Разработка технологии сварки корпуса водила II ступени (стр. 3 из 8)

Электронная пушка обычно выполняется в виде одного функционального блока, который или неподвижно крепится к вакуумной камере 6, или перемещается внутри камеры при помощи специальных механизмов.

Обрабатываемое изделие 7 помещают в вакуумную камеру, снабженную. Загрузочными крышками и иллюминаторами для наблюдения за процессами обработки. При большой протяженности зоны обработки изделие обычно перемещается или вращается в вакуумной камере при помощи специальных механизмов.

Следует отметить, что по мере увеличения удельной мощности электронного луча наряду с процессами плавления начинается интенсивное испарение металла с поверхности сварочной ванны. Так получаются швы с глубоким проплавлением, которое называется «кинжальным». Оно дает возможность за один проход без разделки кромок сварить детали толщиной до 150 мм.

Преимущества сварки электронным лучом:

1. Высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 0,0002… 5 мм, что позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм. В результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара к ширине до 20:1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики и т.д. Уменьшение протяженности зоны термического влияния снижает вероятность рекристаллизации основного металла в этой зоне.

2. Малое количество вводимой теплоты. Как правило, для получения равной глубины проплавления при электронно-лучевой сварке требуется вводить теплоты в 4–5 раз меньше, чем при дуговой сварке. В результате резко снижается коробление детали.

3. Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами.

В результате дегазации металла шва повышаются его пластические свойства и достигается высокое качество сварного соединения.

Недостатки электронно-лучевой сварки:

1. Возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине шва.

2. Для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделия требуется длительное время.

Из всего вышеперечисленного можно сделать выводы, что выбор ЭЛС для сварки водила II ступени из титанового сплава ПТ-3В обусловлен следующим:

1. Большими трудностями сварки титановых сплавов, которые заключаются в поглощении расплавленным или нагретым металлом газов, склонностью вследствие этого к порообразованию, склонностью к задержанному разрушению и образованию холодных трещин. Поэтому для получения качественного сварного соединения используют мощные вакуумные установки для ЭЛС с целью предупреждения насыщения металла шва и околошовной зоны газами и загрязнения их примесями, а также регулирование структурных изменений выбором необходимого термического цикла.

2. Высокая температура плавления титанового сплава и необходимость получения сварного соединения с большим проплавлением (145 мм) и малой шириной шва требует применение при сварке плавлением концентрированных источников тепла, позволяющих вести сварку на высоких скоростях и при малой энергоемкости.

3. Сварка проводится в автоматическом режиме. Человек защищен от излучения, он лишь наблюдает и ведет контроль за ходом процесса сварки. Это повышает качество и точность изделия, а также приводит к повышению экологии и уровня культуры производства.

3. Разработка пооперационной технологии

№ опер.	Наименование операции	Содержание операции и используемое оборудование
005	Заготовительная	Заготовка элементов водила: 5 стоек, 5 верхних и 5 нижних лепестков
010	Технический контроль	Контроль внешним осмотром и измерениями. Используется мерительный инструмент (линейка, угольник)
015	Слесарная (Подготовка для прихватки)	Перед началом сборочно-сварочных работ необходимо очистить детали от загрязнений и обезжирить органическим растворителем. Технология обезжиривания рекомендуется следующая: 1. зачистить околощовную зону на расстоянии 10 мм; 2. протереть детали водила бязью, смоченной в ацетоне и отжатой, места сварки и околошовную зону на расстоянии 20 мм протереть бязью, смоченной в спирте и отжатой
020	Технический контроль	Проверить качество обезжиривания
025	Сборочно-сварочная (Под ЭЛС)	Оборудование: сварочный пост ПРС-3М.1. Установить лепестки (поз. 2) и стойки (поз. 1) на разметочную плиту толщиной 40 мм. Собрать на прихватках детали позиции 1, 2.2. Прихватить детали позиции 1, 2 в местах стыка ручной аргонодуговой сваркой. Прихватки располагать в диаметрально – противоположных направлениях. Зазор в стыке не более 0,15 мм.3. Выступление свариваемых кромок не допускается.4. Установить 10 технологических планок 30х70 и 5 технологических планок 70х40. При установке обеспечить плотное прилегание между планкой и собираемыми деталями. Длина прихваток Lпр=40–50 мм.Параметры:Сварочная проволока ПТ-3В Ø2 мм;Iсв=95 А; U=32 В;обратная полярность тока;положение шва – нижнее;аргон марки А ГОСТ 10157–73;расход аргона 15 л/мин.
030	Кантовочная	Оборудование: кран-балка
035	Сборочно-сварочная	Оборудование: сварочный пост ПРС-3М1. На разметочной плите собрать вторую секцию из 5-ти лепестков позиции 3.2. Ручной аргонодуговой сваркой сварить 2 секции. Прихватки располагать в диаметральнопротивоположных направлениях. Зазор в стыке не более 0,15 мм.3. Выступание свариваемых кромок не допускается.4. Установить 10 технологических планок 30х70 и 5 технологических планок 70х40. При установке обеспечить плотное прилегание между планкой и собираемыми деталями.
040	Технический контроль (Контроль сборки под ЭЛС)	Оборудование: набор щупов №2 ТУ2–034–225–87Проверить зазор в стыке. Допускаемый зазор не более 0.15 мм. Выступание свариваемых кромок не допускается.
045	Сварочная	Оборудование: установка для ЭЛС ЭЛУ-21, кран-балка1. Установить водило в приспособление с помощью кран-балки и закрепить.2. Завести приспособление в вакуумную камеру установки, закрыть ее и создать необходимый вакуум.3. Выполнить сварные швы электронным лучом, поочередно настраиваясь на каждый стык (шов).4. Перед сваркой проверить технологический режим на технологическом образце.5. Развакуумировать камеру, перекантовать водило с помощью кран-балки и повторить п. 1–3 для выполнения сварки швов с другой стороны.Параметры: глубина проплавления – 145 мм;Iсв=700 мА; Uуск=60 кВ; Vсв=30 см/мин;Круговая развертка электронного луча Ø2 мм.
050	Технический контроль	Контроль качества швов капиллярной дефектоскопией.
055	Токарно-карусельная	Оборудование: токарно-карусельный станок мод. 1508.1. Установить заготовку, выверить и закрепить.2. Расточить плоскость водила, снять усиление сварного шва под УЗД, глубина 4 мм.
060	Сварочная	Оборудование: сварочный пост ПРС-3МПодварить отдельные подрезы глубиной 2–3 мм ручной аргонодуговой сваркой.
065	Слесарная	Оборудование: газовый резак Руа-70Удаление технологических планок
070	Технический контроль (УЗК)	Оборудование: УД2–12Произвести 75%-ный ультразвуковой контроль наклонным пьезопреобразователем
075	Термическая	Оборудование: термическая печь Н-3005053Произвести термообработку водила при Т=6750С для снятия сварочных напряжений
080	Технический контроль размеров	Приспособление: линейка, штангенциркуль.Проверить геометрические размеры по чертежу на пригодность механической обработки.

4. Выбор сварочных материалов и расчет ном их расхода

Проведем выбор сварочных материалов и расчет норм их расхода для сборочно-сварочной операции, т.е. для ручной аргонодуговой сварки.

1. Защитный газ.

Титан является химически активным материалом и охотно растворяет атмосферные газы (кислород, азот, водород), находясь как в жидком, так и в твердом состоянии. В результате взаимодействия с указанными газами образуются нитриды, оксиды и гидриды. Образование этих соединений сопровождается изменением структуры и пластических свойств. Следовательно, чтобы избежать образования этих соединений и предотвратить ухудшение свойств соединения необходимо обеспечить защиту зоны сварки от атмосферного воздуха.

Углекислый газ СО₂ не подходит в качестве защитного, так как он взаимодействует с титаном. Наиболее подходящими для защиты титанового сплава от атмосферного воздуха являются инертные газы (гелий, аргон), поскольку они не вступают во взаимодействие с титаном. Однако, учитывая более высокую стоимость гелия по сравнению с аргоном, в качестве защитного газа будем использовать аргон.

Аргон высшего сорта (чистота ≥99,993%) по ГОСТ 10157–79.

Норма расхода защитного газа на изделие

(л) определяется по формуле

,

где

- удельная норма расхода газа на 1 м шва данного типоразмера, л;

- длина шва, м; ;

- дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции: продувку газовых коммуникаций перед началом сварки; защиту вольфрамового электрода от окисления после окончания сварки при сварке неплавящимся электродом, настройку режимов сварки; .