Опис запропонованого технологічного процесу.

У наш час вилка виготовляється за допомогою зварювання тертям. Зварювання тертям – це зварювання тиском із нагріванням металу в зоні з’єднання внаслідок тертя його поверхонь під час обертання або зворотно-поступального руху однієї поверхні відносно іншої. Схема процесу зварювання показано на рисунку 1.2.

Звичайно зварювання тертям застосовується при виготовленні деяких деталей, які мають форму тіл обертання. Співвісно розташовані деталі стискуються зварюваними поверхнями з певним зусиллям, а одній із деталей надається обертання. При обертанні відбувається притирання торців та інтенсивне тепловиділення. Забруднення разом із розігрітим до пластичного стану металу витискаються зі стику. Після досягнення в стику достатньої температури відносне переміщення деталей миттєво припиняють і стискують їх із певним зусиллям осадки. У цей момент і утворюється з’єднання.

 

Рисунок 1.2 Схема процесу зварювання тертям

 

Тепловий режим при зварюванні тертям має важливе значення. Якісне з’єднання утворюється в результаті встановлення металічних зв’язків між ювенільними поверхнями деталей. Плівки різної природи, що є на з’єднувальних поверхнях, руйнуються при терті та видаляються із зони зварювання внаслідок значної пластичної деформації. Для досягнення необхідної деформації метал нагрівається під впливом теплоти, що виділяється при терті. Механічна енергія перетворюється в теплову локалізовано в тонких приповерхневих шарах. Робота, що витрачається на подолання сил тертя, перетворюється в теплоту, яка нагріває метал до необхідних температур. Для сталей, залежно від режиму зварювання, ці температури складають 950…1100°C. Метал може нагріватися тертям і до більш високих температур, але він витісняється зі стика діючим аксіальним тиском нагрівання. Після досягнення потрібної температури відносне переміщення поверхонь повинно бути якомога швидше (миттєво) зупинено. Нагріті поверхні стискуються зусиллям осадки (проковки). Об’єм тонкого при поверхневого шару, який нагрівається до температури зварювання настільки малий, що весь цикл зварювання продовжується від декількох до 30 секунд [4].

Необхідною умовою утворення якісного з'єднання є пластична деформація металу в зоні стику. Її вимірюють величиною зближення деталей в осьовому напрямку і називають величиною осадки. Під дією температури та тиску в зоні зварювання витіснений метал утворює „комірець”, який захищає зварювані поверхні від зовнішнього середовища. Його розміри та форма, як і ширина зони термічного впливу, залежить від зварюваних металів та параметрів режиму зварювання.

Основними параметрами режиму зварювання є частота обертання, тиск і час нагрівання, тиск проковування (осадки) і величина осадки металу. Машини для зварювання тертям мають досить високі осьові зусилля і швидкість обертання та повинні забезпечувати швидкий запуск і миттєву зупинку руху деталей відносно одна до одної.

Перевагами зварювання тертям перед іншими способами зварювання є: високі продуктивність та енергетичні показники процесу, якість і стабільність властивостей зварних з’єднань, простота механізації й автоматизації, відсутність шкідливих газових виділень, світлового ультрафіолетового випромінювання, розбризкування гарячого металу, незалежність якості зварних з’єднань від чистоти поверхні, низький рівень зварювальних деформацій і дефектності з’єднань, можливість зварювання в будь-якому просторовому положенні.

До недоліків зварювання тертям варто віднести деяку громіздкість устаткування, обмеження його застосування формами і розмірами деталі; необхідність потужних підкладок та надійного закріплення на них зварюваних заготовок; великі втрати металу (12 мм з кожної вилки); шум та вібрація при зварюванні; часте зношення приладів і оснастки.

Технологія процесу складання та зварювання вилки карданного валу полягає у наступному: вилка та труба поступають до цеху окремо. Вилка по конвеєру, а труба у накопичувальних бункерах. Далі відбувається підготовка деталей під зварювання. У накопичувальні бункера складаються вилка та труба (окремо для полегшення процесу зварювання) з виконаним розділом кромок. Зварник встановлює вилку та трубу в затискний пристрій (затискач та патрон). У патроні обертається труба, яка притирається з вилкою, після чого діє осьове зусилля, відбувається зварювання.

Поопераційне нормування за базовим проектом надано у таблиці 1.4.

 

Таблиця 1.4 Нормування за базовим проектом

Найменування операції	Перелік операцій та переходів	Тривалість, хв.
Механічна обробка	1. Взяти литу деталь, встановити її у фрезувальний верстат, фрезувати площу вушок одночасно з двох сторін.	1,70
2. Свердлити, зенкерувати і розвернути два отвори в вушках до кута 45°.	1,01
3. Точити деталь згідно ескізу обробітки.	0,57
4. Фрезувати поверхню згідно ескізу.	0,28
5. Передати на послідуючу операцію.	0,15
Складально-зварювальна	1. Взяти з підвісного конвеєру вилку, встановити її у траверсу автомата та зажати за допомогою цангового патрону.	0,40
2. Взяти з конвеєра трубу, встановити її в патрон автомата та зажати за допомогою гідроциліндра.	0,22
3. Провести зварювання.	1,57
4. Зняти зварний вузол з траверси та передати його на послідуючу операцію.	0,20
Контроль якості	1. Взяти деталь з тари, встановити її на місце проведення контролю, вертикально вушками вниз	0,21
2. Покрити торець вилки індустріальним мастилом.	0,10
3. Включити та провірити дефектоскоп УД2-12.	0,08
4. Визначити наявність дефектів.	0,76
5. Якісні деталі передати на послідуючу операцію, якщо є, передати у приймач браку.	0,20
Механічна обробка	1. Взяти деталь з тари, встановити її у фрезувальний верстат, зажати, проточити грат до розміру 83.	0,95
2. Свердлити, зенкерувати отвір у хвостовику та зняти фаски згідно ескізу.	1,56
3. Зенкерувати фаску зі сторони вушок.	0,2
продовження таблиці 1.4
Найменування операції     Механічна обробка	Перелік операцій та переходів     4. Проточити хвостовик та підрізати торець згідно ескізу.	Тривалість, хв.     1,32
5. Протягнути 16 шліц у хвостовику.	2,42
6. Зенкерувати, свердлити, розточити та комінгувати отвори згідно ескізу.	0,38
7. Промити деталь.	5,38
8. Точити хвостовик.	1,24
9. Нарізати різьбу.	1,36
10. Фрезерувати площину вушок.	0,96
11. Центрувати, свердлити, зенкерувати та нарізати різьбу М 10. 12. Обрізати хвостовик деталі та зачистити. 13. Шліфувати, полірувати зовнішню поверхню хвостовика.	0,86     0,73     1,99
	14. Визначити величину дисбалансу та висвердлити.	0,77
15. Нарізати різьбу згідно ескізу.	0,93
16. Промити деталь.	0,38
17. Контроль ВТК заключний. Перевірити якість зварювального шва на статеву міцність.	0,86
18. Здати на склад готової продукції.	0,38
Разом	30,12

 

2.8 Вибір методів контролю якості зварних з`єднань.

Проблема забезпечення максимального рівня якості продукції постає все частіше. Від якості з’єднань залежить працездатність зварних виробів та конструкцій, а також їх небезпечність у процесі експлуатації для людей та навколишнього середовища.

Існуючий рівень технолопії та зварного обладнання не можуть гарантувати повну відсутність дефекту у зварних з’єднаннях. Для запобігання дефектів у швах та забезпечення їх високої якості слід проводити поопераційний контроль. При цьому контроль операції поділяють на три етапи:

1. Попередній контроль перед зварюванням. Він включає перевірку матеріалів, які застосовуються при виготовленні вилки, перевірку зварювального обладнання, оснастки, кваліфікації зварника.

2. Контроль у процесі виготовлення. Він включає перевірку розмірів зварного шва, дотримання режимів зварювання.

3. Контроль готової продукції – раціональне використання існуючих методів та засобів контролю.

Внутрішні дефекти швів представляють найбільшу небезпеку для зварних виробів. Знайти ці дефекти та визначити ступінь їх впливу на міцність шва є головною задачею контролю зварних з’єднань.

Якість зварного шва, у нашому випадку, контролюється двома способами:

1. Візуально. При цьому шов повинен мати спокійну, рівномірно-лускову форму, не мати підрізів та провалів шва завдовжки більше 1 мм.

2. Ультразвуковий метод контролю. При цьому методі знаходженню підлягають внутрішні дефекти.

Ультразвуковий контроль полягає у спроможності ультразвукових хвиль проникати у метал на велику глибину та відбиватися від дефектних дільниць, які там знаходяться. У процесі контролю пучок ультра­звукових колихань від вібруючої пластинки - щупа (п'єзокристала) вводиться у шов. При зустрічі з дефектною дільницею ультразвукова хвиля відбивається від нього та уловлюється іншою пластинкою – щупом, яка перетворює ультразвукові коливання у електричний сигнал. Ці коливання після їх посилення передаються на екран електронно-променевої трубки дефектоскопу, які свідчать о наявності дефектів. За характером імпульсів судять о протязі дефектів та глибині залягання. Ультразвуковий контроль має наступні переваги: висока чутливість, яка дозволяє знайти, виміряти та визначити місце знаходження дефектів площею 1...2 мм²; велика проникна спроможність ультразвукових хвиль, що дозволяє контролювати деталі великої товщини; можливість контролю зварних з’єднань з одностороннім підходом; висока продуктивність та відсутність громіздкого обладнання [16].

Контроль якості швів вилок здійснює спеціальний пост ультразвукового контролю.

Перед початком контролю необхідно підключити у мережу стандартний ультразвуковий дефектоскоп УД2-12, який входить у склад облад­нання посту. Подальший порядокконтролю наступний:

1. Переконайтесь у наявності індикації зеленої лампочки на передній панелі УД2-12 та звукового сигналу, що відповідає готовності пристрою до роботи.

2. Протерти торцеву поверхню деталі, яка контролюється, від забруднень у вигляді масла, стружки i т.п.

3. Нанести на цю поверхню шар гліцерину товщиною 0,5мм.

4. Встановити блок п'єзошукачів, прижавши його до поверхні установки.

5. Ввімкнути комутатор посту у„ручний” або „напівавтоматичний” режим роботи.

6. Наявність дефектів визначається візуально по індикації червоної або жовтої лампочки на панелі УД2-12 при відсутності звукового сигналу. Червона індикація свідчить про наявність недопустимого дефекту зварного шва.

Рішення про допустимий розмір дефекту приймає ВТК.

 

Висновок: у цьому розділі було розглянуто технологічний процес
виготовлення вилки. Зварювання запропоновано виконувати на установці
УВЛ-6004, яка складається із робочого столу, зварювальної камери
та електронно-променевої гармати. При виборі матеріалів був зроблений огляд матеріалів по конструкції катодних вузлів електронної гармати. Для електронно-променевої гармати обирають термокатод із LaB₆, який має переваги у порівнянні зметалевими катодами. Було розглянуто систему діагностики електронного променю, яка при вставленні в гармату для електронно-променевого зварювання не викликає перешкод. Та в результаті встановлення цієї системи ми маємо можливість контролювати параметри режиму зварювання. Ультразвуковий контроль якості виконується на дефектоскопі УД2-12.