Технология сварки балки коробчатого сечения

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время профессии «Сварщик» и «Газорезчик» являются одни из самых востребованных в строительной сфере. В условиях нехватки рабочего персонала эти специалисты на особом счету, потому что сварочные газорезочные работы требуются почти на каждом производстве, а молодых мастеров очень мало.

Сварщик – рабочая специальность и предусматривает работу на сварочном производстве. Специалист занимается соединением металлических конструкций, деталей, изделий, ёмкостей и трубопроводов разного вида, состава, предназначения и уровня сложности.  Профессия сварщика подразделяется на несколько специальностей: газосварщик, сварщик ручной дуговой сварки, оператор автоматических сварочных аппаратов.

Резка металла – это отделение сделанных заготовок от листового металла. Она бывает термической, ударной и механической. В ходе термической резки можно получить заготовки  даже из металлов значительной толщины или при сложном контуре. При этом затрачивается малое количество энергии, а производительность значительно увеличивается. Каждый газорезчик должен  без особых усилий осуществлять газоэлектрическую и кислородную резки  металлов, различных деталей из сплавов и цветных металлов. В его обязанности входит профессиональное выполнение разметки и резки различного лома, балок машин по заданным размерам с отделением цветного лома. Также он должен осуществлять резку судовых объектов на плаву и под водой.

Целью данной работы является нахождение технологии сварки балки коробочного сечения.

 

 

 

 

Глава I. Технологическая последовательность выполнения работ

1.1. Технология сварки балки коробчатого сечения

 

Изготовление главных балок на переменно - поточной линии производится в следующем порядке.

Первое рабочее место состоит из двух сборочно - сварочных стендов, на которых производятся сборка и полуавтоматическая сварка верхнего пояса на магнитно - флюсовой подушке, расстановка и приварка диафрагм и уголков жесткости.

Элементы верхнего пояса в горизонтальном положении подаются на сборочный стенд последовательно с помощью самоходного портала, снабженного траверсой с вакуумными присосами. Стыки элементов верхнего пояса последовательно располагаются над магнитно - флюсовой подушкой, служащей для выравнивания кромок стыкуемых элементов, после чего они прихватываются друг к другу. Здесь же на стыках по обе стороны устанавливают и приваривают фальшпланки.

Далее поочередно с помощью сварочного полуавтомата завариваются стыки, зачищают заподлицо пневмо - шлифовальной машинкой стыковые швы в местах прилегания вертикальных стенок и размечают пояса для постановки вертикальных стенок и диафрагм. На пояс по разметке вручную под угольник устанавливают и прихватывают диафрагмы и уголки жесткости между большими диафрагмами. Собранный узел (гребенка) с помощью челночных тележек передается на второй сварочный стенд, где и выполняется полуавтоматическая сварка диафрагм к поясу от середины к краям.

Второе рабочее место предназначено для установки и прихватки вертикальных стенок к «гребенке». С первого рабочего места «гребенка» подается с помощью челночных тележек. Самоходный портал с помощью вакуумных присосов подает два концевых листа на сборку в вертикальном положении. Другой самоходный портал поджимает пневмозажимами эти листы и прихватывает их к поясу, диафрагмам и уголкам жесткости. Аналогичную операцию повторяют и с другими листами.

Третье рабочее место, состоящее из двух сварочных стендов, служит для приварки диафрагм и уголков жесткости к вертикальным стенкам, подваркам внутренних поперечных стыков вертикальных стенок. Балка подается на третье рабочее место с помощью крана вначале с кантовкой ее на 90°, а затем на 180°. Сварку ведут вручную.

Четвертое рабочее место также состоит из двух сборочно - сварочных стендов. На втором стенде происходит сборка и сварка нижнего пояса аналогично первой операции. На первый стенд балка подается с помощью крана, подводится к ней тележка с гидродомкратами и балка растягивается до полного удаления гофр, возникших от деформаций при сварке.

Далее с помощью кантователя и сборочного портала балка накрывается нижним поясом с последующей прихваткой к вертикальным стенкам от середины к концам. Поджатие нижнего пояса к вертикальным стенкам достигается с помощью пневмоприжимов сборочного портала и с использованием струбцин. После прихватки нижнего пояса тележку с гидродомкратами отводят в исходное положение и подводят сварочный полуавтомат для заварки стыков нижнего пояса и верхнего пояса с кантовкой балки на 180° с помощью крана.

На пятом рабочем месте выполняется автоматическая сварка поперечных и продольных швов главных балок. С четвертого рабочего места на пятое главная балка подается с помощью четырехкрюкового мостового крана. Здесь заваривают ручной сваркой все незаваренные автоматом участки поясных швов, пневмошлифовальной машинкой зачищают швы, и балка передается на рентгеновскую установку для просвечивания сварных швов.

 К числу недостатков  данной линии необходимо отнести  следующее:

ввиду того, что при изготовлении элементов вертикальных стенок бывает неточный раскрой листа и в процессе сборки в местах стыка получаются зазоры разной величины, в результате сборки вертикальные стенки часто получают строительный подъем, отличающийся от требуемого. Замеряют же строительный подъем после полной сборки главной балки, когда уже собранную с дефектом балку трудно исправить;

сварка диафрагм, уголков жесткости, внутренних стыковых швов вертикальных стенок выполняется внутри балки вручную в тяжелых условиях (сварщику приходится дышать сварочными газами, вредными для здоровья). Все это не исключает возможности появления различных дефектов, вплоть до отрыва диафрагм от вертикальных стенок. Ручная сварка малопроизводительна и является слабым звеном на потоке.

При проектировании второй поточной линии по изготовлению главных балок коробчатого сечения длиной до 30 мдля учета этих недостатков может быть использован «гардинный» способ сборки балок.  Сущность его заключается в том, что на «гребенку» (верхний пояс с диафрагмами) устанавливают не отдельные элементы вертикальных стенок, а обе вертикальные стенки в виде гардин, собранных на отдельных специальных стендах по тщательно выверенным упорам.

При сборке гардин все погрешности раскроя элементов самокомпенсируются при их выставлении благодаря регулированию зазора в стыках, таким образом гардины получаются в точном соответствии с необходимым строительным подъемом. В вертикальной плоскости гардины являются весьма жесткими, и в дальнейшем они служат как бы шаблонами, к которым поджимается гибкая «гребенка» и прихватывается.

В данном случае значительно повышается качество сборки и производительность труда. При использовании кантователей, позволяющих кантовать пояса непосредственно над стендом, есть возможность сваривать пояса с обеих сторон высокопроизводительными способами.

 

 

1.2 Техника выполнения  швов ручной дуговой (или газовой) сваркой

Ручная дуговая сварка – это сварка покрытым металлическим электродом. Является наиболее старой и универсальной технологией дуговой сварки. Общепринятые обозначения:

РДС – ручная дуговая сварка (преимущественно в советской литературе);

MMA – Manual Metal Arc (Welding) – ручная металлическая дуговая сварка;

SMAW – Shielded Metal Arc Welding – металлическая дуговая сварка в защитной атмосфере;

 E – международный символ ручной дуговой сварки. Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию (см. рисунок) от источника питания подводится сварочный ток (переменный или постоянный).

Рисунок. Ручная дуговая сварка

Если положительный полюс источника питания (анод) присоединен к изделию, говорят, что ручная дуговая сварка производится на прямой полярности. Если на изделии отрицательный полюс, то полярность обратная. Под действием дуги расплавляются металлический стержень электрода (электродный металл), его покрытие и металл изделия (основной металл). Электродный металл в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну, где смешивается с основным металлом, а расплавленный шлак всплывает на поверхность.

Размеры сварочной ванны зависят от режимов и пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, конструкции сварного соединения, формы и размера разделки свариваемых кромок и т.д. Они обычно находятся в следующих пределах: глубина до 6 мм, ширина 8–15 мм, длина 10–30 мм.

Длина дуги – расстояние от активного пятна на поверхности сварочной ванны до другого активного пятна на расплавленной поверхности электрода. В результате плавления покрытия электрода вокруг дуги и над сварочной ванной образуется газовая атмосфера, оттесняющая воздух из зоны сварки для предотвращения его взаимодействия с расплавленным металлом. В газовой атмосфере также присутствуют пары легирующих элементов, основного и электродного металлов.

Шлак, покрывая капли расплавленного электродного металла и поверхность сварочной ванны, препятствует их взаимодействию с воздухом, а также способствует очищению расплавленного металла от примесей.

По мере удаления дуги металл сварочной ванны кристаллизуется с образованием шва, соединяющего свариваемые детали. На поверхности шва образуется слой затвердевшего шлака.

Способы зажигания дуги при ручной дуговой сварке.

Дуга зажигается кратковременным прикосновением конца электрода к свариваемому изделию. В результате протекания тока короткого замыкания и наличия контактного сопротивления торец электрода быстро нагревается до высокой температуры, при которой после отрыва электрода происходит ионизация газового промежутка и возникает сварочная дуга. Для надежного зажигания дуги сварщик должен отводить электрод от изделия на высоту 4–5 мм, так как при большем расстоянии между концом электрода и изделием дуга не возникает. Обычно зажигание дуги осуществляется либо прямым отрывом электрода после короткого замыкания (А на рисунке ниже), либо скользящим движением конца электрода (Б на рисунке ниже).

Рисунок. Зажигание дуги при ручной дуговой сварке

Ведение дуги производится таким образом, чтобы обеспечить проплавление свариваемых кромок и получить требуемое качество наплавленного металла при хорошем формировании. Это достигается путем поддержания постоянства длины дуги и соответствующего перемещения конца электрода.

Перемещения электрода при ручной сварке.

В процессе сварки электроду сообщается движение в трех направлениях. Первое движение – поступательное, направлено по оси электрода. Этим движением поддерживается постоянная длина дуги в зависимости от скорости плавления электрода. Длина дуги при ручной сварке в зависимости от условий сварки и марки электрода должна быть в пределах (0,5–1,2)dэл. Чрезмерное уменьшение длины дуги ухудшает формирование шва и может привести к короткому замыканию. Чрезмерное увеличение длины дуги приводит к снижению глубины провара, увеличению разбрызгивания электродного металла и ухудшению качества шва как по форме, так и по механическим свойствам, а при сварке электродами с покрытием основного вида – и к порообразованию.

Второе движение – перемещение электрода вдоль оси валика для образования шва. Скорость этого движения устанавливается в зависимости от силы тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов. При отсутствии поперечных движений электрода получается узкий шов (ниточный валик) шириной примерно 1,5 диаметра электрода. Такие швы применяют при сварке тонких листов, наложении первого (корневого) слоя многослойного шва, сварке по способу опирания и в других случаях.

Третье движение – перемещение электрода поперек шва для получения требуемых ширины шва и глубины проплавления. Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика (см. рисунок ниже). Ширина швов, получаемых с поперечными колебаниями, обычно составляет 1,5–5 диаметров электрода.

Рисунок. Основные виды траекторий поперечных движений конца электрода при слабом (А, Б), усиленном (Е–Ж) прогреве свариваемых кромок, усиленном прогреве одной кромки (З, И), прогреве корня шва (К).

Техника выполнения ручной дуговой сварки во многом зависит от пространственного положения сварного шва. При сварке различают нижнее (0–60°), вертикальное (60–120°) и потолочное (120–180°) положения (см. рисунок).

Рисунок. Различные положения изделия при ручной дуговой сварке

Глава II. Характеристика материалов при выполнении работ

2.1. Выбор сварочных материалов для производства сварочных работ

 

Главная балка коробчатого сечения электромостовых кранов состоит из нижнего пояса, боковых вертикальных стенок, больших и малых диафрагм, верхнего пояса и уголков. Вертикальные стенки, нижний и верхний пояса состоят из отдельных элементов, сваренных встык. Для обеспечения строительного подъема вертикальные стенки изготовляют из отдельных элементов специального раскроя.

Главные балки в зависимости от грузоподъемности моста и его пролета отличаются размерами сечения коробки и количеством вваренных диафрагм. Проведенная унификация главных балок позволила получить восемь типоразмеров балок по высоте и четыре по ширине с длиной пролета от 10 000 до 34 500 мм и массой от 0,9 до 19,0 т и разработать типовой технологический процесс изготовления, положенный в основу создания переменно - поточной механизированной линии с применением специальной оснастки. Переменно - поточная механизированная линия сборки и сварки главных балок состоит из пяти специализированных рабочих мест.

На рассматриваемой поточной линии применен способ сборки главной балки «россыпью». Сущность этого способа заключается в том, что строительный подъем создается с помощью специального раскроя и последовательной сборки элементов вертикальных стенок с верхним поясом и между собой.

Линия оборудована специальными самоходными порталами, оснащенными траверсами с вакуумными грузозахватными приспособлениями для захвата листов в горизонтальном и вертикальном положении и передачи их на сборку. Для перемещения балки с первого рабочего места на второе служат пневмотолкатели и челночные тележки.

Линия снабжена также четырехкрюковым электромостовым краном, предназначенным для перемещения и кантовки главной балки со второго рабочего места на последующие рабочие места.