Механизации и автоматизации сварочных процессов

11. Сталь 30ХГСНА сваривают ручной  дуговой, автоматической под флюсом, аргонодуговой и атомно-водородной  сваркой. Газовую и контактную  сварку не применяют. Атомно-водородную  сварку применяют только для  отожженных деталей и используют  только при условии полной  термической обработки узла после  сварки и толщине свариваемых  элементов до 6 мм, а также для  выполнения первого слоя при  многослойной сварке деталей  большой толщины. Сталь 30ХГСНА  склонна к образованию холодных  трещин в сварных соединениях.  Детали после сварки необходимо  подвергать отпуску при 650 ^°С. Время, затрачиваемое на перенос деталей в печь, должно быть минимальным, чтобы металл в месте сварки не остыл до температуры ниже 250 ^°С. При значительной протяженности сварных швов сварку надо производить в несколько приемов с промежуточными отпусками. Сложные конструкции с замкнутыми швами сваривают в подогретом состоянии при 200—300 ^°С. Детали простой формы можно сваривать без подогрева. Сварку конструкций, изготовленных из закаленных элементов, производят с подогревом до 200—250 ^°С. После сварки эти конструкции подвергают отпуску при 200—250 ^°С с выдержкой в течение 3 ч. Отпуск при этом нужно производить не позднее, чем через 1 ч после сварки.

12. Высокопрочные стали 30Х2ГСНВМ  и 42Х2ГСНМ сваривают в среде  нейтральных защитных газов (аргона  или гелия). Для обеспечения заданных  свойств сварных соединений конструкции подвергают термической обработке (закалке с отпуском). Предварительно, после сварки должен быть произведен местный отпуск с помощью ТВЧ или общий отпуск в печи с промежуточным временем от момента окончания сварки до проведения отпуска не более 30 мин.

В случае повышенной склонности к  образованию холодных трещин металла  отдельных партий рекомендуется  подогрев деталей (или кромок) перед  сваркой до 200 - 250 ^°С. Листовые конструкции с толщиной листов 3—4 мм и менее сваривают без подогрева. При невозможности термической обработки всей конструкции из стали 42Х2ГСНМ после сварки из-за больших размеров или для сохранения геометрических параметров рекомендуется применять переходники с большей толщиной стенки из стали 30Х2ГСНВМ, приварку которых к узлам и деталям из стали 42Х2ГСНМ производят с последующей термической обработкой, а сварку их между собой осуществляют в термически обработанном состоянии. В этом случае допустима только сварка кольцевых швов при утолщенных кромках в местах сварки. Сварные швы на утолщенных кромках подвергают местному отпуску индукционным нагревом с получением предела прочности 100 - 130МПа. Ширина зоны нагрева для получения температуры отпуска не должна выходить за пределы утолщения кромок.

Отпуск с помощью ТВЧ должен производиться не позднее чем  через 15 мин после окончания сварки.

Узлы из высокопрочных сталей 28Х3СНМВФА, 33Х3СНМВФА, 43Х3СНМВФА сваривают аргонодуговым  методом предпочтительно в отожженном состоянии. Для предупреждения образования  холодных трещин не позднее чем через 15 мин после сварки следует произвести высокотемпературный (650 ^°С) или низкотемпературный (250—300 ^°С) стабилизирующий отпуск. Для получения требуемых механических свойств, сварную конструкцию подвергают соответствующей термической обработке.

 

3. Механизация и автоматизации процесса сварки, выбор оборудования

 

Выбор метода сварки зависит от марки стали и назначения, которые могут иметь различные механические и коррозионные свойства. При определении режимов сварки необходимо учитывать склонность основного металла и металла шва к растрескиванию, что связано с физическими свойствами и структурными изменениями, протекающими в процессе нагрева металла под сварку, процессами, протекающими во время плавления и застывания литого металла, и процессами, протекающими при охлаждении в сварном шве.

В тех случаях, когда требуется высокая коррозийная стойкость при сварке и последующей термической обработке сварных соединений, нужно применять такие режимы термической обработки, при которых обеспечиваются эти свойства.

Сварка нержавеющих  сталей аустенитного класса (AISI 304, 321, 316, все стали 300-й и 200-й серий)

Аустенитные стали обладают пониженной температурой плавления, более низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, чем углеродистые стали. Поэтому при сварке этих нержавеющих сталей расплавление идет быстрее с большим перепадом температуры от сварного шва к остальному металлу. С повышением содержания углерода нестабилизированные титаном или ниобием стали при сварке приобретают склонность к межкристаллитной коррозии. Стабилизированные стали не склонны к межкристаллитной коррозии, но при повышении содержания углерода они могут приобретать способность к поражению ножевой коррозией концентрированной азотной кислоте.

Все это необходимо учитывать и особенно следить за скоростями сварки и охлаждения при сварке сталей первой группы. В тех случаях, когда требуется особо высокая коррозийная стойкость, сварные изделия из нестабилизированных сталей следует подвергать закалке при1050-1150 °С с последующим быстрым охлаждением. Когда такая термическая обработка исключается, следует применять сталь с очень низким содержанием углерода или стабилизированные нержавеющие стали.

Так как аустенитные стали имеют высокий коэффициент линейного расширения, они при очень медленной сварке дают большое коробление. Поэтому целесообразно сварку вести с более высокими скоростями и быстрым охлаждением, что часто осуществляется благодаря применению охлаждающих накладок или накладок из меди и подкладок под сварной шов.

Сварка нержавеющих  сталей ферритного класса (AISI 409, 430, 439)

При сварке этого типа сталей образуются хрупкие сварные швы, которые  часто растрескиваются. Поэтому  сварку сталей следует производить  в подогретом состоянии при температуре примерно 200 °С, но разогрев металла во время сварки должен быть минимальным. При электродуговой сварке лучшие результаты, чем при газовой сварке. После сварки швы рекомендуется нагреть до 720-780 °С и быстро охладить. 
Стали с 15-17% Cr иногда при сварке подкаливаются. Чтобы избежать этого, рекомендуется применять стали с присадкой титана или ниобия, а в случае стали с 13% Cr — с присадкой 1% Al.

Сварка хромистых  нержавеющих сталей мартенситного  класса (AISI 410, 420)

Хромистые нержавеющие стали склонны  к подзакалке на воздухе, которая в сильной степени зависит от концентрации углерода. Лучше всего свариваются стали с очень низким содержанием углерода.

Хромистые стали обладают меньшей  теплопроводностью, меньшим коэффициентом  линейного расширения по сравнению с углеродистой сталью и способностью к подзакалке при охлаждении, что связанно с объемными изменениями и приводит к возникновению больших сварочных напряжений. Эти напряжения могут быть очень высокими и привести к появлению трещин и разрыву сварных соединений. Чтобы этого избежать и сгладить резкие перепады температур, металл подогревают перед сваркой до 250-350 °С.

В качестве электродов при сварке хромистых сталей чаще всего применяют аустенитные стали, у которых образуется более вязкий сварной шов.

Методы сварки

Методы сварки	Толщины материала
Ручная дуговая сварка	при толщине материала  более 1,5 мм
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG)	для сварки тонких листов и труб
Дуговая сварка плавящимся электродом в инертном газе / Сварка в среде активных газов (MIG/MAG)	для листов толщиной
	менее 0,8 мм	0,8-3,0 мм	более 3,0 мм
	импульсная дуговая сварка	сварка короткой дугой	сварка дугой со струйным переносом металла
Плазменная сварка	может применяться для  широкого диапазона толщины
Сварка сопротивления, точечная и роликовая сварка тонких листов	при изготовлении фасонных деталей, например, при производстве воздуховодов, дымоходов.
Лазерная сварка	при необходимости получения прецизионной (высокоточной) конструкции, форма и размеры которой не должны меняться в результате сварки. при изготовлении крупногабаритных конструкций малой жесткости или с труднодоступными швами. при необходимости соединения трудно свариваемых материалов.

 

Последующая обработка  сварных швов

На поверхности сварного соединения образуется пористый оксидный слой, содержащий в основном хром. Этот слой в значительной степени ослабляет стойкость соединения к коррозии. Хром оксидного слоя в основном материале возникает из стали, вследствие чего под оксидным слоем образуется зона со сниженным содержанием хрома. Если необходимо добиться такой же высокой стойкости сварного соединения к коррозии, как и у основного материала, оксидный слой и зону со сниженным содержанием хрома следует удалить, т.е. сварное соединение должно пройти последующую обработку.

Термообработка

В данном случае под термообработкой понимается растворение внутри стальной конструкции (более 100 ºС), с помощью которого сглаживаются возникшие различия присадочных материалов.

Травление

Травление является наиболее эффективным  методом последующей обработки  сварных швов. При правильном выполнении травление позволяет устранить  и вредный оксидный слой, и зону со сниженным содержанием хрома. Травление выполняется путем погружения, поверхностного нанесения или покрытия пастой — в зависимости от условий.

Время травления аустенитного нержавеющего проката зависит от концентрации кислот, температуры, толщины окалины и сорта проката (т.н. кислотостойкий прокат требует более продолжительного времени обработки по сравнению с нержавеющим прокатом). Доведение степени шероховатости сварного шва до соответствующего показателя основного листа путем шлифования или полирования после травления еще более увеличивает стойкость конструкции к коррозии.

Таблица применимости электродов при сварке импортных  нержавеющих сталей

EN	ASTM	Тип рекомендуемого электрода
1.4000	410S	739 S
1.4418	-	248SV
1.4307	304L	308/308L/MVR
1.4311	304LN
1.4301	304
1.4306	304L
1.4541	321	347/MVNb
1.4550	347
1.4432	316L	316/316L/SKR
1.4429	316LN
1.4436	316
1.4435	316L
1.4404	316L
1.4406	316LN
1.4401	316
1.4571	316Ti	318/SKNb
1.4438	317L	317L/SNR
1.4439	317LMN	SLR
1.4460	329	453S
1.4362	S32304	2304
1.4462	S31803	2205
1.4410	S32750	2507/P100
1.4429	S31653	P6
1.4466	S31050	4466
1.4435	316L	SKR-NF
1.4439	317LMN	SLR-NF
1.4539	904L	904L
1.4547	S31254	P12-R
Также для сварки сплавов  на основе Ni с нержавеющими или нелегированными сталями и для наплавки поверхности
1.4652	S32654	P16
1.4547	S31254	P54
1.4652	S32654	P54
Для наплавки поверхности  нелегированной стали, соединительной сварки нержавеющей стали с нелегированной сталью и для сварки плакированных материалов		307/309L/P5
Для сталей, трудно поддающихся  сварке (марганцовистых, инструментальных, жаропрочных), а так же для сварки нержавеющей стали с нелегированной сталью.		P7/P9
Для сталей Incotel 600; 9% Ni. Также для сварки сплавов на основе Ni с нержавеющими или нелегированными сталями и для наплавки поверхности.		P10
Для сварки сталей в областях применения, характеризующихся умеренно-высокими температурами.		309/ 253 MA-NF
Для сварки сталей в областях применения, характеризующихся высокими температурами.		310/ 253 MA/ 353 MA

 

Выбор оборудования для механизированной сварки

Манипулятор сварочный

TRP 6000 Е

Макс. наклон стола: с планшайбой в  горизонтальном положении +120° / -0°  
Подъем планшайбы: миним. высота 1200/макс. высота 2200 мм  
Максимальный поворот: концевой выключатель на 360° (может быть отключен)  
Скорость вращения миним÷макс: 0.017 ÷ 0.50 об/мин  
Грузоподъемность: 6000 кг  
Крутящий момент: 900 кгм  
Изгибающий момент: 2000 кгм  
Потребляемая мощность: 6 КВт  
Напряжение питающей сети: 400 В (3хфазный) + заземление, 50 Гц  
Сечение кабеля: 3 x 4 мм  
Максимальный ток: 1200 A  
Вес: 2600 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор оборудования для автоматической сварки

 

Система состоит из:

• моторизированной балки
• системы слежения
• поворотных роликоопор
• вращателя

Источники питания

Серия S-SpeedPulse не допускает никаких компромиссов. Ее целью является только идеальный сварной шов. Данная сварка объединяет в себе скорость дуги со струйным переносом и качество импульсной сварочной дуги. Импульсная техника безукоризненна при работе с алюминием и нержавеющей сталью. Теперь это подходит для сварки стали: превосходный контроль за сварочной дугой и сварочной ванной, практическое отсутствие доработки, высокое качество шва – все это с высочайшей скоростью сварки. Не только скорость является очевидным преимуществом серии S-SpeedPulse. Концепция управления «Три шага до начала сварки » теперь проще и быстрее приводит к требуемому результату: идеальный шов в сварке MIG/MAG. В принципе работать с этим аппаратом не сложнее, чем с дрелью. Работа идет быстрее и экономичнее, чем с любыми другими импульсными аппаратами, которые мы сравнивали с нашей серией. Включайте скорость импульса и получайте максимальную производительность!

Краткое описание серии  S-SpeedPulse®

• Инвертор MIG/MAG с импульсной сварочной дугой, плавная регулировка
• С режимом SpeedPulse® – быстрее на 48 %
• В серийном исполнении функция TwinPuls®
• Опция: поставляется со SpeedArc®
• Опция: поставляется со SpeedUp® (с PulseControl)
• В прочном промышленном корпусе
• Вариант в виде компактного аппарата или с внешним блоком подачи проволоки
• Возможны варианты сдвоенной подачи с одним или двумя внешними блоками подачи проволоки
• Блоки поставляются в различных исполнениях: для мастерских, монтажа, судостроителей и роботов
• Поставка с газовым или водяным охлаждением
• Концепция управления «Три шага до начала сварки»
• Промышленный 4-роликовый механизм подачи проволоки
• Текстовый дисплей с выбором языка
• Цифровая индикация сварочного тока и напряжения
• Tiptronic для сохранения в памяти до 100 сваро чных заданий
• Функция Quatromatic
• Возможность в 4-тактном режиме горелки вызова с горелки до трех программ
• Возможность ДУ на сварочной горелке Powermaster
• Возможность дополнительного оснащения для горелки «Push-Pull» и промежуточного привода (длина до 43 м)
• Возможность полной автоматизации (через Lorch Net, интерфейс аппарата или соединение с шиной)
• Произведено и испытано по DIN EN 60974-1, наличие сертификата ГОСТ-Р и знаков CE и S, класс защиты IP 23