Исследование причин образвания холодных трещин в титановых сплавах и разработка сварки колеса дымососа

 

Рисунок 6 – Монтажный  уголок(уголок упорный)

 

Для предотвращения увода кромок с внутреннего торца  изделия  и соответственно изменение  зазора при постоянной его величине применяется специальный цилиндр  с пазами, что позволит отцентровать основание диска с диском, расположенным на манипуляторе и второе что даст нам это приспособление – это исключение перемещения по горизонтальной поверхности в сторону центра. Внутренний диаметр цилиндра определяется из учёта  внутреннего диаметра  диска основного и .составляет 400мм. Внешний диаметр цилиндра, на котором в свою очередь крепятся пазы, выбран с учётом того, что диаметр до которого устанавливаются лопатки равен диаметру этого цилиндра и равен 860мм. Пазы же были выбраны из такого условия чтобы лопасть вставала максимально точно, но в тоже время давала бы цилиндру после проведения монтажных работ свободное вынимание из середины.

 

Рекомендуется принять высоту данного цилиндра в соответствие с высотой лопатки  это даст нам возможность при сборке сразу же установить все лопатки на диск, а это в большой мере ускорит процесс сборки.  Соответственно высота цилиндра будет  329 мм.

Основным устройством, обеспечивающим механизацию конструкции в целом, является пневмоцилиндр серии ПЦ -750. Он осуществляет конченую  установку лопаток на диск. Пневмоцилиндр представлен в стационарном исполнении, т.е. установлен на соседнем столе и прикручен четырьмя болтами. Ход поршня пневмоцилиндра ПЦ составляет 750 мм, этого расстояния достаточно, чтобы пневмоцилиндр давал нам нужное давление для прижатия изделия. Давление составляет 0,6 МПа.  После прижатия пневмоцилиндром, лопатка практически полностью теряет способность изменять своё положение в пространстве.

                                           Рисунок 7 – Пневмоцилиндр ПЦ 750

Последней операцией при  сборке нашего колеса является проверка зазоров и устранение их при помощи спец. инструмента – обрезиненного молотка по ГОСТ 11043 – 90. Если имеются зазоры между диском и лопатками, то они при ударении молотком по верхней части лопасти устраняются и деталь готова к сварке. Главным же устройством всей операции по сборки является универсальный вращатель, при помощи которого происходит все операции по перемещению (вращению) колеса.

 

 

 

 

 

2. Сборка и сварка колеса дымососа

 

Комплекс операций по сборке колеса начинается с подготовки базовых деталей : перед доставкой на место сборки лопатки транспортируются на весы, где каждая лопатка взвешивается на вогнутой стороне и записывается масса каждой.

 Происходит рассортировка лопаток на группы по массе, в группу должны входить две лопатки одинаковой массы. Допускаемое отклонение лопаток по массе в группе согласно СТП 30.0387. Далее пронумеровываются все лопатки согласно расположению на диске. Лопатки одинаковой массы должны располагаться на диске в диаметрально-противоположных местах. Нумеруются лопатки с выпуклой стороны и доставляются на рабочее место сборки колеса. Следующей деталью, которая проходит подготовку к сборке, следует считать диск основной. Диск, при помощи мостового крана доставляется на стенд выверки радиального биения (биение не должно превышать 2 мм). Проверяется наружный диаметр диска.

   После этого начинается основной этап сборки колеса. На диске размечаются две окружности, определяющие положение лопаток и их количество согласно чертежу. Размечается и окерняется контур лопаток по шаблону. Производиться контроль мастером (проверяется правильность установки лопаток). Происходит установка лопаток по разметке и чертежу, привариваются лопатки на шесть прихваток по концам и в середине, длина прихватки 50мм, прихватка выполняется ручной аргонно-дуговой сваркой с применением присадочной проволоки ВТ1-0 по ГОСТ 27265, диаметр проволоки 3мм (расход аргона в горелку 14-16л/м, в поддув 7-8). Отклонение в шаге расположения лопаток допускается не более 5мм. Допуск на неперпендикулярность лопаток к диску основному допускается не более 5мм.

Заключительным этапом идёт контроль выполненной работы мастером и ОТК : проверяется качество сборки, геометрические размеры согласно чертежу, наличие и качество прихваток, зачистку под сварку, делается отметка о контроле в операционной карте о приёмке и сборке.

     Общий вид  приспособления для сборки колеса представлен на рисунке 8.

 

Рисунок 8 – Общий вид приспособления для сборки колеса

 

     После сборки колеса под сварку на стенде сборки, в частности вращателе, прихваченное изделие поставляется на стенд для сварки колеса, где изделие проходит дополнительную подготовку к сварке.

 

К приспособлениям  для сварки можно отнести :

      - манипулятор сварочный;

      - источник питания;

      - баллоны с защитным газом;

      - зажимы;

      - трубки для подачи защитного газа;

      - разветвитель ТР-20.

 

 

Основу  приспособлений для сварки колеса составляет универсальный сварочный манипулятор. Манипулятор имеет несколько степеней свободы и служит для того чтобы сварной шов находился в положении «в лодочку». Для чего требуется, чтобы положение свариваемых кромок было именно таким.  Зачастую, при сварке в нижнем положении, под действием силы тяжести расплавленный металл стекает на одну из частей детали. В частности, если рассматривать тавровое соединение, то расплавленный металл стекает на полку и сварной шов имеет очень низкое качество, так как не произошло образование сварного шва и большая часть металла остыла в нижней части (рисунок 9).

 

Рисунок 9 – Общий  вид процесс сварки тавровых соединений

 

Поэтому для качественного формирования сварного шва используют сварку в  положении «в лодочку», когда изделие  расположено под углом 35⁰-45⁰ градусов к линии горизонта (рисунок 10). Манипулятор позволяет осуществлять сварку каждой из лопаток в положении «в лодочку», так как есть возможность вращения изделия как по часовой так и против часовой стрелке.

 

Рисунок 10 –  Сварка изделия «в лодочку»

 

Одним из важных моментов при изготовлении и сварке изделия, является выбор источника питания. На базовом предприятии представлен источник питания, который соответствует всем современным требованиям и стандартам и даёт нам те характеристики которые нужны для изготовления качественного изделия.

В частности для получения  нужных характеристик, используется сварочное оборудование фирмы «Kemppi» -  MasterTig 4000 MLS страна производитель - Финляндия (Рисунок 11) которое уже имеется на заводе, технические характеристики которого приведены в таблице 2.8[27].

 

 

Рисунок 11  – Сварочное оборудование MasterTig 4000 MLS

Таблица 2.8  -  Технические характеристики источника питания MasterTig  4000.

Тип инвертора	Диапазон сварочного тока, А	Напряжение сети, В	Напряжение холостого  хода, В	Рабочее напряжение, В	Габарит, см	Масса, кг
MasterTig4000	От 4 до 400	380	80	30 – 32	500*180*390	23

 

Для обеспечения газовой защиты как самого сварного шва, так и обратной стороны шва следует применять дополнительные поддув защитного газа аргона, что и обеспечивают нам баллоны. Один расположен на подставке с источником питания, второй баллон расположен непосредственно возле манипулятора для удобства подведения защиты. При сварке колеса происходит нагревание как околошовной зоны, так и внешней стороны лопатки, так и обратной стороны диска. Так как происходит нагревание диска, приходится применять дополнительный поддув, который расположен непосредственно в пазах манипулятор и представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 – Поддув, расположенный  в пазах манипулятора

    Для обеспечения  защиты зоны, расположенной с  обратной стороны лопатки также  устанавливают трубку дополнительного  поддува. Трубка изготовлена из меди, что позволяет осуществлять дополнительный отвод тепла из металла, кроме этого позволяет изменять геометрию самой трубки, когда нам потребуется обеспечить защиту с внутренней стороны лопатки. Общий вид трубки для подачи газа с обратной стороны шва представлена рисунке 13.

Рисунок 13 – Трубка для  дополнительного поддува аргона с обратной стороны шва

      Одновременная  подача газа как в основной  поддув так и в дополнительный поддув осуществляется при помощи разветвителя ТР-20, расположенного на баллоне (рисунок 14)[22].

                                      Рисунок 14 – Разветвитель ТР-20

    Перед самим процессом сварки  проводится ряд подготовительных  мероприятий по контролю :

      Непосредственно перед сваркой  кромки под сварку и прилегающие  к ним поверхности на ширине  не менее 20мм должны быть  промыты ацетоном и спиртом  с помощью салфетки из отбеленной  бязи и предъявлены ОТК (промывается спиртом в случае наличия влаги на кромках).

      Контроль мастера : проверить в операционной карте контроля наличие записи о приёмке сборки диска с лопатками.

      Проверяется горелка и качество  аргона пробоем на технологическое  «пятно». Настраивается горелка  и поддув на заданный режим.

      Далее происходит приварка лопаток  к диску с вогнутой стороны  в разделку, согласно чертежу ручной аргонно-дуговой сваркой с применением присадочной проволоки ВТ1-0 по ГОСТ 27265, диаметр проволоки 3мм. Сварка проводиться в манипуляторе(рисунок 15) с наклоном изделия под углом 35⁰-45⁰ в зависимости от доступности сварного шва. Не допускается перегрева места сварки выше 100 ⁰С. Поддув, поддерживает и передвигает по мере сварки с противоположной стороны подручный сварщика (расход аргона в горелку 20 л/мин, в поддув 10 л/м), I_св = 180-230А, U_св = 10-16В.

 

Рисунок 14 –  Вращающийся манипулятор для  сварки колеса

Сварку  выполняют следующим образом: накладывают  первый проход на одну лопатку, во время  её остывания накладывают по одному проходу на последующие лопатки, делая шаг в две лопатки. В  таком порядке привариваются  все лопатки согласно чертежу  с вогнутой стороны к основному  диску. Каждый последующий валик  накладывается только после остывания  предыдущего до температуры не выше 100 ⁰С. После сварки всех лопаток с вогнутой стороны производится приварка лопаток к основному диску с выпуклой стороны, согласно чертежу ручной аргонно-дуговой сваркой.

      Наносится клеймо сварщика на расстояние 20..50мм от кромки сварного шва.       

 Контроль мастера и  ОТК: проверяется наличие клейма  сварщика, качество сварки внешним  осмотром и измерением. В сварных  швах не допускается: трещины всех видов и направлений, свищи и пористость наружной поверхности шва, подрезы, наплывы, прожоги, незаплавленные кратеры, несоответствие формы и размеры швов, некачественная заварка торцов, цвета побежалости на поверхности шва и околошовной зоне. Отметить в операционном журнале результаты контроля.

 

3. Оценка технологии, представленной на базовом предприятии

 

 Из  вышестоящих пунктов по оценке, как сборки, так и сварки колеса дымососа тягодутьевой машины, можно выявить несколько весомых, как положительных, так и отрицательных моментов. Проведён подробный анализ сборочных операций и сборочных приспособлений, представленных на предприятии.

 В  части использования сборочных  кондукторов и вращателей для сборки колеса, то предприятие имеет довольно-таки неплохую материально-техническую базу.

Зачастую, на большинстве предприятий, такое  оборудование либо износилось, так  как огромная часть предприятий  использует Советские станки, выпущенные ещё в 60х годах прошлого века, либо оборудование «морально устарело».

Моральное устаревание («моральный износ») – ситуация, ограничивающая полноценное использование оборудования или программного обеспечения по причинам появления сложности:

 

 

 

         - в приобретении запчастей и дополнительных модулей;

         - в нахождении специалистов, умеющих  эксплуатировать и ремонтировать  данное оборудование;

         - во взаимодействии с другим  имеющимся оборудованием.

Эти признаки являются показателями устаревания  в том случае, если являются следствием появления новых более совершенных  или более популярных версий аналогичного оборудования или технологий, используемых в данном оборудовании. Для сверхсовременного  или уникального оборудования также  характерны перечисленные признаки, но не являются показателями их устаревания. Если всё это интерпретировать более простым языком:

Морально  устаревшее – это то, что перестаёт  выполнять своё предназначение в  силу изменения  (совершенствования или развития) требований к нему.

Всякий предмет  столь совершенен, сколь качественно  он реализует проектное задание  на него в момент создания. Но проектное  задание оперирует реальностями того времени, когда оно составляется.

Таким образом, в природе понятие «несовершенство» наблюдается двойственность, продиктованная участием категории «время» в оценке. Несовершенство может диктоваться плохой реализацией проектного задания («КПД инженерной мысли») в той же мере, как и несовершенство самого проектного задания(несовершенство требований). Несовершенство же требований имеет и временный компонент качества – ибо с течением времени выясняются новые задачи, не могущие ранее входить в первоначальное задание по объективным причинам. И в момент , когда выявляется несовершенство проектного задания вновь наступившим обстоятельствам, даже образец, абсолютно совершенный по первому аспекту – становиться «морально устаревшим» по второму – он уже не соответствует вновь возникшим обстоятельствам, т.е. тому проектному заданию, которое бы было на него возложено теперь.