Разработка оборудования и технологии сварки неповоротных монтажных стыковых соединений крупногабаритных конструкций

Подробности

Опубликовано 13.10.2015 14:55

Просмотров: 2071

Разработка оборудования и технологии сварки неповоротных монтажных стыковых соединений крупногабаритных конструкций.

После передачи трех экспериментальных автоматов «Радиан-4» на «Севмаш»-предприятие с весны 1988 г., т.е. уже после трех лет с момента начала работ, производилась сварка пластин и образцов имитаторов во всех пространственных положениях. Выполнялась доработка технологии, управляющих программ, выявлялись и дорабатывались «слабые» места в механике и электронике.

Учитывая положительные результаты всесторонних испытаний автоматов в заводских условиях, 12 августа 1988 г. было принято решение о выполнении сварки по разработанной технологии опытно-штатной конструкции. Эти работы были начаты в ноябре 1988 г., а закончены в январе 1989 г.

Опытно-штатная конструкция представляла собой три торовых обечайки из стали типа 12ХН3МДА, состоящих из 10 равных лепестков, каждая с радиусом кривизны образующей 2,5 м и длиной пазов 1,4 м. Диаметр обечайки по нижнему торцу составлял около 8 м. Конструктивные элементы подготовки кромок при толщине лепестков 35 мм в соответствии с чертежом представляли собой симметричную X-образную разделку с углом раскрытия 60 ± 5° и зазором в корневой части 4 мм. Сборка и сварка производились в положении «ось-вертикально» торцом большого диаметра вниз. Сборка осуществлялась прихватками, выполняемыми ручной аргонодуговой сваркой, с присадочной проволокой Св 07ХН3МД с поддувом обратной стороны аргоном.

Лицевая часть шва после заполнения разделки сварочным автоматом «Радиан-4»	Корень шва после заполнения разделки с лицевой стороны

Корень шва собранных пазов подваривали симметрично с двух сторон ручной аргонодуговой сваркой с присадкой марки Св 07ХН3МД. Толщина подварки составляла 6–8 мм.

Практика подготовки и сборки лепестков оказалась таковой, что добиться требуемой чертежом формы и размеров разделки не удалось. Так, например, угол раскрытия кромок изменялся от 49 до 70° ширина разделки находилась в пределах от 22 до 31 мм, ширина площадки подварочного шва паза изменялась от 8 до 12 мм. Такая подготовка кромок, конечно, не вызывала воодушевления разработчиков, однако, забегая вперед, скажем, что с этой задачей автомат и оператор-сварщик справились достойно. Кстати, о сварщике. По настоянию производственников сварщик был назначен цеховой, без опыта, который к тому време- ни уже имелся у сварщиков лаборатории сварки. Это было сделано для проверки возможности быстрогоадаптирования сварщика к работе с качественно новым оборудованием.

Автоматическая сварка пазов обечаек экспери-ментальным автоматом «Радиан-4» выполнялась в дваэтапа, которые состояли из процедуры заполненияразделки и последующей наплавки технологическогоусиления сварного шва.Сварка выполнялась проволокой марки Св 07ХГ-СН3МД ? 1,2 мм. Режим сварки и расход компонентов защитной газовой смеси, состоящей из80% Аr+20% СО2, контролировался по показаниям нацифровом дисплее шкафа и дублировался (вот она,инерция технического прогресса) дополнительнымистрелочными приборами и ротаметрами и состав-лял: сварочный ток 140–160 А, напряжение на дуге16–18 В, расход газа 40 л/мин.

Сварка пазов заподлицо производилась по методу«поперечной горки» за один проход с каждой стороны шва, начиная с лицевой стороны. Скорость сварки со-ставляла 0,75–0,9 м/час. Такой разброс был предопре-делен значительными отклонениями формы разделкиот требуемых и, как следствие, различными объемамизаполнения. Сварку проводили без кантовки обечаек,положение шва в пространствеизменялось от вертикального до наклонного (угол отклонения от вертикалисоставлял 30°). Отметим, что наклон «на себя» с углами30–50° является по технике выполнения для свар-щика-ручника весьма сложным. Для разработаннойтехнологии и оборудования такое пространственноеположение особых затруднений не вызывало.

После выполнения сварки производился 100% ультразвуковой контроль. Из 120 проконтролированных участков признаны негодными 20 участков, с глубиной залегания дефектов 18–22 мм, т.  е. в основном в корне подварочного шва. Вскрытие дефектов показало, что главная причина их возникновения — нарушение геометрических параметров разделки кромок, допущенное при сборке (к тому времени работы по геометрической адаптации, напомню, выполняемые «факультативно», откладывались в связи с непрерывными командировками разработчиков на «Севмаш»).

После исправления дефектов ручной аргоно-дуговой сваркой с применением присадочной проволоки Св 07ХН3МД наплавлялось усиление на сварной шов. Усиление высотой 6– + 2 3 и шириной 56– + 2 4 выполняли за один проход со сложными колебаниями электрода.

Из дефектов, обнаруженных визуально, отмечено нарушение формирования в местах вынужденных остановок (замена катушки с проволокой или токо-съемного наконечника) и на отдельных участках подрезы глубиной до 0,5 мм в местах перехода усиления к основному металлу.

Анализ причин возникновения этих дефектов еще более укрепил авторов разработки в мысли о необходимости создания системы не только геометрической, но и технологической адаптации.

После наплавки усиления было выполнено радио-графирование пазовых соединений в объеме 100%. Из 120 участков баллом 3 оценены 118 участков, баллом 2 — один участок и баллом 1 — один участок. В обоих участках были обнаружены поры; участок, квалифицированный баллом 1, имел скопление пор протяженностью 25 мм.

В ходе работ по сварке торовых обечаек экспериментальным автоматом «Радиан-4» было выполнено 42 погонных метра шва, машинное время сварки составило около 174 часов, при этом автомат дважды перевозился с одного рабочего места на другое. Специальных мероприятий по созданию «тепличных» условий в ходе работ не выполнялось.

Производственники дали высокую оценку перспективности технологии и оборудованию нового поколения, внесли ряд существенных предложений по улучшению работы аппарата.

После выполненных доработок, корректировки конструкторской документации на литеру О1 один из автоматов вновь появился в цехе, при этом ему предстояло сварить образец толщиной 40 мм. Образец был установлен так, что стык изменял свое пространственное положение от вертикального до потолочного с внутренней стороны. И с этой задачей аппарат справился блестяще.

Сварка образца-имитатора производилась в симметричную Х-образную разделку с «открытым» корнем. Поверхность выполненного за один проход сварного шва и вид его со стороны корня после сварки с одной стороны приведен на рисунках. После сварки корень шва зачищался до чистого металла и подваривался ручной аргонодуговой сваркой до образования площадки шириной 6–8 мм. Затем выполнялась однопроходная сварка в разделку с внутренней стороны. Далее осуществлялся ультразвуковой контроль качества сварного шва и однопроходная наплавка усиления высотой 7 мм и шириной 64 мм.

Любопытно отметить, что сварщик В. Семенов, кстати, очень толковый и прогрессивно настроенный специалист, выполнявший эту работу, не дождавшись окончательных результатов заключительного радиографирования, получил письменное послание, начертанное на сваренном образце, от своих коллег по ручной дуговой сварке, считавших себя элитой, которым доверяли подобные стыковые соединения, преимущественно в потолочном положении. Суть этого послания сводилась к полушутливой угрозе подвеса исполнителя работы за гениталии на подкрановых путях, если он будет продолжать свою деятельность по внедрению автомата «Радиан-4».

Для разработчиков и заводчан, активно участвующих в судьбе аппарата, это послание стало, пожалуй, самой большой наградой. Оппоненты Семенова увидели, что реально наступает пора замены ручного труда на машинный, и в этом свете, очевидно, свою перспективу.

В начале 1990 г. работы по договору с «Севмашем» были завершены. Конструкторская и технологическая документация готова к тиражированию.

Однако за 5 лет, прошедших с момента начала работ, вычислительная техника пополнилась компьютерами, превосходящими по своим возможностям микро-ЭВМ «Электроника-60», на базе которой и был создан весь комплекс. Репродуцировать устаревшее оборудование с ограниченными возможностями не имело смысла. В свете этого разработчики и производственники предложили переработать аппаратные и программные средства под PS-486, являвшегося на тот момент качественно новой системой, обладающей большими возможностями для разработки и отладки программного обеспечения, а также управления процессом сварки.

К исходу 1990 г. ввиду прекращения финансирования эти работы были приостановлены, а затем прекращены. Дальнейшее развитие идей нашло отражение в созданном в последнее время аппарате «Юниор».