Главная >  Производственный и технологический процесс 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

меной литых и кованых деталей и узлов прокатно-сварными или комбинированными, включающими литые, кованые и штампованные элементы, соединенные сваркой. Такая замена является экономически целесообразной, особенно, если конструкция имеет сложную геометрическую форму, а также при единичном и мелкосерийном производстве. Применение сварки в этих случаях приводит к экономии металла, сокращению трудоемкости, снижению себестоимости и улучшению условий труда.

В электромашино- и трансформаторостроении применяют многие способы сварки, но главным образом электросварку.

В данной главе не рассматривается принцип каждого способа сварки, так как это относится к курсу технологии металлов и излагается в специальной литературе 2].

7.3. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Соединения деталей и узлов конструкция, образуемые с помощью сварки, называют сварными соединениями, а часть сварного соединения, образуемую расплавленным в процессе сварки и затем затвердевшим металлом, - сварным швом. Металл, из которого изготовлены свариваемые детали, принято называть основным металлом. В большинстве случаев недостаточно расплавить только один основной металл для заполнения зазора между соединяемыми деталями. Поэтому одновременно с расплавлением основного металла в пламя горелки шводят присадочную проволоку, конец которой расплавляется н дает дополнительный жидкий металл, образующий шов. Расплавленный металл присадочной проволоки илн прутка, смешиваясь с расплавленной частью основного металла, образует металл шва.

Металл шва по своему составу н строению отличается от основного и присадочного металлов. Металл шва имеет структуру литого металла н поэтому, как правило, обладает несколько меньшей прочностью н вязкостью, чем основной прокатный металл. Для того чтобы при сварке деталей получить сварное соединение равнопрочным основному металлу, толщину шва несколько увеличивают по сравнению с толщиной основного металла. Это утолщение часто называют усилением. Однако излишнее утолщение шва является вредным, так как прн вибрационных и ударных нагрузках такой шов может начать разрушаться в месте резкого перехода от наплавленного металла к основному, вследствие возможных концентраций в этих местах собственных внутренних





Нижний

Гориоонтальный Вертикальный а)

Потолочный.

Стыковое

Внахлеот

Тавровое Иглавое Торцевое Отбортованное б)

Рис. 7.2. Сварные швы и соединения.

а -виды сварных швов в зависимости от их положения в пространстве- б-вины г ,. ных соеднненнй в зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей

напряжений. В зависимости от положения в пространстве сварные швы бывают нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные (рис. 7.2, а). Самый простой для выполнения нижний шов, так как прн сварке этим швом капли расплавленного металла стекают вниз, в сварочную ванну. Наиболее трудным для выполнения является потолочный шов.

В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей различают следующие наиболее распространенные виды сварных соединений: стыковое, внахлест, тавровое, угловое, торцовое и отбортованное (рис. 7.2,6). В завнсн-мости от протяженности различают прерывистые и непрерывистые (сплошные)

0-Г.5


h>F

h<S-

Рне. 7.3. Стыковые швы.

а - шов без скоса кромок, односторонний; б - У-образный шов со скосом кромок, односторонний; в -Х-обраэный с двумя симметричными скосами двух кромок; г -U-o6pas-иый с криволинейными скосами двух кромок, двусторонний; д - К-образный о двумя симметричными скосами одной кромки.

швы. Соединения, где не требуется герметичность сварных швов, выполняют прерывистым швом, получаемым прн полуавтоматической или ручной сварке. Наименьшая по сравнению с другими типами швов концентрация внутренних наприжений наблюдается у соединения встык. Стыковые швы применяются при сварке металлических деталей толщиной от 3 до 80 мм. Прн толщине листов более 5 мм в случае ручной сварки и 12 мм при автоматической сварке стыковые швы нуждаются в предварительной обработке кромок листов в месте предполагаемого стыка. Операция подготовки кромок называется разделкой стыка, размеры и форма стыка определяют название шва (рис. 7.3).

Элементы подготовки кромок под сварку и размеры сварных швов указываются в стандартах и разделяются по видам сварки: сварка под флюсом, полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа н ручная дуговая сварка.

Перед сваркой осуществляют сборку узлов. Узлы сложной конфигурации собирают по шаблонам нз тонколистовой стали. Размеры шаблонов определяют с учетом припусков на механическую обработку. Более простые узлы собирают в прнспособлеиних с механическими, гидравлическими или пневматическими зажимами. Собранные под сварку узлы соединяют с помощью прихваток (коротких швов), ширина которых должна быть не более 2/3 ширины или катета будущего шва. Длину прихваток устанавливают в 4-5 раз больше толщины свариваемого металла, но не менее 10 н не более 100 мм. Расстояние между прихватками выбирают в 30-40 раз больше толщины свариваемых деталей, но не более 500 мм. Общие размеры прихваток должны быть такими, чтобы при сварке оин перекрывались наложенным швом. Собранные н прихваченные конструкции попадают на участок сварки, где проваривают все швы. I

Прн сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжении, как правило, растягивающие напряжения в шве н сжимающие в основном металле. Для уменьшения остаточных сварочных напряжений прн создании свар-

3* 67



Общее мапраВлемие сварни.

Направление сВарии. ступени,


Рис. 7.4. Схема наложения сварных швов:

а - обрвтноступенчатый способ; б - метод уравновешивания деформаций. Цифры обозначают порядок иаиесения швов.

НЫХ конструкций И разработке рабочей технологии сборки и сварки узлов необходимо избегать применения пересекающихся швов, располагать швы симметрично, не применять швов с излишними размерами катетов и усилений, применять, где это возможно, прерывистые швы, при наложении длинных швов (свыше 1 м) использовать обратноступенчатый способ наложения швов от середины к концам (рис. 7.4,а), сварку конструкций с симметричным расположением швов вести по методу уравиовешиваиия деформаций (рис. 7.4,6).

В готовых узлах уменьшение сварочных напряжений достигается высоким отпуском (при температуре 550- 680°С) в течение нескольких часов, прокаткой, проковкой сварных швов и околошовной зоны.

Технологический процесс изготовления сварных металлоконструкций машин и трансформаторов состоит из следующих основных операций; резки заготовок из листового и профильного проката, изготовления из заготовок деталей, подготовки поверхности в зоне шва, сборки узлов с предварительной прихваткой, сварки, зачистки швов и поверхностей от шлака и грата, снятия внутренних напряжений, испытания на прочность и плотность сварных швов, отделки и окраски изготовленных металлоконструкций.

Для изготовления металлоконструкций применяются различные виды малоуглеродистых сталей из профильносортового проката.

Материалы для изготовления сварных стальных конструкций необходимо выбирать не только по эксплуатационным требованиям, ио и с учетом возможности высококачественной сварки. Например, малоуглеродистые стали лучше свариваются (не образуют трещин и т. п.), чем высокоуглеродистые и легированные. Поэтому одним из основных критериев качества сталей для сварки является их свариваемость.

7.3. СВАРКА УЗЛОВ МАШИН ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Основным элементом сварного корпуса (рис. 7.5) взрывобезопасиого электродвигателя серии ВАО является цилиндрическая обечайка I, к которой привариваются ребра 5, фланцы 2 и 5 и мелкие сварные узлы: лапы 4, патрубок 6.

Для изготовления корпусов используется листовой и полосовой прокат толщиной от 3 до 25 мм из малоуглеродистых сталей: Ст2, СтЗ, 08 кп, сталь марки 20.

Наиболее металлоемкой деталью является обечайка. При серийном изготовлении станин для получения максимального коэффициента использования металла целесообразно применять полосу шириной, равной длине обечайки плюс припуск на обработку торцов; длина полосы при этом должна быть кратной развернутой длине заготовки. Резка полос осуществляется на гильо-68

тинных ножницах с применением торцевого и бокового упоров. Допуск на отрезаемую длину ±1,5 мм. Гибку обечайки производят на трехвалковых вальцах.

Продольный шов обечайки сваривают в большинстве случаев за две операции: первая - сварка под слоем флюса стыка цилиндра с внешней стороны за один проход на автомате марки АДС-1000 или головкой АБСК на флюсовой подушке; вторая - ручная или полуавтоматическая подварка стыка с внутренней стороны по концам обечайки.

/ 2 J


Рис. 7.5. Эскиз сварной станины взрывобезопасиого электродвигателя серии ВАО.

Рис. 7.6. Установка типа ОБ-1428 для автоматической сварки обечайки стании стыковым швом.

Производительнее и высококачественнее односторонняя автоматическая сварка под флюсом с двусторонним формированием шва на установке типа ОБ-1428 (рис. 7.6), разработанной ИЭС им. Е. О. Патона.

Установка состоит из разжимного устройства /, флюсодержа-теля 2, рольганга 4, медной подкладки 3. Она комплектуется головкой АБСК, сварочным трансформатором типа ТДС-1000 и Шкафом управления.

Для приварки к обечайке фланцев кольцевыми швами применяется автоматическая сварка под флюсом на автомате типа АДК-500-6 проволокой марки Св-08а диаметром 2-5 мм.

Сборку под сварку мелких узлов типа патрубка, лап, а также сборку этих узлов с обечайкой осуществляют в приспособлениях.

Сварка мелких узлов и приварка их к корпусу в основном производятся полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа проволокой марки Св-08Г2С диаметром 1,0-2,0 мм на полуавтоматах типов А-537 и А-547У.

Корпуса взрывобезопасных электродвигателей изготавливают обычно оребренными. Количество ребер от 12 до 32 в зависимости от габарита и исполнения электродвигателя. Трудоемкость установки и приварки ребер составляет около 30-40 % общей трудоемкости сборки под сварку и сварки станины.



Для сборки и сварки ребер с обечайкой используют полуавтоматические установки, имеющие делительную головку с делительным диском и разжимной оправкой для закрепления обечайки, электропривод для поворота делительной головки, механизм фиксации и прижима свариваемого ребра к цилиндру обечайки и пульт управления. Сварка ведется под флюсом.

После приварки каждого ребра делительный диск вместе с обечайкой поворачивают.

Установку комплектуют сварочной головкой АБСК с источником питания. Применение такой установки повышает точность и

снижает трудоемкость приварки ребер на 20-30 /о-

Для устранения сварочных деформаций, возникающих при приварке ребер, корпуса малых и средних габаритов с толщиной стенки до 10 мм подвергают дорнованию по внутреннему диаметру. Процесс ведут на гидравлических прессах. В процессе


Рис. 7.7. Эскиз сварной станины . - -г-------

электродвигателя постоянного тока дорнования внутренний диаметр серии 2П. корпуса увеличивается на 2-

3 мм, при этом устраняют как сварочные деформации, так и эллипсность цилиндра, что облегчает получение необходимой точности при последующей механической обработке внутреннего диаметра.

Сваренные корпуса после зачистки от шлака, брызг и наплывов металла подвергают контролю: внешнему осмотру, проверке геометрических размеров, гидравлическим испытаниям на специальных стендах. Цель гидравлических испытаний - проверка прочности и плотности сварных швов.

Дефекты сварных швов, расположенных на необрабатываемых поверхностях, можно устранить подваркой швов без разделки, а устранение дефектов на обрабатываемых поверхностях требует разделки кромок.

Корпус электрической машины постоянного тока является магнитопроводом, что предопределяет выбор материала и большую толщину стенок (до 60 мм). Корпус изготавливают либо сварным из стального проката, стальных труб, либо из стального литья. Корпуса электродвигателей постоянного тока серии 2П (с высотой оси вращения 112-200 мм) выполняют сварными (рис. 7.7) из стальных труб. Диаметр труб 216-402 мм, толщина стенки 18-38 мм. К обечайке / корпуса приваривают бобышки 2 и лапы 3, изготовленные из листовой стали СтЗ.

Изготовление осуществляется на специализированном участке с поточным расположением оборудования. Участок состоит из отделения изготовления лап, линий изготовления обечаек, сборки и сварки корпусов.


Рис. 7.8. Эскиз сварного корпуса статора крупной электрической машины переменного тока.

7.4. СБОРКА И СВАРКА КОРПУСА СТАТОРА КРУПНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Корпус статора крупной электрической машины представляет собой сварную конструкцию из листового проката. Основными элементами (рис. 7.8) являются обшивка 5, 7, торцевые стенки / и 3, поперечные стенки 2, продольные ребра 4 и лапы 6. Корпуса собирают на плитах, на которых выполняют и сварку. При сборке применяют упоры в виде угольников, прикрепленных к плите. Перед сборкой корпуса собирают торцевые стенки. Для этого размечают плиту, на которую наносят наружный контур торцевой стенки /, осевые линии и положение упоров. После установки и закрепления упоров по контрольным линиям плиты собирают стенки, состоящие из отдельных сегментов. Собранные стенки сваривают порошковой проволокой полуавтоматической сваркой.

Корпус начинают собирать с установки лап 6 и крепления их скобами к упорам. Затем устанавливают торцевую стенку / по осевым линиям и прихватывают ее к лапам. На лапы наносят риску, соответствующую положению стенки 2.

Для фиксирования положения стенки 2 на торцевую стенку устанавливают и прихватывают две временные распорки, а на лапы две планки. На распорки ставят стенку 2 и после совмещения осевых линий прихватывают стенку к распоркам и лапам. Аналогично устанавливают следующую стенку. На стенке 2 по шаблону размечают пазы под ребра и вырезают их газовой резкой. После вырезки и зачистки пазов устанавливают и прихватывают ребра 4, затем на ребра помещают торцевую стенку 3, выверяют её по осевым линиям и прихватывают к ребрам и лапам.

Собранный каркас корпуса сваривают порошковой проволокой полуавтоматической сваркой. Первыми приваривают ребра к стенкам, затем стенки к лапам. Для сварки с другой стороны узел открепляют от упоров и кантуют на 180°. Затем устанавливают листы обшивки 5, 7, 8 к приваривают к стенкам и лапам [11].

7.5. СБОРКА И СВАРКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ГИДРО- И ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ

а) Сборка и сварка узлов гидрогенератора

Корпус статора гидрогенератора - наиболее крупный узел (наружный диаметр до 20 м, высота 3-4 м) - выполняют разъемным,



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85