Сварка корпуса газотурбинного двигателя (стр. 2 из 4)
Применяемые вольфрамовые электроды должны отвечать требованиям ГОСТ 23949–80.
Для сварки в среде инертных газов применяются электроды Ш0,5–10 мм из чистого вольфрама (ЭВЧ). Для уменьшения нагрева и расхода электрода используются электроды из вольфрама с присадками: диоксида тория (ЭВТ), оксидов лантана ЭВЛ (1,1…1,4% LaO) и иттрия ЭВИ-1 (1,5…2% Y203), ЭВИ-2 (2…2,5% Y203).
У нас в стране широкое распространение получили электроды марок ЭВЛ и ЭВИ. Они выдерживают большую токовую нагрузку и имеют повышенную эрозионную стойкость при сварке по сравнению с электродами марки ЭВЧ. Диаметр вольфрамового электрода выбирается в зависимости от величины сварочного тока. Вольфрамовые электроды используются с заточкой под углом 20–90°.
Присадочная проволока для сварки выбирают исходя из состава материала, требований предъявляемых к сварным соединениям, и жесткости конструкции. Для уменьшения склонности к образованию трещин, следует свести к минимуму попадания водорода в шов и напряжения, возникающие при сварке. Применяют присадочные проволоки сходного состава, что и основной металл. Так по ГОСТ 2246–70 выпускаются: Св-04Х19Н9, dэл 1,2 мм; Св06Х19Н9Т, dэл 1,2 мм; Св-06Х15Н10М15, dэл = 1,2 мм. В данном случае применяется сварочная проволока Св11Х11Н2В2МФ, d =1 мм, изготовленная по ТУ 14–1–997–74.
Сварка постоянным током прямой полярности характеризуется максимальной проплавляющей способностью. В широком диапазоне параметров режима аргонодуговой сварки на постоянном токе прямой полярности на токах до 600А доля тепловой мощности, вводимой в изделие, составляет 40–85%, потери на нагрев вольфрамового электрода примерно 4–6%, а лучевые потери от столба дуги – 7–30%.
При сварке на обратной полярности и на переменном токе дуга горит неустойчиво, наблюдается увеличение нагрева электрода и увеличения его расхода.
Повышенная склонность мартенситных сталей к хрупкому разрушению в состоянии закалки усложняет технологию их сварки. При содержании углерода более 0,10% мартенситные стали склонны к образованию холодных трещин при сварке из-за высокой степени тетрагональности кристаллической решетки мартенсита. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом структурно свободный 
– феррит в свою очередь сообщает им высокую хрупкость. Поэтому в сварных соединениях мартенситных сталей трещины могут наблюдаться в процессе непрерывного охлаждения при температурах ниже Т мн, а также в процессе выдержки при нормальной температуре (замедленное разрушение).
Для высокохромистых сталей температура начала мартенситного превращения не превышает 360 °С, а окончания 240 °С. С увеличением содержания углерода точки Тм.н и Тм.к еще более понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартенсита и его хрупкости. Учитывая это, а также необходимость обеспечения сварным соединениям высокой пластичности и ударной вязкости для безопасности эксплуатации ответственных энергетических установок, содержание углерода в хромистых мартенситных сталях ограничивают до 0,20%.
Предотвращение образования холодных трещин является одной из задач при сварке 11–13%-ных хромистых сталей. В связи с этим применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 200–450 °С. Температура подогрева тем выше, чем выше склонность стали к закалке. В тоже время температура подогрева не должна быть чрезмерно высокой, так как это может привести к отпускной хрупкости вследствие снижения скорости охлаждения металла в околошовной зоне в интервале температур карбидообразования. Кроме того, высокий подогрев, как и сварка с высокой погонной энергией, обеспечивает длительный перегрев околошовного металла, результатом чего является рост зерна, сегрегация примесей на границах зерен и, как следствие, снижение пластичности и вязкости сварных соединений.
Лучшие свойства сварных соединений достигаются в случае предварительного подогрева в интервале Тм.н – Тмк, а также когда после сварки производится подстуживание до Тмк, но не ниже 100 °С. Рекомендации по тепловому режиму сварки стали 13X11НВМФ следующие: подогрев до 300 °С, отпуск при 700–720 °С (без охлаждения ниже температуры подогрева).
3. Выбор сварочного оборудования и его краткая характеристика
Назначение и область применения.
Установка для сварки круговых и кольцевых швов модели УСКК-2 предназначена для сварки неплавящимся электродом с присадочной проволокой круговых и кольцевых швов на торцевых и цилиндрических поверхностях изделий из жаропрочных и нержавеющих сталей. Применяется на предприятиях отрасли связанных со сваркой моторных узлов.
Условие эксплуатации установки УСКК-2 должны соответствовать климатическому исполнению «У» категории 3 по ГОСТ 15150–69.
Перечень составных частей установки.
1. Манипулятор
2. Балка направляющая
3. Станина
4. Головка сварочная
5. Газоводоэлектроразводка
6. Панель измерений
7. Панель управления
Описание конструкции и принцип работы установки.
Установка предназначена для автоматической сварки круговых и кольцевых швов на торцевых и цилиндрических поверхностях изделий из жаропрочных и нержавеющих сталей. Сварка производится неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки.
Свариваемое изделие устанавливается на планшайбу манипулятора и крепится на ней. Планшайба манипулятора, в зависимости от вида свариваемого шва (кругового или кольцевого), выставляется в горизонтальное или вертикальное положение. Своим вертикальным перемещением манипулятор даёт возможность производить грубую установку зазора между изделием и электродом. Сварочная головка с помощью привода поперечного перемещения устанавливается на свариваемый стык. После окончательной установки сварочной головки на сварочный шов, производится сварка кругового или кольцевого шва. По окончании сварки изделие снимается с планшайбы манипулятора.
Манипулятор.
Предназначен для установки на нём свариваемого изделия и для вращения его относительно электрода сварочной горелки с заданной скоростью сварки.
В раме на цилиндрических опорах размещён корпус, в котором установлены шпиндель с планшайбой.
На боковой поверхности корпуса установлен привод вращения планшайбы. Корпус несущий на себе все перечисленные узлы, может поворачиваться в опорах рамы с помощью механизма наклона, который представляет из себя червячный валик входящий в зацепление с червячным сектором. Червячный сектор жёстко связан с корпусом, а червячный вал размещен в опорах в раме. Червячный вал имеет на одном конце маховик, с помощью которого осуществляется его вращение.
Балка направляющая.
Служит для крепления сварочной головки и для её перемещения относительно планшайбы манипулятора.
Балка представляет собой сварную конструкцию, крепится к стойке 6, которая устанавливается на станине. Балка имеет прямоугольные направляющие, в которых с помощью привода и винтовой передачи перемещается кронштейн, к которому крепится сварочная головка. Этим перемещением сварочная горелка устанавливается на свариваемый стык изделия. Для более тонкой настройки на стык служит маховик, кинематически жёстко связанный с винтом винтовой передачи.
Станина.
Является основной составной частью установки, несущей на себе все механические узлы и размещённой внутри электроаппаратуры.
Станина представляет собой сварную конструкцию с нижней, верхней, задней и передней глухими стенками. Боковые стороны станины закрыты дверками.
На верхней части станины крепится стойка с направляющей балкой.
На передней части станины установлены Г-образные направляющие, в которых перемещается манипулятор с помощью винтовой пары, проводимой во вращение приводом. Внутри станины установлены панели с электроаппаратурой.
Головка сварочная.
Корпусом суппорта вертикального перемещения крепится к кронштейну направляющей балки и направляющей суппорта, крепится узел крепления сварочной горелки со сварочной горелкой и механизмом подачи проволоки. К корпусу суппорта вертикального перемещения с противоположной стороны крепится катушка с присадочной проволокой.
Газоводоэлектроразводка.
Служит для подачи сварочного тока, охлаждающей воды и защитного газа к сварочной горелке. Газоводоэлектроразводка так же включает в себя все электрические соединения, выполненные согласно принципиальной и монтажных электрических схем.
Техническая характеристика:
1. Свариваемые материалы – жаропрочные и нержавеющие стали;
2. Вид тока – постоянный;
3. Максимальный сварочный ток – 315А;
4. Диаметр свариваемых стыков – 100…500 мм;
5. Скорость сварки – 0,002…0,008 м/с;
6. Скорость подачи присадочной проволоки – до 0,019 м/с;
7. Диаметр присадочной проволоки – 1,2–2,0 мм;
8. Величина поперечного перемещения сварочной головки – 100 мм;
9. Скорость перемещения манипулятора – 5 м/с; 10. Угол наклона планшайбы – 90°.
4. Характеристика источника питания
Выпрямитель универсальный для сварки неплавящимся электродом модели ВСВУ-400 предназначен для питания установок автоматической, полуавтоматической и ручной электродуговой сварки обычной и сжатой, непрерывной и импульсной (пульсирующей) дугой, жаропрочных, нержавеющих сталей и титановых сплавов в аргоне. Основные параметры:
1. Номинальный сварочный ток при ПВ – 60%
и длительности цикла 60 мин, А – 400;
2. Диапазон регулирования сварочного тока при непрерывной сварке, ток импульсный – при импульсной сварке, А – 5±10%-400±10%;
3. Диапазон регулирования дежурного, А – 5±10%-100±10%;
4. Напряжение холостого хода, В-не более 100;