Jak vařit litinu poloautomaticky

Obsah disertační práce Doktor technických věd Metlitsky, Vladislav Alexandrovič

Kapitola 1. PROBLÉMY VÝROBY SVAŘOVANÝCH VÝROBKŮ A KONSTRUKCÍ Z LITINY A MOŽNOSTI SVAŘOVACÍCH TECHNOLOGIÍ

1.1 Současný stav svařování litiny

1.2. Aktuální úkoly výroby svařovaných výrobků z litiny a oceli

1.3. Analytický přehled výzkumu a experimentálního vývoje v oblasti svařování litinových výrobků a konstrukcí

1.3.1. Svařování litinových trubek

1.3.2. Svařování litinových dílů s ocelí

1.4. Hygienické a ekologické aspekty tavného svařování litiny

1.5. Účel práce a výzkumné cíle

Kapitola 2. HODNOCENÍ SVAŘITELNOSTI KONSTRUKČNÍCH LITIN A HLEDÁNÍ OPATŘENÍ KE ZVÝŠENÍ PEVNOSTI

A PLASTICITA SVAŘOVANÝCH SPOJŮ

2.1. Vliv svařovacích podmínek na strukturu a vlastnosti spojů z litiny s kuličkovým grafitem

2.1.1. Vlastnosti tvárné litiny a oblasti jejího použití.

2.1.2. Vliv tepelného cyklu svařování na strukturu litiny

2.1.3. Vliv tepelného cyklu svařování na mechanické vlastnosti litiny.

2.1.4 Experimentální technologické zkoušky

2.2. Vliv tepelného cyklu svařování na strukturu tepelně ovlivněné zóny (HAZ) litinových trubek

2.2.1. Trubky pro odstředivé lití.

2.2.2 Trubky pro kontinuální lití

2.3. Studium struktury, mechanických vlastností a odolnosti proti praskání u litin s austenitickou bází

2.3.1. Manganová litina s lamelárním grafitem

2.3.2 Niklová tvárná litina

2.4. Klasifikace ukazatelů svařitelnosti litiny

2.5. Studium vlivu složení a struktury svarového kovu na pevnost a tažnost svarových spojů

2.5.1. Modifikace grafitové fáze

2.5.2. Doping matrice

2.6. Vlastnosti svařování litin s litou uhlíkovou ocelí

Závěry ke kapitole

Kapitola 3. OPTIMALIZACE TECHNOLOGICKÝCH POSTUPŮ PRO SVAŘOVÁNÍ LITINOVÝCH KONSTRUKCÍ.

3.1. Zbytková svařovací napětí ve spojích trubek a trubkovnic

3.2. Faktory určující křehký lom v tepelně ovplyvnené zóně (HAZ) během svařování těsnicího kroužku s litinovým tělesem ventilu.

3.3. Regulace přívodu tepla do svařovaného výrobku a tepelné zpracování svarových spojů

3.3.1. Předběžné tepelné zpracování

3.3.2 Předehřev před svařováním

3.3.3. Tepelné zpracování svarových spojů

3.4. Výzkum procesu vertikálního obloukového svařování litiny s nuceným tvorbou švu

3.4.1. Předpoklady pro vývoj metody

3.4.2. Zajištění kvality svarových spojů

3.4.3 Optimální svařovací režimy

3.5. Studium svařování litiny s využitím vysoce koncentrovaných zdrojů tepla

3.5.1. Svařování elektronovým paprskem.

3.5.2. Laserové svařování

Závěry ke kapitole

Kapitola 4. ROZVOJ A HYGIENICKÉ POSOUZENÍ

MATERIÁLY PRO MECHANIZOVANÉ OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ

4.1. Vývoj elektrodových materiálů

4.1.1. Plněné dráty

4.2 Studium hlavních škodlivých faktorů při obloukovém svařování litiny

4.3. Přechod prvků při svařování litiny plněným drátem.

4.4. Hygienické vlastnosti materiálů pro svařování litiny

4.5. Biologické studie svařovacích aerosolů

4.6. Opatření ke zlepšení pracovních podmínek svářečů litin

Závěry ke kapitole

Kapitola 5. TECHNOLOGICKÉ POSTUPY PRO VÝROBU ODLIVANÉHO A SVAŘOVANÉHO VÝROBKU A KONSTRUKCÍ

5.1. Požadavky na lité svařované výrobky a vlastnosti jejich provozu

5.2. Svařování výrobků s výrobou litiny ve struktuře svarového kovu.

5.2.1. Koruna kulového mlýna z litiny

5.2.2 Trubky výměníku tepla.

5.3. Svařování výrobků s použitím materiálů na bázi neželezných kovů

5.3.1. Šoupátka s těsnicími kroužky

5.3.2. Chladicí desky s kryty

5.3.3. Prvky trubkových konstrukcí

5.4. Hodnocení kvality litých svařovaných výrobků

5.5. Perspektivy výroby svařovaných litinových výrobků.

Závěry ke kapitole

Doporučený seznam disertačních prací ve specializaci „Technologie a stroje svařovací výroby“, kód VAK 05.03.06

Získání vysoce kvalitních svarových spojů z litiny kontaktním tupým svařováním 2007, kandidát technických věd Šachmatov, Denis Michajlovič

Vývoj vědeckých základů a metod pro zajištění technologické pevnosti svarových spojů velkorozměrových konstrukcí vyrobených z ocelí a slitin s omezenou svařitelností 2000, doktor technických věd Jakušin, Boris Fedorovič

Optimalizace struktury a vlastností svarového spoje silnostěnných plynových trubek pevnostní třídy X70 pro podvodní potrubí 2011, kandidát technických věd Stepanov, Pavel Petrovič

Zvýšení odolnosti hnacích náprav automobilů vyrobených z perlitických různorodých ocelí zdokonalením technologie obloukového svařování tavitelnou elektrodou v ochranném plynu 2006, kandidát technických věd Musienko, Alexandr Michajlovič

Vlastnosti struktury a vlastností tepelně ovlivněné zóny svarových spojů ocelí pevnostní třídy K56 2013, kandidát technických věd Šekšev, Maxim Aleksandrovič

Úvod k disertační práci (součást abstraktu) na téma „Technologické principy svařování litin při výrobě svařovaných litých konstrukcí“

Rozvoj strojírenství je neoddělitelně spjat s vývojem a zaváděním nových nebo zdokonalováním stávajících konstrukčních materiálů, jakož i s vytvářením progresivních technologických postupů pro výrobu kritických produktů z nich.

V současné době je více než 45 % (hmotnostních) součástí moderních strojů a zařízení vyrobeno z litiny, z čehož asi 75 % tvoří litiny. Prognózy vývoje technologií ukazují, že v blízké budoucnosti bude převládat výroba a spotřeba litiny ve strojírenství, protože z hlediska nákladové efektivity a souboru fyzikálních, mechanických a provozních vlastností mají litinové odlitky nepopiratelné výhody oproti odlitkům z jiných slitin. V posledních letech se hojně používají odlitky z vysoce kvalitních litin s lamelárním grafitem a perlitickou strukturou matrice (sv až 320 MPa), rozšiřuje se výroba vysokopevnostních litin s kuličkovým grafitem (sv = 380.520-XNUMX MPa), vznikají nové třídy legovaných litin se speciálními fyzikálními vlastnostmi. Umožňuje částečně nahradit vysoce kvalitní litiny uhlíkovými a vzácnými legovanými ocelemi, slitinami neželezných kovů ve strojírenství, stavbě lodí, chemickém a hutním průmyslu a při stavbě potrubí.

Hlavní objemy svařování litin se provádějí při restaurování dílů poškozených během provozu nebo při odstraňování vad odlitků. V praxi se stále častěji objevují problémy, které lze řešit vytvářením svařovaných výrobků a konstrukcí z litiny nebo svařovaných celků z litiny a ocelí. Tím se dosahuje významného ekonomického efektu. Například při výrobě kyseliny sírové (jako meziproduktu pro získávání minerálních hnojiv) se široce používá zařízení pro výměnu tepla vyrobené z chromniklových ocelí typu 18-10 nebo ze slitiny třídy 06HN28MDT (EI-943). Nahrazení trubkových svazků (svazek trubek se dvěma trubkovnicemi) vyrobených z vysoce legovaných ocelí a slitin svařovanými trubkovými svazky z litiny by poskytlo velký ekonomický efekt díky snížení spotřeby neželezných kovů. Lze uvést i další příklady.

Výroba litých svařovaných výrobků a konstrukcí z litiny je však komplikována její omezenou svařitelností. Pro získání vysoce kvalitních a efektivních svarových spojů litinových polotovarů je nutné provádět výzkum pro posouzení svařitelnosti litin různých tříd a sortimentů, zlepšovat stávající a vyvíjet nové svařovací materiály a vytvářet progresivní technologické postupy pro výrobní svařování. Studiem vlastností svařování litin se zabývali sovětští vědci G. A. Asinovskaja, A. E. Asnis, V. V. Baženov, V. A. Bat’manov, K. P. Voščanov, Ju. Ja. Greckij, P. S. Elistratov, B. G. Ivanov, G. N. Larin, K. V. Lubavskij, I. R. Patskevič, Ju. A. Sterenbogen, V. F. Chorunov, A. N. Šaškov a další. Výsledkem těchto studií byla doporučení pro volbu složení svarového kovu, která sloužila jako základ pro vývoj elektrod na bázi oceli, mědi nebo niklu pro ruční svařování svarového kovu bez ohřevu, litých tyčí, práškových drátů a keramických tyčí pro svařování a navařování litiny s předběžným ohřevem. Tento vývoj měl velký význam pro rozvoj svařování litiny v SSSR.

Problém mechanizovaného obloukového svařování litiny bez předehřevu byl vyřešen v pracích A. E. Asnise a Yu. Ya. Gretského na základě použití samoochranného drátu s plným průřezem vyrobeného ze slitiny na bázi niklu, což umožnilo organizovat hromadné opravy tenkostěnných litinových výrobků.

Úplně první experimenty s výrobním svařováním litinových výrobků z odlitků ukázaly, že dříve provedené studie v oblasti svařování litin nejsou dostatečné k zobecnění založenému pouze na literárních datech a výsledcích dříve získaných autorem, které by představovalo vědecký základ pro řešení problému vytváření odlitých svařovaných výrobků a konstrukcí z litiny s ohledem na moderní požadavky a nově vznikající slibné úkoly. Byly zapotřebí nové systematické studie, jejichž výsledky jsou prezentovány v hlavních kapitolách práce.

Teoretickým základem pro výzkum autora jsou práce domácích i zahraničních vědců. Výchozí opatření pro vytvoření perspektivních technologických postupů svařování jakéhokoli konstrukčního materiálu jsou založena na znalosti charakteristik jeho chování během svařování, podmínek pro získání svarového kovu a zóny ovlivněné svarem s požadovanou strukturou a stanovenými vlastnostmi, příčin vzniku a opatření k prevenci typických vad ve svarových spojích. Práce poskytuje analytický přehled výzkumu a experimentálního vývoje v oblasti svařování litinových výrobků a konstrukcí; je uvedeno posouzení svařitelnosti litin; je studován vliv tepelného cyklu svařování na strukturu a vlastnosti litin v zóně ovlivněné svarem, jsou zkoumány zákonitosti vlivu chemického složení a podmínek svařování na strukturu a vlastnosti svarového kovu na bázi železa, mědi a niklu; jsou stanovena zbytková napětí ve svarových spojích atd. V tomto případě byly použity matematické výzkumné metody s využitím počítače, metody optické a kvantitativní metalografie, dilatometrické, mikrorentgenové spektrální, termografické analýzy, metody chemické, spektrální a plynové analýzy, metody stanovení hygienických vlastností svařovacích materiálů; Pro hodnocení svařitelnosti litin a vyrobených svařovacích materiálů byla vyvinuta řada speciálních technologických testů.

Hlavní vědecká ustanovení uvedená v disertační práci a předložená k obhajobě s jejich teoretickým a experimentálním zdůvodněním, jakož i metody praktické implementace, zahrnují následující:

1. Výsledky studií vlivu tepelného cyklu svařování na strukturu tepelně ovlivněné zóny litiny s kuličkovým grafitem a feritovou nebo perlitovou matriční strukturou, jakož i litinových trubek odstředivého nebo plynulého lití. Zjištěný vztah mezi procesy probíhajícími v zóně blízko svaru, poměrem a rozložením strukturních složek v tepelně ovplyvnené zóně (HAZ) a úrovní mechanických vlastností tvárné litiny.

2. Výsledky studií struktury, stanovení mechanických vlastností a odolnosti proti tvorbě trhlin při svařování legovaných litin s austenitickou bází: mangan s lamelárním grafitem a nikl s kuličkovým grafitem.

3. Klasifikace ukazatelů svařitelnosti litin a formulované požadavky na chemické složení, strukturu a kvalitu základního kovu pro zajištění požadované kvality svařovaných výrobků a konstrukcí.

4. Metody pro řízení struktury a vlastností litiny navařené plněným drátem, aplikované na problém získání spojů s homogenní strukturou a identickými vlastnostmi při svařování litiny s předběžným ohřevem.

5. Zdůvodněný systém komplexního legování a modifikace svarového kovu během svařování bez předehřevu materiály na bázi mědi nebo niklu a železa, splňující požadavky na těsnost, dostatečnou pevnost a zpracovatelnost svarových spojů; stanovený optimální poměr a obsah legujících a modifikujících prvků s ohledem na jejich vliv na strukturu, mechanické vlastnosti, technologickou pevnost a teplotu tavení svarového kovu.

6. Matematický model a data pro výpočet zbytkových svařovacích napětí ve spojích litinových součástí typu „trubka + trubkovnice“, které tvoří základ technologického procesu svařování trubek výměníku tepla plášťové konstrukce.

7. Výsledky výpočtů silových faktorů určujících křehký lom v tepelně ovlivněné zóně při svařování těsnicího kroužku s tělesem litinového potrubního ventilu, s ohledem na to, co zajišťuje výrobu bezvadných svarových spojů.

8. Vyvinutá metoda vertikálního obloukového svařování litiny s nuceným tvorbou švů, kombinující pozitivní aspekty elektrostruskového svařování a mechanizovaného obloukového svařování plněným drátem a zajišťující výrobu vysoce kvalitních spojů při svařování litiny o tloušťce 30.60 mm a více bez předehřevu.

9. Na základě výsledků výzkumu byly vyvinuty nové dráty s plným průřezem a plněné dráty pro mechanizované obloukové svařování litiny a tavidlo pro vertikální svařování s nuceným tvorbou švu.

10. Některé hygienické vlastnosti elektrodových materiálů pro mechanizované obloukové svařování litiny; získané výsledky studií biologické aktivity svařovacích aerosolů; zdůvodněná opatření a doporučení pro zlepšení pracovních podmínek svářečů.

11. Vyvinuty technologické postupy pro svařování reálných výrobků a konstrukcí z litiny a posouzení kvality výsledných svarových spojů.

12. Výsledky pilotního testování a implementace vývoje v různých odvětvích národního hospodářství.

Disertační práce se skládá z úvodu, pěti kapitol, závěru, seznamu použité literatury a dodatku.

Svařování litiny je z technologického hlediska poměrně složité. Samotný materiál velmi špatně snáší vysoké teploty s následným ochlazováním. Pro dosažení vysoce kvalitního svaru potřebujete vybavení a speciální elektrody. Je možné svařovat litinu poloautomatem? A co potřebujete vědět o technologických vlastnostech tohoto typu práce? Více o tom v našem článku. Jaká jsou specifika svařování litiny? Litina se nejčastěji používá ve výrobcích vyráběných litím. Ale takový kov je docela křehký a nejčastějšími poruchami jsou praskliny. Obvykle se svařují elektrickým svařováním. Jaká je obtížnost vykonávat tento typ práce? Roztavená litina je velmi tekutá, což vytváří potíže při svařování skrz trhliny a otvory. Tato vlastnost často vede k propálení kovu. Litina má relativně nízký bod tání. Vliv vysokoteplotního elektrického oblouku vede k jejímu bělení (změně struktury), v důsledku čehož se materiál v místě svařování stává křehčím a praská již při ochlazování. Kyslík, který je v atmosféře, přichází do styku s uhlíkem, což vyvolává tvorbu mnoha pórů v těle svaru. Kvůli tomu má spoj mnohem menší bezpečnostní rezervu. To jsou hlavní problémy svařování litinových dílů. K jejich řešení se používá několik technologií, které umožňují zabránit rychlému zničení spoje. Metody svařování litiny Za zmínku stojí hned: pokud potřebujete svařit litinu – neexperimentujte! Nesvařujte takový kov ocelovými elektrodami – šev praská ve 100 % případů. Totéž platí pro poloautomatický stroj používající drát pro svařování oceli! V zásadě se pro svařování litinových dílů používají dvě hlavní technologie: za tepla a za studena. Lze použít i polohorkou metodu svařování takového kovu. Metoda studeného vaření Tato metoda umožňuje svařovat litinu bez předehřívání dílů. Je to obzvláště důležité, když mají konstrukce poměrně velké rozměry. Povinnou podmínkou pro tuto metodu je použití speciálních elektrod. Obvykle se k tomu volí spotřební materiály obsahující železo, měď a nikl. Tyto prvky nevedou k tvorbě slitin s uhlíkem, což zabraňuje přílišnému křehnutí svaru. Horké a polohorké metody Jedná se o spolehlivější metody svařování litiny. Díly se předehřívají buď v pecích nebo speciálními indukčními ohřívači (průmyslové měřítko).
Hlavní je dodržovat teplotní podmínky. Litina by se neměla zahřívat na více než 600 stupňů. Jinak začíná proces, kterému se při svařování snaží vyhnout – změna struktury a bělení (tvorba bílého typu litiny). Tato metoda může být několika typů v závislosti na výhřevnosti. Například při polohorké metodě se díly zahřívají na 350 až 400 ° a teplá metoda zahrnuje zahřívání do 250 stupňů. Po dokončení svařování je nutné díly pomalu (někdy až 5 dní!) chladnout, aby šev nepraskl v důsledku příliš rychlého poklesu teploty. Metody horkého svařování jsou pracnější. Umožňují však získat vysoce kvalitní spoje. Jak vařit litinu poloautomaticky Ve většině případů použití poloautomatického svařování umožňuje získání svarů velmi vysoké kvality. Vše je o designu takového zařízení. Švy jsou položeny bodově a každý jednotlivý bod je jakoby zaražen do povrchu kovu. Poloautomat přitom nevyhřívá příliš velké plochy. Jak tedy vařit litinu pomocí poloautomatického stroje? Přípravné práce
Bez ohledu na použité zařízení, ať už se jedná o ruční střídač nebo poloautomatický stroj, musí být litina připravena ke svařování. Kov se důkladně očistí od nečistot, pokud se na něm nacházejí stopy oleje, odstraní se rozpouštědly. Samotné hrany musí být po celé délce rozšířeny (k tomu můžete použít brusku nebo dláto). Čištění je však nutné provádět velmi opatrně a kov odstraňovat v několika přístupech vrstvu po vrstvě! Při svařování trhlin podél okraje je nutné vyvrtat hroty, jinak může praskání během svařování pokračovat. Pokud je tloušťka dílu větší než 5 milimetrů, je nutné podél hran provést zkosení pod úhlem 45-60 stupňů. Tenké výrobky se svařují pomocí grafitových podložek, aby se zabránilo úniku taveniny a propálení kovu.
Výběr drátu Jak již bylo zmíněno výše, neměli byste se pokoušet svařovat litinu ocelovými dráty pro poloautomatický stroj. S jejich použitím se tento proces stává nereálným bez poškození. Dnes existují speciální typy svařovacích drátů pro práci s litinou. Vybírají se v závislosti na zvolené metodě svařování. Při svařování bez ohřevu (studená metoda) se používá drát označený PP ANCH-1. Při polohorkém ohřevu až do 350 stupňů se používá svařovací drát značky PP ANCH-2. A samozřejmě při horkém ohřevu až do 600 stupňů se používají spotřební materiály označené PP ANCH-3. Každý z těchto spotřebních materiálů je práškový drát (označený PP), který již obsahuje potřebné prvky (měď, křemík, železo, nikl atd.). Díky nimž můžete svařovat litinu poloautomatem.
Proces svařování Po provedení všech nezbytných příprav se začíná svařování kovů. Nejlepší je použít horkou metodu. K tomu se díl zahřeje v peci na 600 stupňů a svařování musí být zahájeno ihned po ohřátí. Ohřev musí být kontrolován tak, aby nepřekročil povolené hodnoty. Pokud dojde k přehřátí, nesmí se za žádných okolností dostat na kov voda. I kapka způsobí praskliny a výrobek zcela zničí. Zvláštní pozornost je třeba věnovat nastavení svařovacího zařízení. Litina se svařuje na poloautomatickém stroji s nízkým stejnosměrným proudem a obrácenou polaritou. Pod díly se umístí grafitový podklad (podtváření). Držák se vede pod úhlem 50-60 stupňů k povrchu svařovaných dílů. Hlavní je vidět konec drátu a kontrolovat celý proces. Svařování se nanáší v několika vrstvách ve dvou nebo třech vrstvách. Při vedení prvního svaru není třeba provádět kmitavé a příčné pohyby, jako u oceli. Následující vrstvy lze provádět pomocí příčných vedení hrotu drátu. Po dokončení svařování je nutné odstranit strusku a díl postupně chladnout. Za tímto účelem je kov pokryt nebo posypán nehořlavým materiálem (azbest, dřevěné uhlí). Poloautomatický proces svařování je mnohem rychlejší než v ručním režimu. Nejprve se vyplatí procvičit si rychlost vytváření švů a podávání drátu! Také pro ochranu svařovací lázně před kyslíkem můžete použít poloautomatický svařovací režim s přívodem argonu. Zdroj: wikimetall.ru

Doporučujeme vám přihlásit se k odběru našich stránek na sociálních sítích: Facebook | VKontakte | Twitter | Google+ | Spolužáci