлення 7, пульт управління 4, дроти 8 кола управління, зварювальний кабель 9. В механічну частину входять: механізм подачі зварювального дроту 3, касета для дроту 5, газоелектричний пальник 1, шланг для подачі дроту 2. Подавання електродного дроту здійснюється з постійною швидкістю незалежно від напруги дуги. Газова магістраль включає балон з газом, редуктор 10 та газовий шланг 6. При зварюванні в СО₂ використовуються також підігрівачі та осушувачі газу.

Підігрівачі призначені для підігріву вуглекислого газу, що поступає із балона, так як при значній витраті газу можливе замерзання редуктора. Осушувачі призначені для поглинання вологи, що міститься у вуглекислому газі.

Рисунок 3.5 - Схема поста напівавтоматичного зварювання в захисних газах

Напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі можна виконувати у всіх просторових положеннях за допомогою дроту СВ-08-Г2С.

3.3 Ручне електродугове зварювання

Процес РДЗ передбачає застосування штучних електродів, при цьому їх подачу і переміщення дуги уздовж зварюваних кромок здійснюють уручну. При ручній зварці сталей переважне застосування мають плавкі металеві електроди з покриттям. Пост для ручного дугового зварювання має вигляд (рис. 3.6).

Рисунок 3.6 – Пост для РДЗ

При розробці технології ручної зварки вибирають вид підготовки кромок, тип шва, рід струму, тип електродів, силу струму і швидкість зварки, послідовність накладення швів.

Тип електродів вибирають, виходячи з необхідності набуття механічних властивостей металу шва, рівних властивостям основного металу. Вибраний електрод повинен створити необхідний провар внутрішніх кромок виробу, забезпечуючи утримання металу від стікання у всіх просторових положеннях у поєднанні з плавним контурами зовнішньої поверхні валу шва. Діаметр електроду вибирають залежно від товщини металу при зварці швів стикових з'єднань і від катета шва при зварці кутових і таврових з'єднань.

При ручній зварці основний об'єм робіт виконують електродами діаметром 3,25—5 мм при струмі 90—230 А. Ручною зваркою можна виконувати шви різного вигляду, призначення і у всіх просторових положеннях. При дуговій зварці штучними електродами метал шва формується в основному за рахунок електродного металу, чим визначається продуктивність процесу. Для того щоб носити з собою електроди зварники використовують пенали для електродів (рис 3.7).

Рисунок 3.7 – Пенал для електродів

Горіння електричної дуги і формування шва при РДЗ. Збудження (запалення) електричної дуги здійснюють короткочасним замиканням зварювального ланцюга, для чого зварювач торкається до зварюваного металу кінцем електроду і швидко відводить його на відстань 2— 4 мм. При цьому виникає електрична дуга, стійке горіння якої підтримують поступальною ходою електроду (уздовж осі стику) у міру його плавлення. В процесі зварки електрод переміщають: у напрямку до виробу у міру плавлення; уздовж з'єднання; упоперек з'єднання для додання шву необхідної форми і перетину.

При зварці підтримують стійке горіння дуги, забезпечуючи постійну її довжину, що в значній мірі визначає якість зварного з'єднання. Дуга повинна бути короткою, оскільки при цьому електрод плавиться рівномірно з невеликим розбризкуванням, що забезпечує отримання беспористого металу і якнайкраще проплавлення зварюваних кромок. Нормальна довжина дуги відповідає величині 0,5 діаметру електроду.

При великій довжині дуги підвищується окислення електродного металу, збільшується розбризкування, знижується глибина проплавлення основного металу, шов виходить із значним включенням азоту в наплавленому металі.

При плавленні електроду на його торці утворюється крапля рідкого металу, яка піддається активній дії повітряного середовища. Характер перенесення електродного металу через дуговий проміжок робить значний вплив на кінетику процесів взаємодії розплавленого металу з шлаком і газами. Процес перенесення характеризують масою краплі і часом переходу окремих крапель з кінця електроду у ванну або частотою перенесення. Це процес в значній мірі залежить від сил, що діють на краплю: сили тяжіння, сили поверхневого натягнення, електромагнітної сили, електростатичної сили, сили тиску плазми, аеродинамічної сили. При зварці покритими електродами перенесення металу змінюється від мелко- до крупнокапельного. На тип перенесення впливає склад і товщина покриття, режим зварки, рід і полярність струму. Для електродів з рудний-кислим і рутилом покриттями характерне мелкокапельный перенесення і зміна напруги на дузі практично не робить впливу на характер перенесення. Електроди з целюлозним покриттям також мають мелкокапельный перенесення. При зварці електродами з основним покриттям спостерігається крупнокапельный перенесення металу. При малій напрузі перенесення металу проходить при коротких замиканнях дугового простору. При зварці штучними електродами, як і при інших методах зварки плавленням, розплавлені основний і присадний метали, з'єднуючись, утворюють загальну ванну, в якій постійно відбуваються рух і перемішування рідкого металу. Оплавлені ділянки основного металу і шва, що раніше утворився, є межами ванни. В процесі зварки ванна переміщається по стику і в її головній частині горить дуга, витісняючи рідкий метал тиском з-під дуги в хвостову частину ванни, де відбувається охолоджування і кристалізація. Первинна кристалізація розплавленого металу починається від частково оплавлених зерен основного металу або від столбчатых кристаллитов попереднього шару. Зростання кристаллітов відбувається нормально до поверхні розділу основного металу і розплавленого металу ванни. Ділянку основного металу, що примикає до шва і піддається термічній дії дуги, називають зоною термічного впливу.

Техніка і загальна технологія виконання РДЗ. При ручній дуговій зварці техніка виконання швів обумовлена процесом краплинного перенесення в дузі розплавленого електродного металу (рис. 3.9). Ширина валу шва не перевищує 0,8—1,5 діаметру електроду, якщо переміщення кінця електроду уздовж стику проводиться без поперечних коливань (окрім електродів з целюлозним покриттям). Для отримання валу необхідної ширини і якнайкращого прогрівання зварюваних кромок виконують складні рухи електродом .

На практиці зварювальний струм вибирають за допомогою вольфрамової пружини (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Вольфрамова пружина

Рисунок 3.9 - Лінії переміщення електрода при ручній зварці

При зварці у вертикальному і стельовому положеннях струм зменшують на 15—20 % в порівнянні із струмом при зварці в нижньому положенні .

Зварні з'єднання дозволяється залишати незавершеними після закінчення робочого дня або зупинки робіт за умови, що число виконаних шарів шва відповідає нормативам. Якщо умови нездійснимі, то стик повинен бути видалений і заварений знов.

Для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей загального призначення най­більш широко використовують електроди наступних марок: ОМА-2(342), ОЗС-23(342), УОНИ-13/45(342А), ОЗС-3(346), ОЗС-4(346), ОЗС-4И(346), МР-ЗМ(346), ОЗС-6(346), ОЗС-12(346), ОЗС-12И(346), УОНИ-13/55(350А), УОНИ-13/55Т(350А), УОНИ-13/55Г(350А), ОЗС-28(350А), ОЗС-33(350А), УОНИ-13/65(360).

Під час проходження мною виробничої практики на заводі ВАТ "Івано-Франківськцемент" у ремонтно-механічному цеху основну мою увагу привернув процес наплавлення спрацьованих кранових коліс із Ст 45 діаметром 360,380,450 мм (рис. 3.10) за допомогою підвісного зварюваного апарата А-1416. Сам процес наплавлення проводиться за допомогою неперервного порошкового дроту марки НП-18ХМН діаметром 1.5 мм під шаром флюсу марки АН-348А.

Рисунок 3.10 – Ескіз кранового колеса

3.4 Наплавлення під шаром флюсу

При наплавленні під шаром флюсу захист дуги від кисню та азоту повітря здійснюється за рахунок того, що в зоні горіння дуги подається флюс, який розплавляючись, утворює шар, захищаючи метал від дії навколишнього середовища. Склад і структура наплавленого металу залежить від матеріалу електродного дроту, виду та складу флюсу. Флюс перед використанням прокалюють для видалення вологи, яка може призвести до утворення пор на плавленому шарі. Нерозплавлений флюс після просіювання використовується повторно. Поверхню кранових коліс перед наплавленням очищають від іржі, мастила, а при значному зношенні (3 мм і більше) – обточують.

Потім закріплюють кранове колесо у затискачах маніпулятора з плавним регулюванням швидкості і проводять центрування. Швидкість маніпулятора за допомогою регулятора перемикання швидкостей встановлюють 20 м/год. А за тим на пульті зварювального апарата А-1416 за допомогою регуляторів перемикання потрібно встановити постійний зварювальний струм у межах 320-350 А, напругу 38-40 В і швидкість подачі порошкового дроту, яка повинна становити - 70 м/год. При наплавленні зварювальна головка апарата повинна бути зміщенна відносно вісі деталі на відстань 10-50 мм в бік, протилежний обертанню кранового колеса. Наплавлення проводиться кільцевими валиками. Для попередження стікання флюсу і металу використовують флюсоутримувачі. Шлакову кірку, утворену на поверхні наплавленого валика після її застигання видаляють оскільки її попадання у розплавлений шар може призвести до утворення дефектів у поверхневому шарі. Шлакову кірку видаляють вручну за допомогою молотка і металевої щітки Наплавлення робиться з перекриттям кожного наступним валиком попереднього на 1/3,1/2 його ширини. Потім проводять механічну обробку.