Анализ технологичности конструкции.

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

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

- свариваемости материалов, из которых изготавливаются соединяемые детали;

- конфигурации, числу, расположению и протяженности сварных швов;

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

- возможности подхода в зону сварки сварочных головок, электродов;

- возможности подхода для сборки и демонтажа съемной сварочной оснастки;

- возможности визуального осмотра и контроля сварных соединений;

- обоснованности технических требований чертежа - допускам по основным размерам, контролируемым после сварки, технологическим припускам на обработку и т.п.;

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

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

 

 

Оценивая конструкцию с этих позиций можно отметить следующее:

· рассматриваемая конструкция изготовлена из сплава АмГ6, который имеет хорошую свариваемость.

· конструкция содержит минимально необходимое количество сварных швов, протяженность их минимально возможная, пересечения их отсутствуют. Расположение сварных швов не затрудняет доступа к ним сварочных головок, электродов и инструмента; не создает затруднений для сборки и монтажа съемной сварочной оснастки, осмотра, инструментального контроля, устранения дефектов сварки, если это необходимо.

· большое значение на качество сварки оказывает соотношение толщин соединяемых деталей. В рассматриваемой конструкции толщины деталей одинаковые, что является наиболее благоприятным обстоятельством. Все свариваемые соединения деталей изделия относятся к категории соединений стыкового типа, наиболее предпочтительного. Такие соединения при сварке плавлением наиболее технологичны. Они имеют высокую прочность, как при статических, так и при переменных нагрузках, что обуславливает их широкое применение их в конструкциях.

· Следует отметить, что несложная форма изделия, его габариты допускают применение стандартного сварочного оборудования (автоматов, сварочных манипуляторов и стендов)

Проведенный анализ конструкции корпуса позволяет сделать вывод о том, что он технологичен.

 

Выбор и обоснование способа сварки.

Важным этапом разработки технологического процесса сварки является выбор способа сварки. Проведенный анализ конструкции узла позволяет говорить о том, что соединение элементов узла с позиций технологий сварки очень трудно сваривается. Так как алюминий относится к трудносвариваемым металлам. Эта особенность обуславливается целым рядом его свойств:

• На поверхности деталей из алюминия и его сплавов всегда присутствует окисная пленка Al₂O₃, имеющая температуру плавления 2044°C, в то время как температура плавления самого алюминия составляет около 660°C.
• Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию тугоплавкой пленки на каплях расплавленного металла, препятствующей их сплавлению в монолитный шов. Чтобы не допустить образования этой пленки, требуется надежная защита зоны сварки от воздуха, обеспечить которую в полной мере позволяет сварка алюминия с аргоном.
• Большая жидкотекучесть металла затрудняет управление сварочной ванной и диктует необходимость применения теплоотводящих подкладок при сварке.
• Склонность к образованию кристаллизационных трещин и пор в шве приводит к ослаблению последнего. За поры ответственен растворенный в алюминии водород, стремящийся выйти из металла наружу. Трещины больше характерны для сплавов алюминия, они возникают при охлаждении металла из-за повышенного содержания кремния.

 

Существует много способов сварки алюминия с использованием различного оборудования и разных сварочных материалов, с защитой зоны сварки инертными газами или флюсами. Наибольшее распространение получили три из них:

· сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов;

· сварка полуавтоматами в среде инертных газов с автоматизированной подачей проволоки;

· сварка покрытыми плавящимися электродами без использования защитного газа.

Важным условием сваривания алюминия и его сплавов является необходимость разрушения оксидной пленки на поверхности металла. Для выполнения этого условия необходим переменный или постоянный ток обратной полярности. Только в этом случае происходит т.н. катодное распыление, разрушающее оксидную пленку. Алюминий нельзя сваривать постоянным током прямой полярности, поскольку в этом случае пленка не подвергается катодному распылению и остается неразрушенной.

С учетом этого в данной работе для сборки-сварки деталей тройника выбран процесс аргонно-дуговой сварки вольфрамовым электродом в инертном газе.

Этот способ сварки - наиболее распространенный. Он применяется при изготовлении конструкций из алюминия и его сплавов, к качеству которых предъявляются высокие требования в отношении прочности и эстетичности.

При сварке используют вольфрамовые электроды диаметром 1,6-5 мм и присадочные прутки диаметром 1,6-4 мм.

В качестве защитного газа применяется аргон или гелий высокой степени чистоты. Питание дуги осуществляют от источника переменного тока, обеспечивающего качественное разрушение оксидной пленки. Все необходимые параметры - диаметры электрода и присадочного прутка, значение сварочного тока, скорость подача газа - зависят от характеристики используемого оборудования. В качестве ориентировочных можно принять значения из нижеприведенной таблицы, которые верны при условии использования аргона в качестве защитного газа.

Угол между электродом и горизонтальной плоскостью должен составлять 70-80°, между присадочной проволокой и электродом - около 90°. Длина дуги не должна превышать 1,5-2,5 мм.

Присадочный пруток подается короткими возвратно-поступательными движениями, напоминающими движения кисти художника - приближается, касаясь кончиком края ванны, и отводится назад и вверх. Поперечные движения электрода и присадочного прутка недопустимы.

Алюминиевый лист необходимо класть на стальную или медную прокладку, которая осуществляет отвод тепла, играя роль радиатора. Особенно это необходимо при сварке тонких листов во избежание прожогов.

Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Скорость сварки должна соответствовать сварочному току и расходу инертного газа. Чрезмерный расход последнего приводит к засасыванию в зону дуги воздуха, при малом течении газа или чрезмерно высокой скорости сварки качественная защита также не будет обеспечена.

Подача аргона включается за 3-5 секунд до поджога дуги, выключается через 5-7 после ее обрыва.

 

Выбор сварочного материала.

Спектр алюминиевых сплавов сегодня весьма широк. Что касается алюминиевой проволоки, общим требованием является ее своевременное использование. Хранение при вскрытой упаковке должно быть сведено к минимуму, так как быстрое окисление поверхности ведет к ухудшению качества проволоки. Место будущего сварного шва, должно быть тщательно очищено от жировых, масляных и других загрязнений. Это должно быть сделано непосредственно перед сваркой. За очень короткое время алюминий покрывается слоем оксида алюминия (Al2O3). Этот оксидный слой разрушается посредством катодного распыления при сварке на постоянном токе обратной полярности или сварке на переменном токе.

Аргоно-дуговая сварка алюминия и его сплавов получила большое распространение благодаря хорошим качествам сварного шва. При этом нет необходимости применять относительно сложные флюсы и покрытия, остатки которых могут вызвать коррозию металла шва. Сварку производят постоянным током обратной полярности или переменным током, но с обязательным применением осциллятора и балластного реостата. Ручную сварку выполняют вольфрамовым электродом на установках УДГ-300 и УДГ-500. При толщине свариваемых кромок до 6 мм применяют электроды диаметром до 4 мм, а для кромок больших толщин - до 6 мм.