 |
Оценка свариваемости материала и выбор способа получения неразъемных соединений
|
|
|
|
Под свариваемостью понимается свойство металла или сочетания металлов к образованию при данной конструкции и технологии бездефектных соединений, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям. Свариваемость является комплексной характеристикой. Кроме свойств основного материала, свариваемость определяется способом и режимом сварки, составом и свойствами присадочного материала, флюса, покрытия электродов или защитной атмосферы, конструктивными особенностями изделия.
Из числа конструктивных особенностей изделий на выбор способа получения неразъемных соединений влияют, прежде всего, тип соединений и толщина материала в свариваемом сечении. Для дуговых способов сварки наиболее рациональным является стыковое соединение. При всех видах нагрузки такое соединение наиболее работоспособно. Нахлесточные соединения применяют, в основном, при контактной точечной и шовной сварке и при пайке, а также в случаях, когда из конструктивных или технологических соображений стыковые соединения трудно или нерационально выполнять.
Оценка свариваемости материалов проводится по литературным данным /17 – 32/. При выполнении курсового проекта рекомендуется следующая последовательность рассмотрения вопросов.
Исходя из представлений о природе и механизме образования неразъемных соединений, характера возникающих межатомных связей, конструктивных особенностей изделия формулируется вывод о выборе принципиального способа получения соединения: сварки плавлением или давлением, или пайки, а затем нескольких наиболее предпочтительных способов получения неразъемного соединения.
На этапе качественной оценки технологичности на основе сравнения преимуществ и недостатков нескольких конкурирующих способов получения соединения выбираются и обосновываются один – два наиболее предпочтительных способа. Основными критериями для сравнения могут быть:
|
|
|
прочностные характеристики неразъемных соединений в условиях эксплуатации;
вероятность образования дефектов и объективность их выявления при контроле;
возможность выполнения основных технологических операций высокомеханизированными методами;
затраты на вспомогательные материалы;
возможность групповой обработки изделий;
трудоемкость выполнения сварочных операций;
трудоемкость обработки изделий после сварки;
затраты на оборудование и его обслуживание.
Выбор наиболее рационального способа получения неразъемного соединения производится после экономического сравнения базового и двух – трех проектных вариантов разрабатываемого технологического проекта. При обосновании выбора в пояснительной записке описываются недостатки и преимущества возможных способов получения неразъемных соединений, а также приводятся численные данные по экономической эффективности сравниваемых вариантов из распечатки экономического расчета. Для сварки тонколистовых материалов обычно назначают газоэлектрические методы: аргонодуговую непрерывно горящей и импульсной дугой, плавящимся или неплавящимся электродом, с присадочной проволокой или без нее, сварку в среде углекислого газа, плазменную и микроплазменную.
Преимуществами пайки является возможность изготовления за один цикл нагрева изделий сложной конфигурации с большим количеством соединений, возможность групповой пайки, соединения разнородных материалов и др.
Для наилучшего из рассмотренных способов получения соединения проводится анализ процессов физико-химического взаимодействия основного и присадочного металла, других вспомогательных материалов, как между собой, так и с окружающей средой. Анализируются также процессы нагрева, расплавления, металлургической обработки, кристаллизации и охлаждения металла в зоне образования сварного или паяного соединения.
|
|
|
В результате протекания указанных выше процессов при сварке или пайке возможны структурные превращения и изменения химического состава металла в зоне соединения, приводящие к образованию дефектов или потере коррозионной стойкости. Характерные дефекты, связанные с расплавлением и кристаллизацией, – поры, горячие трещины, шлаковые включения и др. На стадии охлаждения зоны соединения возможны холодные трещины и распад твердых растворов с образованием хрупких фаз. Причины и механизм образования наиболее вероятных дефектов должны быть рассмотрены в пояснительной записке.
Аналогично приведенной выше схеме проводится оценка паяемости. Пример оценки свариваемости приведен в приложении 6.
Анализ характера конструкции изделия и выбор
Неразъемных соединений
При анализе на технологичность конструкции узла с неразъёмными соединениями следует рассмотреть следующие основные вопросы:
количество входящих в узел деталей и неразъёмных соединений;
геометрическую форму комплектующих деталей с точки зрения их изготовления в условиях серийного или крупносерийного производства;
использование листового сортового и фасонного проката;
возможность свободного доступа к местам сварки и неразрушающего контроля неразъемных соединений;
наличие и характер концентратов напряжения в изделии.
Общие принципы создания технологичных конструкций требуют экономически рационального уменьшения количества входящих в изделие деталей с целью уменьшения количества неразъемных соединений, что при модернизации сварного или паяного узла требует изменения конструкции и, во многих случаях, технологии изготовления комплектующих деталей.
Обоснованное назначение технологических разъемов и конструкции неразъемных соединений во многих случаях позволяет упростить конструкцию сборочно-сварочных приспособлений, снизить требования к точности собираемых деталей, отказаться от применения сложных систем слежения или копирования при сварке.
|
|
|
Правильное назначение технологических разъемов и конструкции неразъемных соединений позволяет существенно снизить затраты на изготовление изделия за счет широкого использования листового, сортового и фасонного проката, рациональной организации производства комплектующих деталей и изделия в целом, более экономичного технологического процесса изготовления изделия.
Выбор типа и параметров соединений диктуется особенностями конструкции и характером нагружения. Например, для соединения деталей из листовых материалов в условиях знакопеременного нагружения наиболее рационально применение стыковых соединений, выполняемых способами сварки плавлением. Такие соединения обладают наибольшей работоспособностью и экономичностью. В то же время для нахлесточных соединений из тонколистовых материалов наиболее рациональным часто оказывается применение контактной точечной и шовной сварки или пайки. Выбор того или другого способа соединения, типа и параметров швов должен основываться на анализе свариваемости и основных требований к ТКИ: снижению трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости с учетом условий эксплуатации.
В пояснительной записке должны быть приведены обоснование выбора типа соединений, рисунки неразъемных соединений с конструктивными элементами и размерами швов в соответствии c требованиями соответствующего ГОСТа. Нестандартные сварные и паяные соединения приводятся на чертеже изготавливаемой конструкции и в пояснительной записке с обозначением всех геометрических размеров соединения, подготовки и сборки кромок. Для паяных соединений необходимо указать величину паяльного зазора.
|
|
|
