Mir svarki
description
Transcript of Mir svarki
�
КолонКа редаКтора
В номере
№ 3(1) 2008 декабрь—январь
ОТЧЕТЫОтчет по выставке «Нева-2007» А. В. Кляровский . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ И РЕЗКИПродолжение. Разработка оборудования и технологии сварки неповоротных монтажных стыковых соединений крупногабаритных конструкций . Ю. В. Демянцевич, А. Ю. Иванов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9Опыт внедрения сварочных конверторов на ПО «СЕВМАШ» . Ю. В. Аввакумов, Н. В. Мельник, В. В. Мансуров, А. Е. Беляев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Применение виброобработки в процессе сварки А. С. Евтушенко, Я. И. Андреев, В. Г. Смирнов . . . . . . . . . . . .14
СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫСварочные газовые смеси на вашем предприятии . . . . . . . .18Некоторые проблемы с поставкой сырья для изготовления сварочных электродов специального назначения . И. М. Лившиц ( Ижорский филиал ООО «Инстрэл») . . . . . . .19Сварочные порошковые проволоки . ООО «Крон СПб» . .20
ПОДГОТОВКА КАДРОВМастер-класс . А. В. Кляровский . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
СТРАНИЦЫ ИСТОРИИПродолжение. Сварщики Санкт-Петербурга — пионеры сварного кораблестроения . Р. Ю. Воронин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28ц
В Ваших руках очередной выпуск научно-технического журнала «Мир сварки» — последний в этом уходящем году .
Мы с гордостью отмечаем, что Санкт-Петербург и Северо-Западный реги-он занимают одно из ведущих мест в России по научному и производствен-ному потенциалу, по количеству специалистов, имеющих ученую степень, по квалификации рабочих-сварщиков . Эти показатели — важное условие успешного развития науки и производства, основа построения региональной социально-экономической стратегии .
Правительства Санкт-Петербурга и Ленинградской области ставят задачу экстенсивного развития экономики на основе инноваций . Науке необхо-димо организовать спрос на свои разработки, показать их эффективность и перспективы, найти коммерческое применение, довести их до рынка . С этой целью разрабатывается и принимается целевая программа «Разви-тие инновационной деятельности в Санкт-Петербурге и Ленинградской области на 2005–2010 гг .», сохраняются специальные экономические зоны, необходимые для создания комплексной инфраструктуры поддержки инно-вационного бизнеса, включающей такие элементы, как: бизнес-инкубаторы, учебные центры по подготовке персонала, центры трансфера технологий и т . п . Их деятельность будет направлена на создание благоприятной среды для образования и развития новых инновационных предприятий, а также для технического перевооружения и совершенствования производства на существующих .
Мы очень рассчитываем на то, что разработки в сфере сварочных инно-вационных технологий, оборудования и материалов найдут практическое применение на предприятиях .
Наш журнал своей основной задачей считает популяризацию имеющихся разработок, а также выявление, обсуждение, решение проблем технических, экономических, организационных и прочих, возникающих в сварочном производстве .
Надеемся, что к публикациям нашего журнала и к сотрудничеству с ними проявят интерес ученые и специалисты-производственники как инженерного состава, так и рабочие-сварщики, для которых в журнале будет публиковаться раздел «Мастер-класс» . Также надеемся, что читатели журнала окажут ему поддержку и будут активно участвовать в обсуждении и оценке публикуемых материалов, обмене собственным накопленным опытом и информацией, ставить проблемные вопросы . Уверены, что публикации журнала позво-лят ориентироваться в сложных проблемах и потребностях собственного сварочного производства руководству предприятий, фирм, потенциальным инвесторам, которые обычно не знакомы с тонкостями и особенностями составляющих сварочного производственного процесса, находить лучшие пути его совершенствования и повышения эффективности .
Желаем всем читателям и авторам журнала в новом 2008 г . активного общения, успехов в достижении поставленных целей, поменьше проблем и повыше доходы, везения и успехов .
С Новым 2008 годом!
С уважением, Рубцова Н. Н., главный редактор журнала «Мир Сварки»,директор «Альянс Сварщиков СПб и С-З региона»
ПодВодя черту 2007 года…
ИЗДАТЕЛЬ:ООО «ИТЦ Альянс сварщиков Санкт-Пе-тербурга и Северо-Западного региона»
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ ЖУРНАЛА:Генеральный директор ФГУП «Адмиралтейские верфи», д . т . н . Александров В. Л.Главный инженер ФГУП «ПО «Севмаш» Кондрашов Ю. В.Главный сварщик ОАО «Северная верфь» Вейнбрин Я. И.Директор Учебно-методического центра Комитета по образованию Правительства Санкт-Петербурга Маркушев В. А.Зам . генерального директора ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ» Баранов А. В.Зав . кафедрой сварки судовых конструк-ций Санкт-Петербургского Государствен-ного Морского Технического Универси-тета к . т . н . Мурзин В. В.Генеральный директор ЗАО ПГ «ИнВент» Кондрашов С. Ю.Ведущий специалист ЗАО «Электродный завод» к . т . н . Белов Ю. М.Начальник отдела системных внедрений ЗАО «СовПлим» Ушаков И. И.
РЕДАКЦИЯ:Главный редактор Рубцова Н. Н.Заместитель главного редактора Кляровский А. В.Выпускающий редактор Воронин Р. Ю.
АДРЕС РЕДАКЦИИ:Санкт-Петербург, ул . Софийская, 66 Тел .: (812) 309-03-68
ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ:Валиев Р. Ш., тел . (812) 309-03-68 E-mail: valiev@welding .spb .ruДизайн обложки и оригинал макет: ООО «ИПК «КОСТА», тел . 445-10-02
ТИПОГРАФИЯ: ООО «НатисПринт», тел . 923-07-56 Тираж: 1000 экз .
Свидетельство о регистрации № ФС2-8428 от 26.12.2006 г.
�
�
новости, анонсы, отчеты
Новости, анонсы
nВыстаВка «ПередоВые технологии В машиностроении»
Время проведения: 19–22 февраля. Место проведения: Выставочный комплекс «Стачек, 47» (Кировский завод) В ходе выставки состоится встреча с директорами предприятий, на которой будут обсуждаться направления развития, а также новшества сварочных технологий, оборудования, материалов и средств защиты. Основные направления, в рамках которых будет проходить выставка, — это металлообработка, защита от коррозии, технохимия. Наиболее интересными и привлекательными в этот раз обещают быть разделы сварка и инновационные технологии. Так, например, УПЦ «Мир сварки» представит новейшее оборудование итальянской компании «Sol Welding». Бесспорное преимущество данной фирмы — это многолетние кропотливые разработки в области сварки. Также на время проведения выставки планируется демонстрация современного оборудования.
n60 лет генеральному директору «Цнии тс»
15 февраля 2008 г. исполняется 60 лет д. т. н. горбачу Вла-димиру дмитриевичу.Под руководством Владимира Дмитриевича ФГУП «ЦНИИ ТС» превратился в многопрофильный научнопроизводственный комплекс, который вносит существенный вклад в создание подводных и надводных кораблей нового поколения для ВМФ РФ, в развитие производственных мощностей судостроительных отечественных предприятий.В. Д. Горбач является крупным ученым в области сварочных работ в судостроении. Он непосредственно участвовал и осуществлял научное руководство по созданию первых отечественных сварочных автоматов с ЧПУ, сварочных роботов, агрегатов плазменной обработки и сварки сталей. В. Д. Горбач является автором работ по повышению прочности и долговечности сварных соединений. За большую плодотворную работу в судостроении награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством II степени», медалью «300 лет Российскому флоту», медалью «300летия СанктПетербурга», лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники.
nсПеЦиализироВанная ВыстаВка-ярмарка сВарка -2008»
Время проведения: 10.05.2008–12.05.2008.Место проведения: ВЦ гк «Жемчужина» (сочи, россия).
На выставке «Сварка2008» будут представлены ведущие заводы сварочной отрасли из Москвы, СанктПетербурга, Астрахани, РостованаДону, Краснодара, Волгограда и других городов.
nмеЖдународная сПеЦиализироВанная ВыстаВка «сВарка-2008» «ленэксПо — 40 лет»
Время проведения: 21–24 мая 2008.Место проведения: санкт-Петербург, Выставочный комплекс «ленэкспо».
Приглашаем Вас в СанктПетербург на выставку «Сварка2008», важнейшую для сварочной отрасли России и стран СНГ.СанктПетербург — один из крупнейших научнопромышленных и культурных центров России. Ведущими отраслями промышленности здесь являются судостроение, энергомашиностроение, автомобилестроение, металлургия, электроэнергетика.
СанктПетербург — инновационная столица России, на его предприятиях используются самые передовые сварочные технологии, современное оборудование и материалы.Именно СанктПетербург уже более 40 лет назад по праву стал местом проведения первой в России выставки по сварке, резке и родственным процессам.Выставка «Сварка2008» проходит один раз в два года, и для главных презентаций своей продукции и премьерных показов сварочного оборудования, материалов и технологических процессов фирмы выбирают СанктПетербург.Сварка и родственные ей технологии являются одними из наиболее важных процессов для всей металлообрабатывающей промышленности, необходимых для производства самых различных технических изделий. Важная задача, стоящая перед производителями и потребителями сварочного оборудования, — это создание и применение высококачественных инновационных продуктов и технологий, поэтому интерес к выставке неуклонно растет из года в год.
nZ 2008 SUBCONTRACTING FAIR — меЖдународная сПеЦиализироВанная ВыстаВка заПасных частей, комПлектующих модулей, технологий и Промышленных услуг
Время проведения: 26.02.2008–28.02.2008.Место проведения: Лейпциг (Германия).Темы: cубподряд, двигатели, агрегаты, автосервис, автомобильная промышленность.С каждым годом вместе с высоким уровнем интереса к выставке Z неустанно растет и количество ее участников и посетителей. В прошедшей выставке в 2007 году (14–16 марта) на площади свыше 20 000 кв. м приняли участие 483 экспонента (25% зарубежные), а посетило это мероприятие более 4500 специалистов из 27 стран.
n100 лет со дня роЖдения директора ФгуП «По сеВмаш»
В этом году 22 февраля состоится открытие постамента в память о великом человеке егорове евгении Павловиче.Егоров Е. П. — директор завода с февраля 1952 по февраль 1972 г. Под его руководством завод превратился в мощное предприятие с самыми совершенными технологическими процессами в постройке заказов. Именно поэтому заводу поручили освоение и строительство самых сложных проектов, в том числе и атомных подводных кораблей. Были созданы условия для строительства кораблей из титановых сплавов, разрабатывались проекты будущих цехов основного производства. Доктор технических наук (1971 г.), Герой Социалистического Труда (1959 г.), лауреат Ленинской премии (1970 г.), почетный гражданин города Северодвинска (1978 г.). Его именем назван морской буксирспасатель и городская площадь.
nзаседание меЖдународного комитета мис В аВстрии
Время проведения: 10–11 июля 2008.Место проведения: грац (австрия).Тема: безопасность и надежность сваренных компонентов.
Председатель конференции: доктор Gerhard Posch, Bőhler Schweißtechnik. Вицепредседатель: доктор Peter Mayr.Тема конференции посвящена сварке, поведению сварных материалов и их ключевой роли в безопасности и надежности компонентов в сфере энергетики и перерабатывающей промышленности.
�
новости, анонсы, отчеты
отчеты
nМосква, ЦВК «Экспоцентр на Красной Пресне», павильон 7. 28–31 мая 2007 г. состоялась Международная специализированная выставка «Сварка, резка, наплавка», Москва (Schweissen & Schneiden).Мессе Эссен ГмбХ вот уже в течение 50 лет каждые четыре года проводит своего рода олимпиаду сварочных технологий — выставку Schweissen & Schneiden. Ведущая выставка сварочных технологий, а также смежных с ними областей, таких как пайка, термическое литье, обработка поверхностей и термическая резка, является центральной мировой ареной для общения и ведения бизнеса.
n2 ноября 2007 года состоялся Президиум Российского Научнотехнического Сварочного Общества, на котором оно представило отчет о своей деятельности. Также, одновременно с этим, проводилось заседание отчетноперевыборной комиссии, на котором состоялись выборы президента Общества. Большинством голосов был избран стеклов олег ива-нович.
nРеформу технического регулирования в России без преувеличения можно назвать одной из наиболее значимых в текущем десятилетии. Она затрагивает интересы каждого российского предприятия.С целью информирования промышленников и предпринимателей о ходе реализации реформы технического регулирования и задачах российской промышленности в ее реализации Российский Союз Промышленников и Предпринимателей организовал семинар «Влияние реформы технического регулирования и стандартизации на повышение конкурентоспособности предприятий». Семинар состоялся 25 октября 2007 г. в СанктПетербурге и был поддержан Европейской экономической комиссией ООН и Международной организацией по стандартизации ISO.Данные вопросы были освещены представителями Российского Союза Промышленников и Предпринимателей, Госу
дарственной Думы ФС РФ, Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, представителями органов государственной власти и профессиональных общественных организаций нефтегазовой, строительной, автомобилестроительной, металлургической и других отраслей промышленности.
n14 ноября 2007 года в СанктПетербурге состоялась первая практическая конференция под названием «Кредитование малого бизнеса: проблемы и перспективы». На ней рассматривались важные финансовые проблемы, стоящие на пути развития малого бизнеса. Организатором данного мероприятия выступила Ассоциация банков СевероЗапада.
n30 октября–02 ноября 2007 г. в Москве, в КВЦ «Сокольники» прошла 7я Международная специализированная выставка сварочных материалов, оборудования и технологий.Организатором выступал ЗАО «МВК» при содействии компании «Элсвар», культурновыставочного центра «Сокольники», Российского научнотехнического сварочного общества и при поддержке Московской Межотраслевой Ассоциации Главных Сварщиков.Целью выставки было: демонстрация достижений в отрасли, способность расширения международного научнотехнического сотрудничества и долгосрочных коммерческих связей, демонстрация развития кооперационных связей производителей продукции со своими поставщиками и потребителями, а также демонстрация последних достижения науки и техники.Особенность выставки заключалась в ее узкой специализации, что, по мнению организаторов, создаст наилучшие условия как для ее участников, так и для посетителей.
nС 16 по 19 октября в Уфе в Выставочном комплексе «Башкортостан» прошла X Межрегиональная специализированная выставка «Машиностроение: станки, инструменты, металлообработка» и X Межрегиональная специализированная выставка «Сварка и контроль». В выставке приняли участие более 100 российских компаний.На выставке, которая считается одной из крупнейших в российских регионах по данной тематике, лучшие сварочные технологии, оборудование и материалы представляли свыше 60 предприятий, более половины из них в течение многих лет являются постоянными участниками этого экспофорума.В рамках выставки состоялся семинар, на котором обсуждались актуальные проблемы современного машиностроительного комплекса и пути их решения.
nФорум малого бизнеса — «малый бизнес ПогоВорит с Властью»
Форум малого бизнеса прошел 14 декабря в «Ленэкспо».С 10 до 12 часов дня состоялись круглые столы, на которых бизнесу нужно было успеть высказать все наболевшее и услышать от власти заверения в понимании и обещания помочь. Несмотря на слишком короткое время, выделенное для диалога, даже по сравнению с предыдущими годами, бизнес возлагает большие надежды на прошедшую встречу. В рамках форума параллельно прошли шесть круглых столов (об административных барьерах, участии малого бизнеса в реформе ЖКХ, финансовой и кредитной поддержке предпринимательства и др.). На пленарное заседание, где были оглашены результаты форума, прибыла губернатор СанктПетербурга Валентина Матвиенко.Участвовать в круглых столах могли все желающие, а в пленарном заседании — по приглашениям.
Ведущие эксперты представят краткий обзор о настоящих и будущих событиях в мире сварки, промышленности, обработки металла и сварочных материалов.Эта конференция даст профессиональное понимание законов сварочных процессов, понятия безопасности и некоторых экономических аспектов.
nмеЖдународная ВыстаВка судостроения, машинного оборудоВания и морских технологий
Время проведения: 23–26 сентября 2008.Место проведения: гамбург (германия).По официальным данным организаторов выставки «Гамбург Мессе» активно проходит регистрация на 23ю международную выставку судостроения, машинного оборудования и морских технологий SMM 2008, которая спустя два года намерена «побить» свои прошлые рекорды благодаря строительству 6 новых павильонов, которые будут введены в эксплуатацию в 2008 г. дополнительно к четырем существующим. Гости и участники выставки 2008 г. едва узнают гамбургский выставочный комплекс, площади которого составят 84 000 кв. м крытой площади и 15 000 кв. м — открытой.
Новости, анонсы
�
24–27 сентября 2007 года в павильонах выставочно-го центра «Ленэкспо» прошла выставка «НЕВА-2007», посвященная вопросам судостроения, судоходства, морской технике освоения океана и шельфа . В выставке приняли участие фирмы 35 стран ближнего и дальнего зарубежья .
Как известно, сварка и термическая резка метал-лов являются одними из основных технологических процессов в судостроении, поэтому, естественно, на выставке был представлен раздел, посвященный сварке, в котором приняли участие ряд фирм-произво-дителей сварочного оборудования, сварочных материа-лов, СИЗ сварщиков и т . д ., таких как «ПГ «Дюкон», ООО «ЭСАБ», НПП ООО «ФЭБ», «КЗЭСО», ООО «Мир сварки», ООО «НПК СИЗОД», ИТЦ ОАО «Прометей», ООО «ЦТС «Выборг», ООО «РОАР», ЗАО «Уралтермо-свар», ЗАО «Сварочное и вентиляционное оборудова-ние», ООО «Евросварка», ПГ «ИнВент», ОАО «Пелла», ООО ТД «Межгосметиз», ЗАО «Электродный завод», ООО «Магнит плюс» .
Следует отметить, что среди выставленных образцов техники ничего принципиально нового, неизвестного до настоящего времени, что могло бы произвести сущест-венный сдвиг в производстве, не представлено . Однако имеется ряд недостаточно известных прогрессивных экспонатов, расширение использования которых как в судостроении, так и в других областях машиностроения могло бы позволить существенно повысить произво-дительность, экономичность, облегчить тяжелый труд сварщика, снизить требования к его квалификации и повысить стабильность качества сварных швов и соединений .
К таким экспонатам, достойным быть отмеченными, по нашему мнению, относятся:
Гибкая модульная, многоцелевая система для сварки и резки Railtrac 1000, представленная фирмой ЭСАБ
RailtRac — это собираемая модульная система для механизации сварки и резки на основе гибких на-правляющих рельсов, устанавливаемых на поверхности свариваемой конструкции с помощью магнитных или вакуумных креплений . По направляющему рельсу пе-ремещается каретка с установленной на ней сварочной горелкой, которая с помощью специального устройства может осуществлять поперечные колебания по различ-ным заданным программированным траекториям .
Система пригодна для сварки во всех пространствен-ных положениях плавящимся электродом в защитных газах наружных и внутренних (стыковых и угловых) швов на плоской и криволинейных поверхностях, осо-бенно при многопроходной сварке .
Имеется возможность сочетать положение точек начала и конца сварного шва с автоматическим воз-вратом на заданную длину . Система оборудована пультом дистанционного управления, с которого можно
новости, анонсы, отчеты
Многоцелевая система для сварки и резки Railtrac 1000
отчет по выставке «НеВа-2007»Кляровский А. В., руководитель учебного центра «Специалист»
�
новости, анонсы, отчеты
регулировать параметры режима сварки, переключать программы перемещений, а также корректировать ширину шва, не прерывая процесс сварки .
Система может использоваться и для термической резки .
Адаптивный сварочный автомат «Юниор»Несмотря на все достоинства системы Railtrac, ис-
пользование ее все-таки требует постоянного присут-ствия сварщика, достаточно высокой квалификации, для постоянного контроля за режимами, настройки и корректировки ширины шва и его положения в по-перечном направлении . Представленный на выставке адаптивный сварочный автомат «Юниор», разраба-тываемый ФГУП ЦНИИТС позволяет за один проход обеспечить полное формирование шва при сварке сты-ковых соединений из металла толщиной от 10 до 50 мм . В автомате реализована уникальная технология сварки плавящимся электродом в защитных газах по методу «поперечной горки», обеспечивающая сварку во всех пространственных положениях . Система управления автоматом построена на базе промышленного компью-тера и управляющего контроллера и существляет:• сбор и обработку информации о геометрических
параметрах разделки кромок, получаемой от видео-сенсорного блока системы адаптации;
• выработку управляющих команд;• расчет параметров режима сварки в соответствии
с алгоритмом процесса;• корректировку параметров режима сварки;• саморегулирование положения сварочной головки
при изменении геометрии разделки, дозированную подачу электродной проволоки в количестве, необ-ходимом для заполнения разделки и выполнения усиления шва .Сварочная головка автомата устанавливается под
углом к изделию и с заданной скоростью осущест-вляет поперечные колебания, ограниченные конту-ром разделки, а также шаговые перемещения вдоль шва, обеспечивая получение качественных швов при неудовлетворительной сборке и подготовке кромок
(расширенный, по сравнению с другими технологиями, диапазон допустимой величины сборочного зазора, изменение угла разделки кромок и т . п .) .
Автомат может использоваться как для сварки плос-костных, так и для неповоротных стыков цилиндри-ческих и шаровых конструкций с радиусом кривизны более 2,5 м, позволяет отказаться от использования манипуляторов или вращателей при изготовлении объ-емных конструкций . Участие сварщика ограничивается предварительной установкой автомата, настройкой на стык, включением и периодическим визуальным наблю-дением за работой . Вмешательство в процесс необходи-мо только в случае сбоев в работе автомата, вызванных какими-либо случайными обстоятельствами .
Полуавтомат ППН200,предназначенный для плазменной сварки и наплавки с механизированной подачей обесточенной присадочной проволоки в сварочную ванну . Позволяет сваривать стали различных классов, алюминиевые, медные и др . цветные металлы и сплавы, обеспечивает высокое качество сварки и наплавки на обратной полярности за счет катодной очистки поверхности свариваемых кромок от окислов и других загрязнений, обеспечивает стабильный провар при сварке и возможность получе-ния минимальной глубины проплавления при наплавке (сварка толщин до 6 мм может быть выполнена за один проход с образованием обратного валика) . В связи со спецификой плазменной дуги (цилиндрическая форма) изменение ее длины практически не сказывается на геометрии шва, что облегчает работу сварщика и сни-жает требования к его квалификации . Сварка может выполняться во всех пространственных положениях, при этом по сравнению с РАДС достигается существен-ное увеличение производительности процесса .
Электроды (производства ЗАО «Электродный завод СПб»)Среди представленных на выставке сварочных матери-алов заслуживают внимания электроды производства ЗАО «Электродный завод СПб»:• УОНИ 13/55, по ТУ 1272-044-11142306-2006 реко-
мендуемые для труб, обеспечивающие в отличие от изготовленных по другим ОСТам и ТУ качественное обратное формирование корня шва и не склонные к Полуавтомат ППН200
�
новости, анонсы, отчеты
образованию «козырьков» при сварке неповоротных стыков труб;
• ЭЛЗ-СЦ-2 (ТУ 1272-033-11142306-2003) с целлюлоз-ным типом покрытия, предназначенные для односто-ронней сварки во всех пространственных положени-ях, в т . ч . в вертикальном сверху вниз, корневых и горячих проходов магистральных и технологических трубопроводов из углеродистых и низколегирован-ных сталей на постоянном и переменном токе при UXX источника питания не менее 50±5 В .
• ЭА 395/9, ЭА 400/10У, ЭА 400/10Т, ЦТ-15, ЦЛ-11, ОЗЛ-6, ОЗЛ-8 с рутило-основным покрытием, обес-печивающие отличное повторное зажигание дуги, легкую отделимость шлаковой горки, мелкочешуй-чатую поверхность валиков .
Многофункциональные мультисистемы QUAD AC/DC (производство “Sol Welding”, Италия)
Среди многочисленных вариантов оборудования для ручной электродуговой, аргонодуговой неплавящимся электродом, в защитных газах плавящимся электродом наиболее совершенными с точки зрения требований современного уровня сварочного оборудования, предъ-являемых к стабильности процесса сварки, обеспечения качества сварных швов, квалификации сварщиков, технико-экономических характеристик, простоте на-стройки режимов и обслуживания можно отметить многофункциональные мультисистемы QUaD ac/Dc . Данные системы, а также система Off-Shore были проде-монстрированы на стенде официального дистрибьюто-ра “Sol Welding” в России — компании «Мир Сварки» . Они предназначены для всех основных видов сварки: ручной электродуговой, ручной и полуавтоматической (с механизированной подачей присадочной проволоки) аргонодуговой неплавящимся электродом на постоян-ном и переменном токе, полуавтоматической плавя-щимся электродом в защитных газах на постоянном токе или в импульсном режиме с функцией двойной пульсации . Данные системы позволяют осуществлять высококачественную и высокопроизводительную сварку как сталей различного класса, так и цветных и легких (в т . ч . алюминиевых) сплавов .
Система Off-ShoreОсобое внимание сварщиков-судостроителей стоит обратить на систему Off-Shore, предназначенную для многопостовой сварки, широко использующейся в цехах судостроительных предприятий . Данная система состоит из многопостового источника, мультиколлек-тора и конвекторов низкого напряжения Mini Bag . В качестве источника тока может использоваться любой многопостовой источник с жесткой внешней харак-теристикой и напряжением холостого хода 60–90 В . Возможно также использовать централизованную разводку — шинопровод .
Mini Bag Digit 320(500)Конвектор Mini Bag используется взамен балластного реостата, но в отличие от него имеет малый вес и габа-риты, позволяет плавно регулировать силу сварочного тока, обеспечивает функции горячего старта, антипри-
Мультисистемы QUAD AC/DC
Система Off-Shore
Mini Bag Digit 320(500)
Проволокоподающее устройство MT20
�
липание, повышение стабильности горения дуги за счет увеличения тока при переносе капли и позволяет про-извести подключение проволокоподающих устройств (механизма) МТ-20 для осуществления полуавтомати-ческой сварки в защитных газах плавящимся электро-дом, а при подключении установки tig Mini Bag — и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом .
Использование данной системы вместо балластных реостатов позволяет: • снизить потребление электроэнергии при сварке до
60%, • удалить сварочный пост на расстояние до 200 метров
от источника тока, • обеспечить безопасную работу при сварке в опасных
условиях (закрытых отсеках) за счет снижения UХХ при обрывах дуги до безопасной величины,
• повысить качество сварных швов (в частности, сни-зить порообразование),
новости, анонсы, отчеты
• снизить затраты на зачистку от брызг и получить экономию сварочных материалов за счет уменьше-ния разбрызгивания (5–8%) .
СеминарНа выставке был проведен семинар по сварочной
тематике, в котором приняли участие специалисты-разработчики ведущих фирм и ведущие специалисты-сварщики судостроительных предприятий . На семинаре были прочитаны доклады по:• применению многопостовых, высокочастотных сва-
рочных систем Off-Shore в современном судостро-ительном производстве — докладчик А . Зорзетто (“Sol Welding”, Италия; дистрибьютор в России ком-пания «Мир Сварки»);
• охране труда при сварке в судостроении — докладчик к . м . н . Корюкаев Ю . С . (ЗАО «СовПлим»);
• стыковке крупногабаритных конструкций гидро-технических сооружений на плаву при помощи подводной электродуговой сварки — докладчик Лукашов А . Н . (ООО Спец . водолазное предприятие «ИнтерАква»);
• разработке отечественных систем аттестации свар-щиков и сварочного производства, гармонизирован-ных с европейскими — докладчик к . т . н . Панин В . Н . (ОАО ИТЦ «Прометей») .Доклады вызвали значительный интерес присутству-
ющих, было задано и получены ответы на множество технических и организационных вопросов .
�
После передачи трех экспериментальных автоматов «Радиан-4» на «Севмаш»-предприятие с весны 1988 г ., т . е . уже после трех лет с момента начала работ, про-изводилась сварка пластин и образцов имитаторов во всех пространственных положениях . Выполнялась доработка технологии, управляющих программ, выяв-лялись и дорабатывались «слабые» места в механике и электронике .
Учитывая положительные результаты всесторонних испытаний автоматов в заводских условиях, 12 августа 1988 г . было принято решение о выполнении сварки по разработанной технологии опытно-штатной кон-струкции . Эти работы были начаты в ноябре 1988 г ., а закончены в январе 1989 г .
Опытно-штатная конструкция представляла со-бой три торовых обечайки из стали типа 12ХН3МДА, состоящих из 10 равных лепестков, каждая с радиусом кривизны образующей 2,5 м и длиной пазов 1,4 м . Диаметр обечайки по нижнему торцу составлял около 8 м . Конструктивные элементы подготовки кромок при толщине лепестков 35 мм в соответствии с черте-жом представляли собой симметричную X-образную разделку с углом раскрытия 60 ± 5° и зазором в кор-невой части 4–
+12 мм . Сборка и сварка производились
в положении «ось-вертикально» торцом большого диаметра вниз . Сборка осуществлялась прихватка-
ми, выполняемыми ручной аргонодуговой сваркой, с присадочной проволокой Св 07ХН3МД с поддувом обратной стороны аргоном .
Корень шва собранных пазов подваривали симмет-рично с двух сторон ручной аргонодуговой сваркой с присадкой марки Св 07ХН3МД . Толщина подварки составляла 6–8 мм .
Практика подготовки и сборки лепестков оказалась таковой, что добиться требуемой чертежом формы и размеров разделки не удалось . Так, например, угол рас-крытия кромок изменялся от 49 до 70° ширина разделки находилась в пределах от 22 до 31 мм, ширина площадки подварочного шва паза изменялась от 8 до 12 мм .
Такая подготовка кромок, конечно, не вызывала воодушевления разработчиков, однако, забегая вперед, скажем, что с этой задачей автомат и оператор-сварщик справились достойно . Кстати, о сварщике .
По настоянию производственников сварщик был назначен цеховой, без опыта, который к тому време-ни уже имелся у сварщиков лаборатории сварки . Это было сделано для проверки возможности быстрого адаптирования сварщика к работе с качественно новым оборудованием .
Автоматическая сварка пазов обечаек экспери-ментальным автоматом «Радиан-4» выполнялась в два этапа, которые состояли из процедуры заполнения разделки и последующей наплавки технологического усиления сварного шва .
Сварка выполнялась проволокой марки Св 07ХГ-СН3МД ∅ 1,2 мм . Режим сварки и расход компо-нентов защитной газовой смеси, состоящей из 80% Аr+20% СО2, контролировался по показаниям на цифровом дисплее шкафа и дублировался (вот она, инерция технического прогресса) дополнительными стрелочными приборами и ротаметрами и состав-лял: сварочный ток 140–160 А, напряжение на дуге 16–18 В, расход газа 40 л/мин .
Сварка пазов заподлицо производилась по методу «поперечной горки» за один проход с каждой стороны шва, начиная с лицевой стороны . Скорость сварки со-ставляла 0,75–0,9 м/час . Такой разброс был предопре-делен значительными отклонениями формы разделки от требуемых и, как следствие, различными объемами заполнения . Сварку проводили без кантовки обечаек, положение шва в пространстве изменялось от верти-кального до наклонного (угол отклонения от вертикали составлял 30°) . Отметим, что наклон «на себя» с углами 30–50° является по технике выполнения для свар-щика-ручника весьма сложным . Для разработанной технологии и оборудования такое пространственное положение особых затруднений не вызывало .
Ю. В. Демянцевич, В. Ю. Иванов
разработка оборудоВаНия и техНологии СВарки НеПоВоротНых моНтажНых СтыкоВых СоедиНеНий круПНогабаритНых коНСтрукций
теХнолоГии сварКи и реЗКи
Продолжение, начало в № 2, 2007
Внешний вид сварочного аппарата «Радиан-4»
�0
теХнолоГии сварКи и реЗКи
После выполнения сварки производился 100% ультра-звуковой контроль . Из 120 проконтролированных участков признаны негодными 20 участков, с глубиной залегания дефектов 18–22 мм, т . е . в основном в корне подварочного шва . Вскрытие дефектов показало, что главная причина их возникновения — нарушение гео-метрических параметров разделки кромок, допущенное при сборке (к тому времени работы по геометрической адаптации, напомню, выполняемые «факультативно», откладывались в связи с непрерывными командиров-ками разработчиков на «Севмаш») .
После исправления дефектов ручной аргоно-дуго-вой сваркой с применением присадочной проволоки Св 07ХН3МД наплавлялось усиление на сварной шов . Усиление высотой 6–
+23 и шириной 56–
+24 выполняли за
один проход со сложными колебаниями электрода .Из дефектов, обнаруженных визуально, отмечено
нарушение формирования в местах вынужденных остановок (замена катушки с проволокой или токо-съемного наконечника) и на отдельных участках под-резы глубиной до 0,5 мм в местах перехода усиления к основному металлу .
Анализ причин возникновения этих дефектов еще более укрепил авторов разработки в мысли о необхо-димости создания системы не только геометрической, но и технологической адаптации .
После наплавки усиления было выполнено радио-графирование пазовых соединений в объеме 100% . Из 120 участков баллом 3 оценены 118 участков, бал-лом 2 — один участок и баллом 1 — один участок . В обоих участках были обнаружены поры; участок, квалифицированный баллом 1, имел скопление пор протяженностью 25 мм .
В ходе работ по сварке торовых обечаек эксперимен-тальным автоматом «Радиан-4» было выполнено 42 по-гонных метра шва, машинное время сварки составило около 174 часов, при этом автомат дважды перевозился с одного рабочего места на другое . Специальных ме-роприятий по созданию «тепличных» условий в ходе работ не выполнялось .
Производственники дали высокую оценку пер-спективности технологии и оборудованию нового поколения, внесли ряд существенных предложений по улучшению работы аппарата .
После выполненных доработок, корректировки конструкторской документации на литеру О1 один из автоматов вновь появился в цехе, при этом ему предстояло сварить образец толщиной 40 мм . Образец был установлен так, что стык изменял свое простран-ственное положение от вертикального до потолочного с внутренней стороны . И с этой задачей аппарат спра-вился блестяще .
Сварка образца-имитатора производилась в сим-метричную Х-образную разделку с «открытым» корнем . Поверхность выполненного за один проход сварного шва и вид его со стороны корня после сварки с одной стороны приведен на рисунках . После сварки корень шва зачищался до чистого металла и подваривался руч-ной аргонодуговой сваркой до образования площадки шириной 6–8 мм . Затем выполнялась однопроходная сварка в разделку с внутренней стороны . Далее осу-ществлялся ультразвуковой контроль качества сварно-
го шва и однопроходная наплавка усиления высотой 7 мм и шириной 64 мм .
Любопытно отметить, что сварщик В . Семенов, кстати, очень толковый и прогрессивно настроенный специалист, выполнявший эту работу, не дождав-шись окончательных результатов заключительного радиографирования, получил письменное послание, начертанное на сваренном образце, от своих коллег по ручной дуговой сварке, считавших себя элитой, которым доверяли подобные стыковые соединения, преимущественно в потолочном положении . Суть этого послания сводилась к полушутливой угрозе подвеса исполнителя работы за гениталии на подкрановых путях, если он будет продолжать свою деятельность по внедрению автомата «Радиан-4» .
Для разработчиков и заводчан, активно участвую-щих в судьбе аппарата, это послание стало, пожалуй, самой большой наградой . Оппоненты Семенова уви-дели, что реально наступает пора замены ручного труда на машинный, и в этом свете, очевидно, свою перспективу .
В начале 1990 г . работы по договору с «Севмашем» были завершены . Конструкторская и технологическая документация готова к тиражированию .
Однако за 5 лет, прошедших с момента начала работ, вычислительная техника пополнилась компью-терами, превосходящими по своим возможностям микро-ЭВМ «Электроника-60», на базе которой и был создан весь комплекс . Репродуцировать устаревшее оборудование с ограниченными возможностями не имело смысла . В свете этого разработчики и произ-водственники предложили переработать аппаратные и программные средства под PS-486, являвшегося на тот момент качественно новой системой, обладающей большими возможностями для разработки и отладки программного обеспечения, а также управления про-цессом сварки .
К исходу 1990 г . ввиду прекращения финансирова-ния эти работы были приостановлены, а затем прекра-щены . Дальнейшее развитие идей нашло отражение в созданном в последнее время аппарате «Юниор» .
�0
Корень шва после заполнения разделки с лицевой стороны
Лицевая часть шва после заполнения разделки сварочным автоматом «Радиан-4»
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
оПыт ВНедреНия СВарочНых коНВертороВ На По «СеВмаШ»
Сегодня, при возрастающей конкуренции, про-мышленные предприятия ищут пути снижения производственных затрат и непроизводительных потерь для снижения себестоимости продукции .
В сварочном производстве большое значение имеют экономия электроэнергии, снижение по-терь на разбрызгивание электродного материала, снижение трудоемкости работ по зачистке около-шовной зоны после сварки, уменьшение объемов работ по исправлению брака .
Долгое время на судостроительных предприяти-ях для сварки штучными электродами применя-ются балластные реостаты . Считается, что высокая надежность, простота и низкая стоимость балласт-ных реостатов являются их достоинствами, опре-деляющими предпочтительность их применения по сравнению с иными источниками сварочного тока . Промышленная эксплуатация сварочных конверторов в условиях ПО «Севмаш» показала ошибочность этого мнения .
Эксперименты с конверторами начались на предприятии в конце 90-х годов, к 2001 г . были сформулированы основные технические требо-вания к ним, просчитаны предполагаемые эконо-мические и технические преимущества . В 2003 г . в лаборатории сварки предприятия был испытан конвертор REG-400 фирмы «OZaS» (Польша) . В 2004 г . на предприятие для испытаний поступили «MiniBag-320» фирмы «ESEtti» (Италия) и «КСУ-320» разработки ОАО «ИТС-СЭЛМА» (С .-Петер-бург) . В 2005 г ., после предварительных испытаний, предприятие закупило 240 шт . сварочных конвер-торов, предназначенных для сварки штучными электродами . В ходе эксплуатации выяснилось:• Сварочные конверторы позволяют сэкономить
более 50% электроэнергии по сравнению с применяемыми на предприятии балластными реостатами .
• Такой же эффект обеспечит замена специа-лизированными конверторами существующих установок аргонодуговой сварки (ПРС-2, ПРС-3, ПРС-4, «Шторм» и т. д.) .
• Низковольтное питание (50–90 В постоянного тока) позволяет без ограничений, связанных с безопасностью работ, применять конверторы для сварки конструкций на плаву, в замкнутых объемах и на открытом стапеле .
• Малые вес и габариты позволяют размещать конверторы на эстакадах, на палубе и внутри строящихся заказов .
• Нечувствительность к броскам напряжения в заводской сети в отличие от инверторных сварочных источников .С целью реализации преимуществ нового типа
оборудования в интересах предприятия были вы-даны ТЗ на разработку сварочных конверторов для сварки штучными электродами, аргонодуговой и полуавтоматической сварки . В настоящее время заявленные модели оборудования проходят ис-пытания на территории предприятия .
В сравнении с используемыми на предприятии сварочными источниками конверторы обеспечи-вают преимущество по следующим характерис-тикам:• Тиристорные выпрямители уступают конвер-
торам по быстродействию системы управления, что исключает их использование в системах управления качеством соединения в процессе сварки, т . е . тиристорные выпрямители ис-черпали возможности развития и уже не со-ответствуют современным технологическим требованиям к сварочному оборудованию .
• Инверторные источники — наиболее развитый, с точки зрения технологических возможностей, класс сварочного оборудования, но низкая на-дежность при использовании в условиях пред-приятия ставит под сомнение возможность их массового применения на «Севмаше» . Причина отказов инверторов — индукционные броски напряжения в питающей сети, возникающие при отключении мощных нагрузок, причем источником импульса является силовая под-станция . Для применения инверторов на пред-приятии потребуется реконструкция электро-сетей, в частности, бесконтактная коммутация мощных нагрузок в момент перехода фазы тока через ноль, системы частотного управления пуском и торможением мощных электродвига-телей и т . д ., стоимость такой реконструкции, скорее всего, превысит затраты на обновление парка сварочного оборудования . Применение конверторов позволяет совершенствовать парк сварочного оборудования вне зависимости от реконструкции сетей .
Ю. В. Аввакумов, Н. В. Мельник, В. В. Мансуров, А. Е. БеляевФГУП «ПО «Севмаш», г. Северодвинск
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
Снижение уровня брака при применении конверторов, в основном, обусловлено отсутст-вием взаимного влияния сварочных постов . При применении балластных реостатов, чтобы избе-жать влияния соседних постов, сварщики пред-варительно завышают режим и, чтобы удержать сварочную ванну, ведут сварку «с отрывом», что приводит к образованию пор в сечении шва и, как следствие, — необходимости строжки де-фектного участка и повторной сварке, при этом непроизводительно теряются электроэнергия, рабочее время и электродный материал .
Снижение потерь электродов на разбрызги-вание при применении конверторов по срав-нению с балластными реостатами на 5–8% (в зависимости от пространственного положе-ния сварки и квалификации сварщика) и 3–4% по сравнению с инверторами — объясняется специфическими особенностями сварочных конверторов . Из приведенных осциллограмм видно, что система управления конверторов ограничивает ток короткого замыкания практи-чески на уровне тока задания, что значительно снижает электродинамические силы, способ-ствующие выбросу капель электродного металла из сварочной ванны .
При реализации внедрения планируемого числа конверторов экономия электродов при существующих объемах работ будет исчислять-ся тоннами .
Реальный срок окупаемости с учетом эконо-мии электроэнергии, снижения уровня брака, снижения потерь на разбрызгивание, снижения трудоемкости работ по зачистке околошовной зоны на одном из участков корпусо-сборочного цеха ПО «Севмаш» составил 6–7 месяцев .
При внедрении сварочных конверторов сле-дует иметь в виду:• Эффективность применения конверторов
очевидна при их локальном использовании, т . е . должна производиться замена всего обору-дования на конкретном участке, где возможно организовать учет электроэнергии и коли-чества расходуемых сварочных материалов, отдельно от остального производства .
• Применение конверторов имеет смысл при достаточно больших объемах сварочных работ — судостроение, тяжелое машино-строение и т . д . То есть там, где используется многопостовая система питания сварочных постов от многопостовых источников непо-средственно или через шинопровод с по-стовыми балластными реостатами . Принятие решения о замене оборудования, в любом случае, должно производиться из расчета экономической целесообразности и с учетом специфики предприятия .
Осциллограмма сварочного тока при сварке от конвертора
Осциллограмма сварочного тока при сварке от балластного реостата РБ-301
Осциллограмма сварочного тока при сварке от инверторного источника LHL-315
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
Расчет экономического эффекта применения сварочных конверторов дал следующие результаты:
Исходные данныедля сварки электродами
∅ 4 мм.Для балластных реостатов Для конверторов
Uсети = 70 ВUдуги = 25 ВIсварки = 150 А
1.Полезная мощность:25 × 150 = 3750 Втили 3,75 кВт/час. Потребляемая мощность:70 × 150 = 10 500 Втили 10,5 кВт/час.Отсюда кПд:3750 × 100/10 500 = 35,7%
1.Полезная мощность:25 × 150 = 3750 Втили 3,75 кВт/час.кПд = 85% (по паспорту)Потребляемая мощность:3750 × 100/ 85 = 4411,7 Втили 4,41 кВт/час.
2.Потребляемая мощность в смену (5 час.):10,5 × 5 = 52,5 кВт/час.
2.Потребляемая мощность в смену (5 час.):4,41 × 5 = 22,05 кВт/час.
3.Потребляемая мощность в сутки по предприятию (1000 чел./смен):52,5 × 1000 = 52 500 кВт/час.
3.Потребляемая мощность в сутки по предприятию (1000 чел./смен):22,05 × 1000 = 22 050 кВт/час.
4.годовое потребление (250 раб. дней):52 500 × 250 = 13 125 000 кВт/час.
4.годовое потребление (250 раб. дней):22 050 × 250 = 5 512 500 кВт/час.
годовая экономия электроэнергии: 13 125 000 – 5 512 500 = 7 612 500 кВт/час.Потери электроэнергии: для балластных реостатов — 8 268 750 кВт/час; для конверторов — 826 875 кВт/час.
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
ПримеНеНие Виброобработки В ПроцеССе СВарки
I. Влияние ВибраЦии на геометрическую стабильность
Исходно планировалось провести сравнение поводок при сварке образцов по двум режимам .
Режим 1 — нанести поперечный шов на пластину из Ст . 3 толщиной 10 мм, шириной 100 мм, длиной 250 мм . Концы пластины предварительно прихватить к опорной плите . После остывания шва удалить прихватки и заме-рить величину деформации (зазор между пластиной и плитой по концам пластины) .
Режим 2 — выполнить те же самые операции, но с наложением вибрации на опорную плиту .
По изменению величины поводки пластины предпо-лагалось сделать вывод о влиянии вибрации .
В качестве опорной плиты использован металли-ческий стол (толщина столешницы 20 мм) . Под ножки стола укладывались амортизаторы . Вибратор крепился непосредственно к столу струбцинами .
До начала сварочных работ был выбран дисбаланс вибратора, рабочие частоты и определено место про-ведения сварочных работ на столе .
Сварка всех образцов выполнялась в дальнейшем именно на этом месте .
Использована полуавтоматическая сварка в среде СО2 .
На первом образце сварка произведена без вибро-обработки .
Было обнаружено, что после остывания образца и удаления прихваток деформация пластины отсутствовала (в рамках точности измерения линейкой и штангель-цир-кулем) . Очевидно, что величина остаточных напряжений после нанесения шва недостаточна, чтобы вызвать сколь-ко-нибудь значимую деформацию образца .
С учетом полученного результата схема эксперимента была изменена .
Пластина укладывалась на стол и прихваткой фикси-ровался только один ее конец . Затем посередине пласти-
ны наносился поперечный шов шириной ≈20 мм — с виб-рацией и без нее .
Внешний вид шва показан на рис . 1, а . Верхняя часть шва (где вырезался шлиф) является его конечной частью .
Вибрация создавалась вибратором на двух частотах — 78,3 Гц (4700 об/мин) и 88,3 Гц (5300 об/мин) .
На этой стадии эксперимента виброускорение не измерялось, так как требовалось определить принци-пиальную возможность использования вибрации при сварке .
После остывания пластины измерялся при помощи щупов зазор δ (в двух точках по ширине — вблизи бо-ковых кромок):
Полученные результаты сведены в таблицу 1 . Зазор δ есть средняя величина от двух измерений .
При нанесении шва на образец 4 была изменена схема его закрепления — половина образца нависала консольно над плитой:
Из таблицы 1 следует, что вибрация при сварке способствует деформированию металла под действием напряжений . Соответственно, можно предполагать, что
А. С. Евтушенко, Я. И. Андреев, В. Г. СмирновОАО «Силовые машины» — «Электросила» (Санкт-Петербург)
Из литературных источников и сообщений в Интерне-те известно об успешном применении вибрации в про-цессе сварки. Такая технология позволяет получить более качественный шов и значительно снизить повод-ки конструкций.
В ОАО «Силовые машины»—«Электросила» для сня-тия напряжений после сварки широко применяется технология виброобработки.
Для проверки возможности использования имеющейся на предприятии виброустановки «ЭЛВИСТ3»
Таблица 1
№ образца
Зазор δ, мм Примечание
1 1,35 Сварка без виброобработки
2 1,55 Вибрация 78,3 Гц (4700 об/мин)
3 2,50 Вибрация 88,3 Гц (5300 об/мин)
4 1,9Вибрация 75 гц (4500 об/мин) — изменена схема закрепления образца
непосредственно при выполнении сварочных операций отделом сварки совместно с лабораторией металлов ЦЗЛ проведено специальное исследование. Исследо-вание состояло из двух этапов. На первом этапе оце-нивалось влияние вибрации на геометрическую ста-бильность сварной детали. На втором этапе исследо-вано влияние вибрации на микроструктуру шва и его механические свойства.
Ниже изложены результаты исследований, выпол-ненных в соответствии с этими этапами.
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
остаточные напряжения ниже в образцах, где сварка выполнена с вибрацией — наличие остаточных напря-жений привело к дополнительной деформации металла под действием этих напряжений и, тем самым, к их релаксации .
Увеличение интенсивности вибрации привело к уве-личению зазора δ, то есть к увеличению деформации металла (ср . образцы № 2 и 3, табл . 1), что, возможно, свидетельствует о более полном снятии остаточных на пряжений .
Зазор δ уменьшился на образце № 4 вследствие изме-нения схемы вибрации: в предыдущих случаях (образцы № 2, 3) пластина опиралась на стол всей поверхностью и при колебаниях могла смещаться только вверх; при консольном расположении свободный конец переме-щался при колебаниях и вверх, и вниз, что привело к уменьшению зазора по сравнению с предыдущими образцами .
Внешний вид наплавленного шва на образцах с виб-рацией несколько отличался от шва с традиционной наплавкой: участки шва более плоские и меньше по толщине . Это видно на фотографиях рисунка 1 .
Предварительное исследование микроструктуры на-плавленного металла показало некоторое отличие швов с вибрацией и без таковой .
Наиболее существенным является уменьшение зоны термического влияния (ЗТВ) в шве с вибрацией . Кроме того, вибрированнный шов имеет несколько более четко выраженную структурированность (направленность) зерен .
Также характерным для всех образцов с вибрацией, как отмечалось выше, является общее уменьшение тол-щины наплавленного металла в зоне отрезки шлифов .
Более детальный анализ микроструктуры выполнен на втором этапе работы .
II. исследоВание Влияния ВибраЦии на микроструктуру шВа и его механические сВойстВа
На этом этапе технология сварки была несколько изменена по сравнению с предыдущим этапом .
Сварка образцов (пластин толщиной 20 мм из Ст . 3 сп2) производилась на металлическом столе, на котором был закреплен вибратор установки «ЭЛВИС-Т3» . Стол
выставлялся на резиновые амортизаторы . После опро-бования нескольких режимов вибрации все сварные работы выполнялись при скорости вращения вибратора 4450 об/мин (=74,2 Гц) . Схема сварки с вибрацией по-казана ниже (вид сверху):
Пластины крепились к столу точечной сваркой в двух местах каждая (см . схему) . Вибрация измерялась штат-ным виброметром ВВМ-201 в единицах виброускорения . Колебания стола по длине пластин имели различную интенсивность, увеличиваясь от зоны 3 к зоне 1 .
В зоне 1 виброускорение составило 155 м/с2 (=16 g), в зоне 3 — 110 м/с2 (=11 g) . Таким виброускорениям соответствуют амплитуды колебаний 0,8 мм и 0,6 мм соответственно .
Было проведено сравнительное исследование трех ва-риантов сварки: сварка без вибрации; сварка с вибриро-ванием стола согласно вышеприведенной схемы; сварка с вибрированием стола и одновременным вибрированием держателя проволоки, для чего к держателю проволоки хомутом крепился упор, все время касавшийся вибри-ровавшего стола .
Сварка выполнялась специалистом лаборатории сварки в полуавтоматическом режиме с одинаковыми параметрами для всех вариантов .
После проведения сварки из полученных образцов изготовлены поперечные шлифы области шва из зон № 1 и 3, а из зоны 2 изготовлены поперечные образцы на растяжение (по два образца на каждый вариант):
После изготовления шлифы подвергнуты травлению 4%-ным раствором азотной кислоты .
Рис. 1. Схема разрезки, основные размеры и внешний вид поперечных шли-фов:а) — схема отрезки шлифов от пробных пластин; б) — шлиф от пластины без виброобработки
в процессе сварки; в) — шлиф от пластины с виброобработкой при сварке
��
теХнолоГии сварКи и реЗКи
Дополнительное вибрирование электрода (по сравне-нию с вибрированием стола) не отразилось на микро-структуре шва, поэтому в дальнейшем сравнение про-изводилось между швами, полученными без вибрации и с наложением вибрации (не выделяя отдельно режим с дополнительным вибрированием электрода) .
Макроизображения шлифов приведены на рисунках 2 и 3 .
Из анализа изображений следует, что сварные швы несколько различаются между собой по форме и разме-рам наплавленного за отдельный проход металла .
Видимо, колебания тока и некоторое различие в по-ложении проволоки при проходах шва из-за влияния субъективных факторов привели к таким различиям .
Соответственно, отмеченная неоднородность затруд-няет сравнительный анализ .
Для снижения влияния неоднородности режимов на шлифах выбирались по два сопоставимых участка: один — в зоне сплавления вблизи корня шва, нане-сенного при втором проходе (=примерно посередине толщины листа), другой — у поверхности металла по центру последнего шва .
Участки микроструктурного анализа показаны крас-ными прямоугольниками на макроизображениях швов (на рис . 2 и 3) .
Микроструктурный анализ выполнялся на оптическом микроскопе Union (Япония) с увеличением × 50 с после-дующей фотосъемкой шлифов цифровой камерой через объектив микроскопа .
Фотографии соответствующих участков приведены на рис . 4–7 .
Рис. 2. Общий вид поперечного макрошлифа сварного шва (сварка без вибрации):
А, В — участки микроструктурной съемки
Рис. 3. Общий вид поперечного макрошлифа сварного шва (сварка с вибрацией):
E, F — участки микроструктурной съемки
Можно выделить несколько характерных отличий в швах, полученных с вибрацией:
— уменьшение зоны термического влияния (ЗТВ) с 2–2,2 мм (рис . 4) до 1–1,2 мм (рис . 6);
— большая структурированность литого металла (зерна меньшей толщины и ориентированы более четко по линиям кристаллизации);
— уменьшение контрастности линии сплавления (менее резкий переход от ЗТВ к литому металлу) .
Наибольшее отличие имеют участки у поверхности металла (рис . 5 и 7) .
Наряду с несколько большей структурированностью металла «виброшвов» (зерна более четко ориентированы по вертикали) резко отличается пористость стали — шов без вибрации содержит гораздо больше газовых пор, чем «вибро-швы» .
Очевидно, наличие вибрации облегчает выход газов из расплавленного металла .
Возможно, облегченный отвод газов при вибрации способствует более эффективному охлаждению за-стывающего металла, что, в свою очередь, приводит к уменьшению зоны термического влияния .
Кроме того, уменьшение зоны термического влияния при вибрации может быть обусловлено увеличением скорости кристаллизации жидкого металла вследствие образования большего количества центров кристалли-зации .
Результаты механических испытаний показали, что все образцы разрушились по основному металлу вне шва и ЗТВ:
Таким образом, механические свойства сварных об-разцов определялись фактически свойствами основного металла, ибо разрушение происходило не по шву, а по основному металлу .
Так как виброобработка не влияет на механические свойства металла, то эти свойства остались без изме-нений .
ВыВоды
1. Применение виброобработки во время сварки спо-собно снижать остаточные напряжения и, тем самым, обеспечивать большую геометрическую стабильность сварных конструкций, но для практической реализа-ции этой возможности необходимы дополнительные исследования .
2. Швы, полученные с применение вибрации, имеют меньшую зону термического влияния по сравнению с обычными швами; возможно, этот эффект обусловлен появлением дополнительных центров кристаллизации в жидком металле при его вибрировании .
3. Микроструктурный анализ сварных швов показал большую структурированность и значительное сни-жение пористости «виброшвов» .
��
Рис. 4. Микроструктура шва в зоне сплавления А (сварка без вибрации)
Рис. 7. Микроструктура шва в центральной зоне F вблизи поверхности шва (сварка с вибрацией листов и электрода). Отдельные поры показаны стрелками
Рис. 6. Микроструктура шва в зоне сплавления E (сварка с вибрацией листов и электрода)
Рис. 5. Микроструктура шва в центральной зоне В вблизи поверхности шва (сварка без вибрации).В центральной части видны многочисленные поры (показаны стрелками)
теХнолоГии сварКи и реЗКи
��
общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение «агат», г. самара
сВарочные газоВые смеси на Вашем ПредПриятии
Получите дополнительную информацию по адресу: рФ, 443066, г. самара, ул. 22 Партсъезда, 52, телефоны: (846) 248-72-91, 92, сот. 8-927-710-00-10, www.npoagat.ru, e-mail: [email protected], до того как Вы примете решение
по модернизации Вашего сварочного производства
Внешний вид типовой газосмесительной станции
Внешний вид станции сжиженных газов
Являясь прогрессивной технологией, сварка в защитных газовых смесях ar+СО2 и ar+СО2+О2 широко используется многими оте-чественными производителями и зачастую является показательным фактором для заказчиков и инвесторов . Наиболее перспективными с точки зрения сочетания высоких сварочно-технологических ха-рактеристик и экономических показателей являются смеси ar+СО2 и ar+СО2+О2 . Такие смеси обеспечивают оптимальное сочетание сварочно-технологических характеристик, стоимости выполнения сварочных работ и качества сварных конструкций .
Улучшение формирования швов при сварке в смесях на основе ар-гона наблюдается в широком диапазоне режимов . Высота выпуклости шва заметно ниже, чем при сварке в углекислом газе, валик шва имеет плавный переход к основному металлу, формируется мелкочешуйчатая поверхность шва, аналогичная по внешнему виду поверхности швов, сваренных под флюсом . Благоприятная форма шва, малая высота выпуклости и пониженный уровень потерь электродного металла на разбрызгивание обеспечивают заметное уменьшение расхода электрод-ной проволоки на единицу длины шва, сводит к минимуму операцию по зачистке .
На сегодняшний день перед многими предприятиями стоит задача технического перевооружения сварочного производства — организа-ции централизованной подачи на сварочные посты углекислоты СО2, кислорода О2, сварочной газовой смеси ar+СО2 и ar+СО2+О2 . В связи с чем появляется необходимость выбора из большого числа исполнителей-поставщиков по всем видам услуг и оборудования, ведения многочисленных переговоров, трат времени на обработку и получение информации, несения рисков, связанных с поставкой ем-костного криогенного и углекислотного оборудования . Всего этого Вы можете избежать, обратившись к комплексному исполнителю услуг ООО НПО «АГАТ» (г . Самара) .
ООО НПО «АГАТ» (г . Самара) — это проектирование, производство, монтаж и пуско-наладка комплексов по централизованному обеспече-нию Вашего производства СО2, О2, а также комплексов, обеспечиваю-щих сварочные производства защитными газовыми смесями ar+СО2 и ar+СО2+О2 .
ООО НПО «АГАТ» организует демонстрацию работы газовых ком-плексов . Вы всё увидите своими глазами . Весь перечень оборудования и услуг Вы получите в одном месте, что обеспечит Вам экономию де-нежных средств и снизит Ваши риски, т . к . ООО НПО «АГАТ» сдаст Вам газовый комплекс «под ключ» . Комплекс полностью автоматизи-рован по обратной связи от количества одновременно работающих сварочных постов .
сварочные материалы
��
Состояние сырьевой базы является одним из основ-ных факторов, определяющих стабильность качества изготовления сварочных материалов . Без применения качественного сырья невозможно изготовить электро-ды, особенно специального назначения, применяющи-еся для сварки изделий нефтехимического, энергети-ческого и атомного машиностроения .
Вопросы обеспечения производства сварочных электродов качественным сырьем постоянно нахо-дятся в сфере деятельности Ассоциации «Электрод» . Благодаря активному вмешательству Ассоциации «Электрод» и других организаций удалось решить ряд проблем, связанных с поставками сырьевых ма-териалов:1 . Стабилизировались поставки силиката (калиево-
натриевого и натриево-калиевого) с Армавирского и Магнитогорского стекольных заводов, несмотря на организационные сложности и проблемы с обеспе-чением этих предприятий поташом .
2 . Обеспечена технология изготовления и налажены поставки сварочной проволоки Св .08 и Св .08А с нормальным содержанием алюминия .
3 . На протяжении нескольких лет ведутся работы по изготовлению и испытанию новых марок ферро-титана взамен марки Фти30А, которая долгие годы применялась в электродном производстве, однако в настоящее время промышленностью не выпускается . К сожалению, можно отметить, что эта проблема до настоящего времени не решена окончательно, и для изготовления сварочных электродов специального назначения приходится по-прежнему использовать ферротитан из стратегических запасов, который был изготовлен в 80-е годы XX века . Опыт показывает, что только такой ферротитан позволяет изготовить электроды требуемого качества . Но запасы не бес-предельны, и по оценке специалистов, остатки ста-рого ферротитана закончатся в течение 12–15 ме-сяцев . В связи с этим необходимо сконцентрировать усилия всех заинтересованных сторон и завершить работы по выбору новой марки ферротитана .Кроме ферротитана, изготовителей сварочных
электродов волнуют проблемы с поставками других материалов:
Мрамор. В последнее время вызывают серьезные опасения поставки мрамора, осуществляемые Коэл-гинским рудоуправлением . На протяжении многих лет успешно применялся этот мрамор для изготовле-ния сварочных электродов и флюсов, в том числе и специального назначения . Однако в конце 2006 года мы столкнулись с проблемой образования трещин на покрытии электродов марки УОНИИ-13/55 и других, содержащих более 40% мрамора в покрытии . Анализ причин образования трещин на покрытии электродов показал, что одной из основных причин является коэл-гинский мрамор, частицы которого из-за низкой проч-ности разрушаются при измельчении и превращаются в пылевидную фракцию . Большое количество пыли
Некоторые проблемы с поставками сырья для изготовления сварочных электродов специального назначения
И. М. Лившиц (Ижорский филиал ООО «Инстрэл»)
мрамора в сочетании с мелкой фракцией плавиково-шпатового концентрата Хайдарканского комбината резко увеличивает склонность электродного покрытия к трещинообразованию . Была опробована технология изготовления электродов с использованием мрамора Уфалейского и Макаровского месторождений . Первые опыты дали положительные результаты .
Двуокись титана. В состав покрытия подавляющего большинства марок высоколегированных сварочных электродов входит диоксид титана (двуокись титана) . При этом содержание двуокиси титана в покрытии электродов колеблется от 5 до 40% .
В свое время были специально разработаны техни-ческие условия на изготовление и поставку двуокиси титана марки ТСМ, предназначенной для изготовле-ния сварочных электродов . Изготовление двуокиси титана марки ТСМ было освоено на Челябинском лакокрасочном заводе, откуда двуокись и поставлялась до последнего времени . Но происходящие в стране процессы, связанные с заменой собственника пред-приятия, привели к тому, что производство двуокиси титана марки ТСМ в Челябинске прекращено, что ставит под угрозу само производство высоколегирован-ных сварочных электродов в Российской Федерации . Конечно, лакокрасочная промышленность выпускает много различных марок двуокиси титана . Но не все марки двуокиси титана можно использовать для из-готовления электродов . Была опробована технология изготовления электродов с применением двуокиси титана марок РО2 (изготовитель «Химпром», г . Сумы), РК-1 (изготовитель «Крымтитан», г . Армянск) и РК2 (изготовитель «Соликамский завод») .
Из перечисленных выше марок лучшие показатели были у марки РК-1 . Однако двуокись титана этой марки сейчас не выпускается .
Двуокись титана марки РО2 применима только для электродов, содержащих ее в составе покрытия не более 10% . При более высокой концентрации двуокиси титана в покрытии последняя плохо смачивается жид-ким стеклом, ухудшается процесс нанесения покрытия на стержень, трудно обеспечить хороший внешний вид электродов .
Использование двуокиси титана марки РК2 только начато, и об окончательных результатах говорить рано . Но главный недостаток этой марки двуокиси тита-на — ее высокая стоимость . А это намного увеличивает цены на высоколегированные электроды, которые и без того сильно выросли за счет резкого увеличения стоимости никелесодержащей высоколегированной сварочной проволоки .
Есть еще один выход . Это использование двуокиси титана зарубежного производства, например из Чехии . Однако этот путь ведет в конечном итоге к сворачива-нию отечественного производства сварочных электро-дов . Ведь если мы, производители электродов, будем закупать сырье за рубежом, то почему это не могут сделать и потребители нашей продукции? . .
сварочные материалы
�0
СВарочНые ПороШкоВые ПроВолоки
DW-��L AWS A�.�� E��T�-K�
DW-55L и DWA-55L обеспечивают высокие показатели ударной вязкости по сравнению со свойствами обычных
сварочных проволокПроволоки имеют модернизированную схему
легирования (содержание никеля 1,5%), DW-55L (для СО2) и DWA-55L (для Ar-CO2), что обеспе-чивает более высокие результаты испытаний на ударную вязкость, чем требования aWS к сва-рочным порошковым проволокам, классифици-рованным как AWS A5.29 E81T1-K2 и AWS A5.29 E81T1-K2M.
Рисунки 1 и 2 демонстрируют изменение ре-зультатов испытаний наплавленного металла полученного при сварке проволоками DW-55L и DWA-55L в зависимости от температуры испы-тания . Некоторый разброс в данных результатах испытаний происходит, поскольку образцы для испытаний при их отборе включают в себя зоны сразу нескольких проходов наложения сварного шва, в результате образцы получаются неодно-родны по своей микроструктуре изза различного
DWA-��L AWS A�.�� E��T�-K�M
теплового вложения и различных условий крис-таллизации металла после каждого сварочного прохода . В любом случае полученные результаты находятся выше уровня требований градации «5» по требованиям к постройке судов, которые предъявляют Регистр Судоходства Ллойда (lRS) и Норвежский Веритас (DNV) к характеристике ударной вязкости наплавленного металла (47 Дж для сварки в нижнем положении и 41 Дж для сварки в вертикальном положении) .
Данные СТОД-теста, демонстрирующие пороговую расчетную оценку
для потребительских свойств металла, наплавленного сварочными порошковыми
проволоками DW-55L и DWA-55L
Наиболее часто применяющийся метод измере-ния ударной вязкости (сопротивление развитию трещины) сварного соединения — это испытание на удар образцов Шарпи с острым надрезом . В до-полнение к этим испытаниям используют также другой тест, необходимый для оценки порогового
При строительстве танкеров для перевозки сжиженного газа осуществляется очень строгий контроль сварных соединений на низкотемпера-турную ударную вязкость
Сварочные порошковые проволоки обеспечивают высокие показатели испытаний на ударную вязкость при низких температурах до –60° С и высокие прочностные свойства наплавлен-ного металла. Настоящие сварочные проволоки обладают великолепными сварочнотехнологическими свойствами при сварке во всех пространственных положениях в среде СО2 или ArCO2. Применяются при строительстве оффшорных и других сооружений, работающих в условиях севера и низких температурах, а также при строительстве ледоколов и LPGтанкеров (транспортировка сжиженного газа).
сварочные материалы
��
Рис. 1. Результаты испытания на энергию удара. Образец Шарпи (острый надрез) металла,
наплавленного сварочной порошковой проволокой марки DW-55L, многопроходная сварка.
Каждое представленное на рисунке значение является средним значением по результатам трех испытаний (металлоснова BS4360-50D; удельное тепловложение 18 кДж/см (нижнее положение);
25 кДж/см (вертикальное положение); 11 кДж/см (горизонтальное положение).
Диаметр проволоки 1,2 мм, предварительный подогрев – 100° С, межпроходные температуры:
100–150° С. Защитный газ – СО2)
Рис. 3. Депозит металла, наплавленного порошковыми проволоками DW-55L и DWA-55L,
в зависимости от значений сварного тока
Рис. 4. Сварочные параметры проволоки DW-55L (диаметры проволок 1,2 и 1,4 мм)
Рис. 2. Результаты испытаний на ударную вязкость при различных температурах металла, наплавлен-
ного порошковой проволокой DW-55L (толщина свариваемого металла — 60 мм,
двухсторонняя разделка, защитный газ — 80% Ar, 20% СО2, сварка производилась в вертикальном положении, удельное тепловложение 18 кДж)
сварочные материалы
��
значения раскрытия вершины трещины в на-плавленном металле . Таким испытанием является СТОД-тест .
Требования к значениям СТОД-теста зависят от температуры, при которой работает сварная кон-струкция, условий нагружения, толщины металла и термообработки после сварки . Как показано в таблице 1, обе проволоки демонстрируют до-статочный уровень результатов СТОД-теста при низких температурах .
Высокая производительность сварки,
возможность сварки в широких диапазонах сварочных параметров являются важными
преимуществами порошковых проволок DW-55L и DWA-55L
На рисунке 3 представлена информация о де-позите наплавленного металла в зависимости от сварочных параметров для проволок диаметром 1,2 мм и 1,4 мм . Из этих данных следует, что ско-рость наплавки порошковыми проволоками выше на 10% по сравнению со скоростью наплавки
Таблица 1
Типичные данные СТОД-теста, полученные для металла, наплавленного порошковыми проволоками DW-55L и DWA-55L
(сварка велась в вертикальном положении, термообработка не проводилась)
Название проволоки (защитный газ)
Марка металла, толщина, удельное
тепловложение
Температура испытания, °С
СТОД, мм
DW55L (100% СО2)
BS4360 Gr.50D 40 мм
(среднее) 25 кДж/см–10
1,68 2,05 1,55
DWA55L(80% Ar, 20% СО2)
JIS G 3106 SM490A 60 мм
(среднее) 18 кДж/см
–360,43 0,88 0,37
–400,37 0,79
Таблица 2
Типичные показатели содержания диффузионного водорода в металле, наплавленном проволоками DW-55L и DWA-55L
(диаметр проволоки 1,2 мм, сварочный ток 280 А; испытания проводились газовым хромотографическим методом)
Название проволоки (защитный газ)
Содержание диффузионного водорода
(мл/100 г)
DW55L (100% СО2)
4,3, 4,7, 4,2, 4,6 (среднее 4,5)
DWA55L(80% Ar, 20% СО2)
4,2, 4,7, 4,6, 4,5 (среднее 4,5)
сплошными проволоками и на 68% — по сравне-нию со сварочными электродами .
На рисунке 4 представлены рекомендуемые параметры сварки, при которых достигается максимальная производительность сварки порош-ковыми проволоками марок DW-55L и DWA-55L . Диаметры проволок 1,2 мм и 1,4 мм .
Сварочные проволоки DW-55L
и DWA-55L обеспечивают низкое содержание диффузионного водорода
в наплавленном металле
Данные по содержанию диффузионного водоро-да в металле, наплавленном порошковыми проволо-ками марок DW-55L и DWA-55L, сравнимы с анало-гичными показателями для металла, наплавленного сварочными электродами основного типа .
Материал подготовлен компанией ООО «КРОН СПб»,
СПб., ул. Ставропольская, дом 10, офис 311, тел./факс 812-271-10-24; 812-217-10-31;
http: www.oerlikon.ru; е-mail: [email protected]
сварочные материалы
��
МАСТЕР-КЛАСС
А. В. Кляровский, руководитель аттестационного пункта АП-42 АНО РСЗ МАЦ
Полуавтоматическая (механизированная) сварка плавящимся электродом в защитных газах в насто-ящее время является одним из основных, широко использующихся в промышленности, методов элек-тродуговой сварки .
Достоинствами ее по сравнению с другими мето-дами электродуговой сварки являются:• повышение производительности процесса, т . е .
увеличение количества наплавленного металла в единицу времени;
• увеличение глубины провара, что позволяет уменьшить габариты сварных швов тавровых соединений и углы разделки кромок стыковых соединений и тем самым снизить количество наплавленного металла и расход сварочных ма-териалов;
• существенное уменьшение величины сварочных деформаций;
• снижение стоимости сварочных материалов, т . к . не требуются электроды и исключаются потери на огарки;
• возможность непосредственного наблюдения за дугой и формированием сварочной ванны, что при РДС затруднено наличием шлака . Это обсто-ятельство, наряду с отсутствием необходимости постоянно поддерживать длину дуги в узких пре-делах, существенно облегчает освоение процесса и снижает напряженность работы сварщика .Полуавтоматическая сварка в защитных газах
позволяет получить высокое качество сварных швов, для обеспечения чего сварщик-полуавтоматчик должен:• правильно подобрать основные технологические
параметры режима сварки (силу сварочного тока, напряжение на дуге, вылет электродной прово-локи, скорость сварки и т . д .), обеспечивающие стабильный процесс горения дуги, переноса электродного металла через дуговой промежуток и формирования сварочной ванны;
Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитных газах
• обеспечить обслужива-ние, регулировку и на-стройку подающего ме-ханизма полуавтомата, подающего шланги и го-релки (т . е . всего тракта подачи проволоки), гаран-тирующую равномерную стабильную подачу элек-тродной проволоки в зону дуги;
• обеспечить необходимое качество газовой защиты металла сварочной ванны и капель расплавленного металла, проходящих че-рез дуговой промежуток .Для того чтобы все это
выполнить на достаточном уровне, сварщик должен четко представлять физи-ческую картину процессов, происходящих в дуге и сварочной ванне, чему мы и посвятим дальнейший материал .
Перенос металла с электрода через дуговой проме-жуток в сварочную ванну является одной из важней-ших характеристик сварки плавящимся электродом в защитных газах .
Основные виды переноса электродного металла следующие:1) капельный с короткими замыканиями дугового
промежутка;2) крупнокапельный без коротких замыканий;3) перенос каплями среднего размера (диаметр капли
0,7–1,4 dэл) без коротких замыканий;4) струйный, вернее мелкокапельный .
В принципе, процесс переноса происходит следу-ющим образом: тепло, выделяющееся в дуге, после ее зажигания интенсивно расплавляет электродную проволоку, электрод быстро оплавляется, образуя промежуток (дуговой), длина которого зависит от установленного напряжения дуги . По мере роста капли отвод тепла в сторону нерасплавленной части проволоки снижается и, соответственно, снижается и скорость плавления проволоки . Объем капли растет без существенного изменения (увеличения) дугового промежутка . Если при этом масса капли превышает силу поверхностного натяжения, то она отрывается и летит в ванну, если же нет, то, т . к . скорость подачи
ПодГотовКа Кадров
Образец сварочного шва, выполненный полуавтоматом
��
проволоки остается постоянной, конец ее с каплей начинает приближаться к ванне и замыкает дуговой промежуток . Капля под действием сил поверхност-ного натяжения переходит в ванну . При этом дуга гаснет, напряжение резко падает, появляется и растет величина силы тока короткого замыкания, и, соответственно, возникает сила, сжимающая каплю (так называемый «пинч-эффект»), и образуется шей-ка между каплей и проволокой . Аксиальное усилие, возникающее при этом, ускоряет переход капли в ванну . Этому при сварке в нижнем положении спо-собствует и сила тяжести . Шейка, при прохождении тока короткого замыкания значительной величины, перегорает со взрывом . Напряжение в промежутке возрастает до величины, превышающей напряжение на дуге, и дуга загорается . Дальше весь цикл повто-ряется (см . рис . выше) .
Характер переноса (с короткими замыканиями или без) определяется, в основном, соотношением силы тока (скорость подачи проволоки) и напряже-ния на дуге (длиной дуги) .
Крупнокапельный переносОсновными силами, обусловливающими крупно-
капельный перенос, являются сила тяжести и сила поверхностного натяжения . При сварке в углекислом газе большое влияние на перенос оказывают также силы, вызываемые действием плазменных потоков в дуге и реакцией испарения металла с поверхности капли . Эти силы приподнимают каплю над ванной, оттесняют ее на боковую поверхность электрода и приводят в беспорядочное колебательное движение . Силы давления дуги, как и сила поверхностного на-тяжения, препятствуют отрыву капли от электрода, увеличивают размер капель и разбрызгивание . От-рыв капель от электрода и направление их полета определяется на малых токах, в основном, силой тяжести, а на больших – электродинамической силой . Поэтому процесс сварки с крупнокапельным переносом применим только для сварки в нижнем положении .
Кривые сварочного тока при переносе капли в полуавтоматической сварке
Крупнокапельный перенос характеризуется по-вышенным разбрызгиванием металла . При этом при процессе без коротких замыканий разбрызгивание происходит, в основном, из-за случайного вылета за пределы шва крупных капель, беспорядочно ко-леблющихся на конце электрода . При процессе с короткими замыканиями разбрызгивание происхо-дит из-за выброса капель от взрыва шейки, выброса остатка капли с электрода при повышенных токах короткого замыкания .
Перенос каплями среднего размера, в основном, наблюдается при импульсном процессе, когда име-ется возможность регулировать сброс капли за счет управления импульсами тока, т . е . в случае неста-ционарной дуги . При этом можно принудительно, независимо от силы основного тока и напряжения, задавать желаемый вид переноса металла, что поз-воляет расширить диапазон режимов и техноло-гические возможности сварки в защитных газах плавящимся электродом .
При струйном переносе жидкий металл на конце электрода вытянут в виде конуса, с конца которого отрываются мелкие капли . Оплавляющийся конец электрода также имеет конусообразную форму . Значительная доля электродного металла (до 20%) переносится в виде пара .
При этом основными являются электродинами-ческая сила, сила поверхностного натяжения и силы действия плазменных потоков . Сила тяжести относи-тельно невелика, поэтому электродный металл может переноситься в ванну при всех пространственных положениях .
Струйный перенос имеет место при сварке в инер-тных газах и в их смесях с активными газами, в том числе в смесях аргона с углекислым газом .
Минимальную силу тока, при которой наступает струйный (мелкокапельный) перенос, называют «критической силой тока» . Струйный перенос от-личается высокой стабильностью размеров капель и малым разбрызгиванием .
Как же влияют параметры режима сварки на ха-рактер переноса металла и свойства металла шва?
Характер переноса, в основном, определяется силой тока, а также его плотностью в электроде и напряжением на дуге .
Струйный (мелкокапельный) перенос при свар-ке в углекислом газе возможно получить только при очень больших плотностях тока (критическая сила тока 1 пр .=150–200 а/мм2) и, соответственно, больших скоростях подачи электродной проволоки, что практически нерационально в связи с большими объемами сварочной ванны и трудностью ее фор-мирования и удержания от стекания . Поэтому при сварке в углекислом газе используется капельный перенос с частыми короткими замыканиями, что обеспечивается при использовании электродной проволоки малых диаметров, обычно 0,8–1,4 мм .
Одним из важнейших параметров режима при этом является напряжение на дуге . С повышением
ПодГотовКа Кадров
��
Кроме вышеизложенного материала необходимо обратить внимание на следующее:1 . Сила сварочного тока зависит не только от скоро-
сти подачи проволоки, но и от ее вылета, т . е . от расстояния от торца токоподводящего наконеч-ника горелки (а вернее – от точки контакта про-волоки с наконечниками) до дуги (или сварочной ванны) . Чем меньше вылет, тем, при одной и той же скорости подачи, больше сила сварочного тока . Поэтому сварщик должен выдерживать постоян-ную величину вылета, обеспечивающую заданную силу сварочного тока и, соответственно, стабиль-ность дуги, а также не допускать использование изношенных токоподводящих наконечников, в которых нестабильна точка касания проволоки с наконечником . Величина вылета определяется еще и сохранением
достаточной степени газовой защиты ванны и, при сварке проволокой диаметром 1,0–1,2 мм, обычно принимается равной 10–15 мм .
2 . На характер переноса, помимо вышеизложенного, существенно влияет индуктивность сварочной цепи . Индуктивность оказывает влияние на ско-рости изменения параметров режима сварки при их случайных кратковременных изменениях . Так, при коротких замыканиях с увеличением индук-тивности уменьшается скорость нарастания тока короткого замыкания, а с уменьшением – уве-личивается с соответствующими последствиями: нарушением стабильности процесса горения дуги, повышением разбрызгивания и т . п .В последнее время на современных источниках
питания для полуавтоматической сварки появилась возможность изменять величину индуктивности, и сварщик имеет возможность подобрать (обычно опытным путем при настройке режима) необходи-мую ее величину . На старых моделях источников такая возможность не предусматривалась .
Стабильность процесса горения дуги, переноса металла и, соответственно, качество сварного шва, при правильно подобранных режимах сварки, в значительной мере зависят от настройки подающего механизма полуавтомата и всего тракта подачи про-волоки: от подающих роликов до токоподводящего
напряжения длина дуги (при постоянной скорости подачи проволоки) и размер капель увеличивается, а частота их перехода в ванну уменьшается . Весь цикл роста капли до короткого замыкания возрас-тает, уменьшается количество коротких замыканий, увеличивается время нахождения капли в зоне высоких температур и, соответственно, выгорание легирующих элементов, газонасыщение и окисле-ние металла, что ведет к снижению механических свойств металла сварного шва, кроме того, сущес-твенно увеличивается разбрызгивание .
При подборе режимов следует выбирать мини-мально необходимое напряжение, соответствующее диаметру электрода и силе сварочного тока (скорости подачи электродной проволоки) .
При этом должен обеспечиваться стабильный процесс горения дуги, при котором длина дуги ви-зуально воспринимается как постоянная, перенос капель неразличим, разбрызгивание минимальное, звук дуги равномерный .
С увеличением силы сварочного тока (или ско-рости подачи проволоки, от которой, в основном, и зависит сила тока) при постоянном напряжении частота перехода капель в ванну (число коротких замыканий) увеличивается, а размер их сначала уменьшается, а затем, при больших величинах силы тока, увеличивается .
Сила тока, или скорость подачи проволоки, уста-навливается по диаметру проволоки, который вы-бирается в зависимости от толщины свариваемого металла .
Переход с обратной полярности на прямую (ми-нус на электроде) приводит к увеличению размеров капли, увеличению длительности ее пребывания в дуговом промежутке, повышению скорости плав-ления проволоки .
Значительная скорость плавления проволоки и беспорядочные колебания крупных капель ведут к большему разбрызгиванию, при одновременном уменьшении глубины проплавления основного ме-талла . В целом же закономерности процесса перено-са остаются теми же, что и при сварке на обратной полярности .
По вышеприведенным закономерностям сварка на прямой полярности применяется, в основном, при наплавочных работах или, например, при заварке дефектов литья, когда требуется большое количество наплавленного металла при минимальной глубине проплавления .
В последнее время все большее распространение получает полуавтоматическая сварка в смесях ар-гона и углекислого газа состава 5–20% углекислого газа и 95–80% аргона . В этом случае уменьшается величина критического тона, перенос металла ста-новится струйным (мелкокапельным) без коротких замыканий .
Струйный перенос отличается высокой стабиль-ностью размеров капель и горения дуги, минималь-ным разбрызгиванием .
Сварка с газовой защитой ванны
ПодГотовКа Кадров
L — величина вылета проволоки1 — токоподвод2 — изделие (свариваемая деталь)3 — сварочная дуга4 — сварочная проволока5 — газовое сопло6 — поток защитного газа7 — сварочная ванна
��
наконечника . При этом основное требование – это стабильно-постоянная скорость подачи и надежный контакт проволоки с токоподводящим наконечником горелки, в котором и происходит съем тока с нако-нечника на проволоку .
Для обеспечения этого необходимо, чтобы: • при установке подающего шланга в зажим пода-
ющего механизма обеспечивалась соосность вы-ходящей из роликов проволоки и входной втулки шланга, а также минимальное расстояние от конца втулки до выхода проволоки из роликов;
• внутренняя спираль подающего шланга пери-одически промывалась для удаления скапли-вающихся в ней загрязнений и металлической стружки . Обычно для этого в спираль заливается растворитель и продувается сжатым воздухом с соблюдением правил пожарной безопасности;
• степень поджатия подающих роликов обеспечива-ла необходимое сцепление роликов с проволокой . При слабом поджатии ролики будут проскальзы-вать по поверхности проволоки, не обеспечивая стабильной скорости ее подачи, а при чрезмерном поджатии будут деформировать проволоку, пе-регружая мотор подающего механизма и снимая стружку;
• при сварке не допускалось резких перегибов по-дающего шланга;
• диаметр канавки роликов и внутренний диаметр токоподающего наконечника соответствовали диа-метру электродной проволоки . Обычно на роликах
и наконечниках имеется маркировка с указанием этого диаметра . При износе токоподающего нако-нечника больше допустимого предела, определя-емого по нарушению стабильности горения дуги при всех остальных выдержанных параметрах, он должен быть заменен .
• намотка проволоки на кассете была рядной, а проволока – выправлена . При выходе из токопод-водящего наконечника проволока на расстоянии большем, чем вылет, не должна отклоняться от осевой линии и скручиваться в спираль .На проволоке не допускаются местные изгибы и
скрутки . Поверхность проволоки должна быть чис-той, без следов загрязнений, ржавчины, окалины, отслоений слоя омеднения и т . д .
Качество и свойства сварных швов в большой степени зависят от качества газовой защиты непос-редственно сварочной ванны и, особенно, зоны дуги и переноса металла от окружающего атмосферного воздуха, состоящего, в основном, из азота и кисло-рода и, в меньшей степени, водорода .
Эти газы очень хорошо растворяются в жидком расплавленном металле, и поэтому капли жидкого металла, находясь какое-то время в зоне высоких температур, до предела насыщаются ими (при не-достаточной защите) . В момент кристаллизации металла сварочной ванны растворимость газов резко уменьшается, и они начинают выделяться в виде пузырьков . Так как ванна кристаллизуется очень быстро, то эти пузырьки не успевают всплыть на поверхность и остаются в шве в виде дефектов-пор . Кроме того, повышенное содержание газов в метал-ле, а особенно водорода, снижает его механические свойства, такие как прочность, пластичность, ударная вязкость, повышая хрупкость .
Отсюда следует, что газовая защита зоны дуги и ванны должна быть идеальной. Как это обеспе-чить?
1 . Защитный газ (углекислый, или смесь) должен удовлетворять требованиям соответствующих ГОС-Тов на сварочный углекислый газ или смеси . Не допускается использование пищевой углекислоты, содержащей большое количество влаги и других примесей .
Баллон с газом должен иметь паспорт, в котором указывается состав газа .
2 . Качество газовой защиты зависит от характера истечения газа из сопла горелки . Расход газа дол-жен быть оптимальным, обеспечивающим плавное струйное (так называемое «ламинарное»), достаточно жесткое истечение газа из сопла, без завихрений и подсоса воздуха . Слишком малый расход не обес-печит достаточной защиты, и к тому же струя газа может сдуваться сквозняками и восходящими пото-ками горячего воздуха .
Слишком большой расход приведет к завихрению струи газа на выходе из сопла и к подносу воздуха в зону газовой защиты .
ПодГотовКа Кадров
Мультисистема «Plus 401 W»
��
Завихрению газа способствуют брызги металла на внутренней поверхности сопла, поэтому оно должно периодически очищаться от них .
Оптимальный расход газа при обычно используе-мых соплах с внутренним диаметром 12–20 мм дол-жен находиться в пределах 10–15 л/мин . При этом, при сварке тавровых соединений, для обеспечения качественной защиты требуется меньший расход, чем при сварке стыков .
Особо следует обращать внимание на чистоту поверхности распылителя, на чистоту отверстий, через которые газ подается под сопло . Эти мелкие отверстия, расположенные по окружности на рас-пылителе, всегда должны быть чистыми . Если даже одно из них (обычно их четыре штуки по диаметру распылителя) забьется брызгами или копотью, то газовая защита будет нарушена .
3 . Большое влияние на качество защиты оказывает расстояние от нижнего среза сопла до поверхности свариваемых кромок . Чем оно больше, тем хуже качество защиты . Сварщик должен постоянно вы-держивать это расстояние в пределах 15–25 мм, при этом срез токоподающего наконечника должен находиться на уровне среза газового сопла, или быть утоплен на 2–5 мм внутрь .
При сварке тавровых соединений допускается выдвижение его на 2–5 мм за срез сопла .
4 . Напряжение на дуге (или длина дуги) влияет на качество газовой защиты .
Чем выше напряжение (длиннее дуга), тем, естес-твенно, менее надежна защита .
5 . Наклон горелки также отражается на газовой защите . Наилучшее качество защиты обеспечива-ет положение горелки «углом вперед» с наклоном 15–30° . Однако при этом затрудняется наблюдение за дугой и ванной . Поэтому обычно сварку выпол-няют «углом назад» с наклоном горелки под углом 5–20° к вертикали . При этом обеспечивается удов-летворительное качество защиты, увеличивается глубина проплавления и улучшается формирование валика .
Для получения широкого валика допускаются по-перечные колебания электрода с размахом не более внутреннего диаметра сопла горелки .
Сварка «углом вперед» используется для металла малых толщин и при сварке в вертикальном поло-жении «снизу вверх» .
В начале сварки, перед зажиганием дуги, газовые шланги должны быть продуты газом для вытеснения из них воздуха . В современных полуавтоматах эта процедура предусмотрена циклом работы, при этом время продувки может регулироваться сварщиком в широких пределах в зависимости от длины шлан-гов, их внутреннего диаметра и длительности пере-рыва в работе . При выключении дуги, для защиты остывающей ванны должна быть предусмотрена задержка выключения газа, входящая в цикл работы полуавтомата, длительность которой также может регулироваться сварщиком .
В заключение остановимся еще на двух харак-терных особенностях полуавтоматической сварки тонкой электродной проволокой в защитных газах:1 . В отличие от ручной дуговой сварки толстопок-
рытыми электродами, где, вследствие низкой плотности тока в электроде, образуется широкая (но неглубокая) сварочная ванна, при невысокой скорости плавления электрода, при сварке тонкой проволокой (диаметром 0,8–1,4 мм) в защитных газах плотность тока в электроде велика . Тепловая энергия, вводимая дугой в свариваемый металл, концентрируется на небольшой площади, обес-печивая глубокое, но узкое проплавление, т . е . сварочная ванна имеет при значительной глубине небольшой диаметр поверхности . В то же время скорость расплавления проволоки, опять-таки вследствие высокой плотности тока, велика . При задержке дуги на одном месте расплавленный электродный металл может заливать ванну и натекать на нерасплавленный основной металл вокруг нее, приводя к несплавлениям . Во избе-жание этого дефекта, характерного для сварки тонкой проволокой, сварщик должен вести дугу по передней границе сварочной ванны, опережая ее и проплавляя основной металл .На это обстоятельство следует особое внимание
обращать при переучивании сварщиков-ручников (привыкших останавливать дугу на свариваемых кромках для обеспечения большего провара) на по-луавтоматическую сварку .2 . Зажигание дуги при полуавтоматической сварке
производится с помощью короткого замыкания, при этом стабильная дуга устанавливается после нескольких циклов короткого замыкания .
Если электродная проволока в момент начала сварки подается со скоростью, соответствующей основному режиму сварки, то дуга зажигается со значительным разбрызгиванием и с дефектами формирования в месте зажигания . Это не имеет особого значения при многопроходной сварке, когда предыдущие проходы перекрываются пос-ледующими, однако при однопроходной сварке (в основном, при сварке тонкого металла) это обстоятельство требует последующей зачистки и, соответственно, увеличивает трудоемкость .
Для устранения этого недостатка современные полуавтоматы имеют так называемую функцию «мягкого старта», обеспечивающую пониженную скорость подачи проволоки в момент зажигания дуги с последующим ее автоматическим повы-шением до нормальной . Длительность периода «мягкого старта» может регулироваться сварщи-ком предварительно в зависимости от диаметра применяемой проволоки, рода защитного газа, используемых режимов сварки и т . д .
Сварщик, работающий на полуавтомате, об этом должен знать и уметь пользоваться упомянутой системой .
ПодГотовКа Кадров
��
СвАРщиКи САнКТ-ПЕТЕРбуРгА — ПионЕРы СвАРного КоРАбЛЕСТРоЕния
Р. Ю. Воронин
(иСТоРичЕСКий очЕРК)
Развитие сварочного производства потребовало рез-кого увеличения количества инженеров-сварщиков . По решению Правительства, в 1952–1953 годах, со старших курсов из различных технических и машиностроитель-ных ВУЗов страны в Ленинградский Политехнический институт им . М . И . Калинина были призваны студенты в дополнительные группы для последующего обуче-ния по специальности «сварочное производство», при этом многие из них впоследствии успешно трудились в судостроении . Это решение существенно исправило дефицит квалифицированных инженеров в сварочном производстве .
В 1955–1956 годах в ЦНИИ ТС, с использованием оборудования, созданного в Институте электросварки им . Е . О . Патона, были проведены исследования по отработке технологии вертикальной дуговой (а впо-следствии и электрошлаковой) сварки под флюсом и исследованию свойств сварных соединений . Эти рабо-ты, проведенные с участием Э . Н . Лаансона и А . В . Ни-конова, позволили начать внедрение автоматической вертикальной сварки с принудительным формирова-нием швов стыковых монтажных соединений корпусов судов большого водоизмещения толщиной 12–30 мм . Одновременно Б . А . Кохом, В . П . Сащенко, А . С . Чубу-ковым были проведены всесторонние исследования по автоматической электрошлаковой сварке крупногаба-ритных изделий судового машиностроения массой до 80 тонн типа штевней, баллеров рулей, судовых валов и др . Электрошлаковая сварка особенно эффективной оказалась при изготовлении изделий сварно-литой конструкции, в частности судовых гребных винтов из стали марки 1Х14НДЛ, большая работа была прове-дена на СМП инженерами Сащенко В . П ., Севастьяно-вым А . С . по электрошлаковой сварке стали iX18H9t
Продолжение, начало в № 2, 2007
толщиной 40 мм без последующей термообработки . Эта работа позволила существенно ускорить изготовление баков ЖB3 .
К 1960 году были практически завершены исследова-ния способов сварки под флюсом, результаты которых получили широкое применение в отрасли, и дальнейшее развитие способа получило в новых средствах механи-зации процесса сварки .
Ленинградские инженеры-сварщики внесли значи-тельный вклад в разработку технологии и оборудования для тепловой резки сталей . Первенец отечественного стационарного газорезательного оборудования, маши-на 18РА-1, был разработан еще в 1948 году, при этом копирование конфигурации изделий осуществлялось по шаблонам, выполненным в натуральную величи-ну вырезаемой детали . Разработка методов точного черчения и технологии газовой резки на стандартных машинах позволили в начале 1950-х годов поставить задачу создания газорезательных машин, работающих по масштабным чертежам . Следует отметить при этом, что ведущие зарубежные фирмы — изготовители газо-резательного оборудования в то время пошли по пути создания газорезательной техники, работающей по изображению негатива-снимка чертежа раскроя .
В 1954 году были начаты работы по проектирова-нию газорезательной машины нового типа, которая работала бы с помощью фотокопировальной системы, непосредственно по чертежу раскроя (копир-чертежу), выполненному в масштабе 1 : 10 . Такое решение обеспе-чило относительную простоту и высокую надежность работы системы управления и машины . В том же году были разработаны и изготовлены несколько образцов машин МДФКС (масштабно-дистанционная фотокопи-ровальная система), которые внедрялись на ряде пред-приятий отрасли . В работе участвовали конструкторы Ф . Л . Гусяцкий, Н . И . Говоров, С . А . Воеводин и др . Од-ним из ветеранов, вложившим много труда в создание систем программного управления, является К . Л . Штюр-мер . Еще в 1955 году, когда на предприятиях начали появляться первые машины типа МДФКС, он первым осуществлял их наладку и внедрение . Газорезательная машина с фотокопировальным управлением МДФКС и ее дальнейшая модификация МГФКА хорошо заре-комендовали себя в производственных условиях, и с середины 1950-х годов их широко применяли как на судостроительных заводах, так и в других отраслях народного хозяйства . Неразрывно связаны с историей создания систем управления газорезательных машин имена таких высококвалифицированных, преданных своему делу специалистов, как В . В . Адамсон, А . Н . По-
страницы истории
АСУ-138, первый автомат для приварки набора к полотнищам
��
пов, Н . Н . Лущинский, А . С . Гусев, В . И . Максимова, В . И . Назимов, Ю . В . Дудников . В дальнейшем была спроектирована машина «Зенит», получившая высо-кую оценку в судостроительной отрасли . В создание ее много труда вложил опытный инженер Р . Д . Шарапов . Оптико-электронная часть разрабатывалась Б . Ф . Ша-ховниным и Л . З . Рубинштейном под руководством А . Я . Рубина .
Большое значение для коренного усовершенство-вания процессов обработки металла и повышения технического уровня корпусообрабатывающего про-изводства имела разработка технологии плазменной резки и оборудования с числовым программным уп-равлением (ЧПУ) для этого процесса . Впервые в СССР эта разработка была выполнена и доведена до производ-ственного внедрения в 1958–1964 годах специалистами сектора тепловой резки ЦНИИ ТС В . П . Доброленским, Н . Н . Сычевым, Ю . М . Гусельниковым, В . А . Касатки-ным и др . В 1963–1964 годах конструкторами ЦНИИ ТС при активном творческом участии специалистов-тех-нологов была спроектирована первая плазморежущая машина с ЧПУ «Кристалл» . Опытный образец машины был изготовлен в 1964 году и внедрен на Херсонском судостроительном заводе . Данная разработка позволила опередить по промышленному применению автомати-зированной плазменной резки передовые капиталисти-ческие страны примерно на 10 лет .
Значительный вклад внесен ленинградскими свар-щиками в разработку новых неразрушающих методов контроля сварных швов . В 1950-х годах Б . Г . Колендой проводилась разработка электромагнитного метода контроля, и была разработана конструкция прибора МД-138 . Главным недостатком этого метода оказалась трудность распознавания качественного характера обнаруживаемых дефектов (пор, шлаковых включе-ний, трещин и др .), которые в разной степени влияют на работоспособность сварных соединений, в связи с чем электромагнитная дефектоскопия не получила достойного применения в судостроении . У разрабо-танного в это же время, с участием И . С . Школяра, ультразвукового метода контроля более удачная судьба, так как он позволял обнаруживать такие дефекты в сварных соединениях, как тонкие трещины, отслоения и несплавления, которые не могут быть обнаружены другими методами контроля, в частности рентгено-графированием . Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) после усовершенствования аппаратуры и доработки техники применения успешно используется при конт-роле ответственных сварных соединений до настоящего времени .
В 1950–1960 годах в Институтах и на предприятиях Ленинграда начинают исследоваться различные спосо-бы сварки в защитных газах . Осваивается дуговая свар-ка постоянным током неплавящимся вольфрамовым электродом в аргоне, а также плавящимся электродом в аргоне и гелии коррозионностойких сталей, дуговая сварка переменным током неплавящимся вольфрамо-вым электродом в аргоне алюминиевых сплавов, дуго-вая сварка угольным неплавящимся электродом меди и медных сплавов . Освоение сварки в защитных газах
представляло в то время серьезные трудности, связан-ные с отсутствием в промышленности соответствующей газоизмерительной аппаратуры, например расходоме-ров, ротаметров и др . Не существовали отработанные конструкции сварочных горелок, и каждое предприятие или институт разрабатывали и изготавливали свою конструкцию . Было необходимо наладить производство инертных газов требуемой чистоты в нужных промыш-ленности количествах .
В 1952 году «ЦНИИТМАШем» создается способ сварки в углекислом газе, что позволило решить про-блему механизации сварки при выполнении швов во всех пространственных положениях . Сварщиками-су-достроителями Ленинграда в 1956–1960 годах иссле-довалась техническая возможность и экономическая целесообразность полуавтоматической сварки в СО2 (применительно к корпусным сталям для стыковых и тавровых соединений, выполняемых во всех простран-ственных положениях) . Комплекс работ, выполненных А . А . Григорьевым, М . Р . Шраерманом, А . С . Никоно-вым, Э . Н . Лаансоном и др . по исследованию механи-ческих свойств, коррозионной стойкости, склонности к трещинообразованию, а также исследование сани-тарно-гигиенических условий при сварке в углекислом газе позволили получить положительные результаты и выпустить для предприятий нужные им руководящие технологические материалы .
Одновременно с широким распространением полу-автоматической сварки в углекислом газе непрерывно проводились исследовательские и опытно-конструк-торские работы по совершенствованию сварочного оборудования для сварки в СО2, расширению области ее применения за счет освоения сварки новых материалов и конструкций . К числу таких разработок относится: создание при участии Ф . Л . Гусяцкого, Б . К . Смирнова, М . М . Морошека и др . полуавтомата «Гранит» и поста «Нева» для полуавтоматической сварки стальных кон-струкций в СО2 . Сварка в защитной среде углекислого газа стала широко применяться на всех предприятиях судостроительной отрасли .
Постановлением правительства «О проектировании и строительстве объекта 627» от 09 сентября 1952 г . началось в нашей стране атомное судостроение . За-кладка субмарины проекта 627 («Ленинский комсомол») 24 сентября 1954 г . на заводе № 402 (сейчас ПО «Сев-маш») в городе Северодвинске положила начало строи-тельства в нашей стране атомного подводного флота . Этому событию предшествовали большие работы по освоению сварки изделий с новыми требованиями . Инженеры-сварщики ЦНИИ «Прометей» М . З . Пого-рельская, Т . И . Иванова, Э . А . Рохлин, М . С . Друскин и др . провели широкие исследования по сварке атомной паропроизводительной установки (АППУ) — реак-тора, парогенераторов, трубопроводов, элементов биологической защиты . Требовалось решить вопросы обеспечения необходимой длительной прочности и коррозионной стойкости сварных соединений в усло-виях их длительной работы при высокой температуре и нейтронном облучении . Сварные соединения должны были сохранять абсолютную герметичность в процес-
страницы истории
�0
режимов сварки, была внедрена в производство авто-матическая сварка стали марки 1Х18Н9Т проволокой марки Св-08Х19Н11М3 под флюсом марки 48-ОФ6 . Многие процессы сварки были осуществлены при строительстве ледокола впервые . Так, с участием В . Н . Тимофеева и В . Р . Абрамовича была выполнена сварка толстостенных медных электрошинопроводов угольным электродом в азоте и аргонодуговая сварка на флюсовой подушке приемных патрубков забортной воды Ду 800 мм из листового медноникелевого сплава марки МНЖ5-1 .
К окончанию постройки нашей первой атомной суб-марины и первого атомного ледокола в 1959 году был накоплен богатый опыт, позволивший приступить к разработке долгосрочного плана создания атомоходов разного назначения .
28 августа 1958 года вышло постановление пра-вительства «О создании новой скоростной атомной подводной лодки, энергетических установок нового типа и развитии научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ» . Этим поста-новлением предписывалось в 5–6 лет сделать все необходимое для создания атомных силовых установок с уменьшенной в 1,5–2 раза массой, обеспечивающих двойное повышение подводной скорости, а также ма-териалов, позволяющих в 1,5 раза увеличить глубину погружения .
Строительство субмарины проекта 661 водоизме-щением 5200 т ., глубиной погружения 400 м, впервые в мире изготовленной из титановых сплавов, было по-ручено северодвинскому заводу № 402, который начал подготовку к нему в 1959 году с обучения рабочих и создания опытного участка для освоения сварки корпус-ных деталей из титанового сплава . В 1961 году в ЦНИИ «Прометей» создали сплав 48-ОТ3 с пределом текучести не менее 60 кГс/мм2 и разработали технологию изготов-ления крупных листов толщиной до 60 мм, профилей, поковок, фасонных отливок и вместе со специалистами ЦНИИ ТС технологию ручной, полуавтоматической и автоматической сварки . Строительство титановой лодки дало мощнейший толчок развитию сварки в инертных газах . Инженеры ЦНИИ ТС В . С . Головчен-ко, В . В . Долгоруков, А . А . Григорьев, В . Ф . Гуштаб, П . Н . Новохатный, А . Н . Смирнова и др . совместно с конструкторами Ф . Л . Гусяцким, В . Д . Могилевцевым, А . К . Линдерманом, С . А . Воеводиным, В . А . Ершовым, Н . В . Говоровым, В . В . Кувакиным, Б . К . Смирновым, Г . М . Рудницким, М . М . Морошиком и др . создали це-лый комплекс уникального оборудования, многое из которого было признано изобретением . Были разра-ботаны сварочные горелки для ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, снабженные спе-циальными газозащитными приставками для защиты инертным газом металла шва и околошовной зоны, и созданы пост для ручной аргонодуговой сварки титана ПРС-3 и пост ПРС-5, который являлся безбалластным аналогом поста ПРС-3 . Для сварки стыковых сварных соединений в нижнем положении был разработан сварочный автомат АДС; для сварки угловых соеди-нений — сварочный автомат АСУ-5; для вертикальной
страницы истории
се их эксплуатации . Было необходимо разработать технологию сварки и исследовать работоспособность разнородных сварных соединений аустенитных хро-моникелевых сталей с перлитными . Были разработаны новые методы контроля сварных соединений: на гер-метичность — с помощью гелиевого течеискателя и на сплошность — посредством капиллярной дефектоско-пии и методом люминисцентного контроля .
Значительные работы были выполнены Л . В . Грищен-ко, В . П . Барышниковым, А . В . Барановым, В . И . Петры-киным при участии сварщиков завода В . А . Аввакумова, М . С . Меркеля и др . по отработке технологии сварки новой стали с повышенными прочностными свойст-вами, обеспечивающей увеличение глубины погру-жения подводной лодки . При решении этих вопросов и проверке работоспособности сварных соединений большую роль играли поставленные впервые в широком объеме испытания опытных натурных отсеков лодок в специально созданных док-камерах . Испытания под-твердили высокую работоспособность сварных соеди-нений из новой стали АК-25 при принятой технологии сварки кораблей .
Практически одновременно с созданием атомного подводного флота проводилась разработка гражданских судов с атомной энергетической установкой . С интерва-лом менее двух лет на «Адмиралтейской верфи» 17 июля 1956 года было заложено первое в мире надводное судно с атомной энергетической установкой, первенец атом-ного ледокольного флота ледокол «Ленин» . Атомный ледокол предназначен для борьбы со льдами в самых тяжелых условиях, поэтому его корпус должен быть особенно прочным . В ЦНИИ «Прометей» специально для ледоколов были разработаны новые высокопрочные марки сталей АК-27 и АК-28, обладающие повышенной ударной вязкостью и сопротивляемостью распростра-нению трещин при низких температурах, а также была разработана технология их сварки . В начале постройки ледокола первые секции сваривались вручную, но после большого количества опытов усилиями инженеров-сварщиков завода М . М . Мацова, А . И . Шведчикова, Н . И . Бухбиндера, Б . М . Каждана совместно с инжене-рами ЦНИИ «Прометей» В . В . Ардентовым, Л . В . Гри-щенко, Т . И . Синельщиковым, была успешно освоена автоматическая сварка под слоем флюса . В конструкции (АППУ) ледокола и системе биологической защиты (БЖВЗ) было применено большое количество листов аустенитной хромоникелевой нержавеющей стали, которая не режется газовой кислородо-ацетиленовой резкой и требует трудоемкой механической обработ-ки . Инженеры завода Б . И . Смирнов и Г . М . Шнейдер сконструировали и изготовили оригинальный газоф-люсовый аппарат, использующий при газовой резке железный порошок, с помощью которого производи-тельность труда при резке «нержавейки» увеличилась в несколько раз . По утвержденной технологии сварку конструкций из нержавеющей стали предусматри-валось выполнять вручную . Совместными усилиями инженеров ЦНИИ «Прометей» К . В . Младзиевского и завода К . И . Жильцовой и Н . Н . Стома, после проведе-ния большого количества экспериментов по отработке
��
сварки стыковых швов по щелевой разделке — сва-рочный автомат «РИТМ»; для вертикальной наплавки усиления шва — сварочный автомат «ТЕМП», который применялся после сварки стыков автоматом «РИТМ» . Все эти сварочные автоматы были снабжены спе-циальными газозащитными камерами, изолирующими сварочную ванну и прилегающую околошовную зону защитным газом от вредного воздействия окружаю-щего воздуха . Успешному внедрению данных разра-боток способствовали инженеры завода А . Я . Лейпурт, Ю . Д . Кайнов и др .
Преодолев целый ряд трудностей, связанных с осво-ением производства нового весьма капризного матери-ала и изготовления из него сложнейших корабельных конструкций, первая в мире титановая подводная лодка в декабре 1969 года была передана флоту в опытную эксплуатацию . Уместно отметить, что эта субмарина установила мировой рекорд скорости в подводном по-ложении равный 42,5 узлам . Конечно, строительство таких кораблей обходится недешево, и недаром ее прозвали «золотая рыбка», однако серьезный анализ свидетельствует, что стоимость титана не превышает 30% от стоимости всех затрат . Строительство этой лодки стимулировало выполнение программы резкого подъема подводного флота, а спроектированная атом-ная энергетическая установка послужила прототипом подобных агрегатов следующего поколения .
Активно в 1960–1966 годах проводились в судо-строении работы по механизации трубосварочного производства . Исследования, выполненные инжене-рами В . Н . Тимофеевым, А . С . Чубуковым, В . А . Яков-левым, М . Д . Тюльковым, В . И . Андреевым и др ., позволили разработать технологию сварки стыков труб из хромоникелевых нержавеющих сталей без подкладных колец, что позволило существенно повы-сить коррозионную стойкость сварных соединений, сопротивляемость циклическим нагрузкам и уве-личить их эксплуатационную надежность, а также разработать требования к трубосварочному оборудо-
ванию . Конструкторами ЦНИИ ТС Ф . Л . Гусяцким, С . А . Воеводиным, В . А . Ершовым, Г . М . Рудницким и др . был разработан сварочный автомат АСТ для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом сты-ков труб, содержащий серию из пяти типоразмеров орбитальных сварочных головок . В это же время ин-женерами-сварщиками Р . Ю . Ворониным, А . Б . Чирье-вым вместе с конструкторами В . Д . Могилевцевым, Н . В . Говоровым, С . М . Голощаповым и др . для сварки
страницы истории
Автомат для сварки патрубков АСП-360 с пультом управления
Сварочная головка АСПР-1 на испытаниях
Дистанционная сварка патрубков автоматом АСПР-1 с пульта управления
с использованием телевизора
��
в стесненных условиях неповоротных стыков главных патрубков новых атомных энергетических установок был разработан сварочный автомат АСП-360 . Сварка производилась плавящимся электродом в смеси инерт-ных газов аргона и гелия, что позволило осущест-вить орбитальную сварку стыка патрубков во всех пространственных положениях благодаря процессу переноса электродного металла в режиме коротких замыканий дугового промежутка . Несколько позже сварочный автомат был снабжен телевизионной передающей камерой, разработанной А . Б . Войцехов-ским, Б . В . Меренковым, А . П . Журишкиным и др ., для наблюдения и управления процессом сварки . Этот сварочный автомат, получивший название АСПР-1, был предназначен для дистанционной сварки патруб-ков при ремонте АППУ в условиях неблагоприятной радиационной обстановки .
К крупным достижениям научно-технической дея-тельности в области сварки следует также отнести решение проблемы сварки конструкций из алюмини-евых легких сплавов . Ф . И . Раздуем, В . П . Ситаловым, Т . А . Горлович и др . были разработаны технологиче-ские процессы сварки стыковых и тавровых соеди-нений из алюминиевых сплавов толщиной до 100 мм при помощи автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сварки плавящимся электродом и руч-ной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом . Для этих целей были модернизированы сварочные автоматы и создан полуавтомат в ранцевом вариан-те «Спутник» . В 1961–1965 годах была разработана оригинальная технология полуавтоматической сварки плавящимся электродом в защитных газах алюмини-евых сплавов со сталью через промежуточную биме-таллическую вставку, что позволило решить проблему приварки судовых надстроек из алюминиевых сплавов к стальным судовым корпусам .
При участии В . П . Бочкарева получили дальней-шее качественное развитие технологии контактной сварки судовых конструкций из алюминиевых спла-вов, точечной сварки по клею КС-609, технология контактной стыковой сварки якорных цепей взамен литых и др .
Наряду с широким распространением полуавто-матической сварки в углекислом газе проводились интенсивные научно-исследовательские и опытно- конструкторские работы по совершенствованию процесса и расширению области его применения . В 1966–1968 годах А . В . Никоновым, Б . Г . Валовым и др . была разработана технология автоматической сварки в углекислом газе и создан автомат АСУ-6 для сварки швов в нижнем положении, а также разработана тех-нология автоматической вертикальной сварки стыко-вых соединений с принудительным формированием швов .
Строительство крупнотоннажных судов и примене-ние крупногабаритных, стальных листов для корпусов судов, а также разработка комплексной механизации изготовления судовых корпусных конструкций вы-двинули перед сварочным производством ряд задач, связанных с необходимостью создания новых эффек-тивных технологий сварки . К ним относится автомати-
ческая, односторонняя сварка с двухсторонним фор-мированием швов плоских полотнищ без их кантовки . В 1969–1970 годах А . В . Никоновым, Б . Г . Валовым, Н . В . Говоровым, Г . М . Рудницким, М . А . Душиным и др . была создана технология сварки, автомат «Мир» и стенды для автоматической сварки стыковых соедине-ний толщиной до 32 мм на флюсомедной подкладке, а позже для аналогичных целей разработаны технология и автомат «Бриг» для сварки на скользящем медном ползуне . Для приварки судового набора к полотнищам были созданы сборочно-сварочные агрегаты, обеспе-чивающие одновременную приварку набора с двух сторон, а также установки «Волна» для одновремен-ной автоматической приварки под флюсом четырех ребер жесткости с двух сторон восемью сварочными головками .
Таким образом, десятилетие 1960–1970 годов мо-жет быть охарактеризовано как весьма продуктивный период освоения сварки новых судостроительных ма-териалов и конструкций, решения проблемы механи-зации процессов на основе разработки и применения способов и технологии сварки в защитных газах и под флюсом . С учетом выполненных исследований в предшествующие годы были изучены и установлены основные закономерности поведения различных судо-строительных материалов при их сварке, изучено вли-яние легирующих элементов в основном и сварочном материалах на химический состав, структуру и механи-ческие свойства металла сварных швов и соединений . Установлено влияние режимов, техники и технологии сварки на устойчивость процесса, на качество формиро-вания сварных швов и работоспособность соединений при различных видах нагрузок .
К 1970 году проблема сварки судостроительных металлов и механизации сварки конструкций из ме-таллических судостроительных материалов перестала существовать . Созданный ленинградскими сварщиками комплекс технологических процессов сварки и свароч-ного оборудования обеспечивал изготовление любых сварных судовых конструкций .
Сварочный автомат «Мир-2»
страницы истории