Технология сборки и сварки

Изготовленные элементы фермы собирают на стеллаже или в стапелях и скрепляют короткими сварными швами. Последовательность наложения сварных швов при сварке фермы, собранной на прихватках, должна выполняться в соответствии с технологией, предусматривающей получение минимальных короблений, допустимых без последующей рихтовки фермы.

При сборке ферм особое внимание уделяют правильному центрированию стержней в узлах во избежание появления изгибающих моментов, неучтенных расчетом. Разнообразие типов и размеров ферм иногда не позволяют использовать преимущества их сборки в инвентарных кондукторах. В этих случаях нередко применяют ме­тод копирования. Это объясняется малой повторяемостью ферм, изготовляемых на заводах, которые имеют различные пролеты, уклоны верхних поясов, схемы решетки, сечения уголков, конструкции узлов и расположение монтажных отверстий. Разнообразие типов ферм затрудняет применение инвентарных кондукторов.

Сборка стропильных и подстропильных ферм состоит из:

v сборки копира,

v сборки полуфермы по копиру,

v сборки фермы.

Копиром называется сборочный кондуктор (шаблон) представляющий собой ферму, у которой поставлены все листовые детали и уголки с одной стороны.

Первую собранную по разметке ферму (рис. 6, а) закрепляют на стеллаже — она служит копиром. При сбор­ке детали каждой очередной фермы 2 (рис. 6, б) раскладывают и совмещают с деталями 1 копирной фермы. После скрепления де­талей 2 прихватками собранную ферму (пока с односторонними уголками) снимают с копира, укладывают на стеллаже отдельно и ставят на нее недостающие парные уголки 3 (рис. 6, в). Когда сборка требуемого количества ферм закончена, копирную ферму также дособирают и отправляют на сварку.

Рис. 6. Схема сборки фермы по копиру

Такой способ прост и эффективен, но не обеспечивает необходи­мой точности размеров ферм и правильного расположения монтажных отверстий, например, для крепления ферм к колоннам. Для увеличения точности сборки на концах копира укрепляют специальные съемные фиксаторы, которые определяют положение с монтажными отверстиями и ограничивают геометрические размеры конструкции в пределах заданных допусков.

Сборка ферм по копиру с фиксаторами производится в следующем порядке. Сначала устанавливают концевые планки 2, предварительно сваренные с фасовками 1. Их правильное положение обеспечивают совмещением монтажных отверстий концевых пла­нок с отверстиями в стойке фиксатора IV. Затем на копире рас­кладывают все остальные элементы, производят прихватку, ферму снимают с копира, кантуют и дособирают, как описано выше.

Рис. 7. Схема устройства для сборки и сварки ферм

При достаточно большом количестве выпускаемых ферм одного типоразмера становится экономически целесообразным использование кондукторов и кантователей. На рис. 8 показан кондуктор, смонтированный на базе плиты с Т-образными пазами, состоящей из отдельных секций и оснащенной элементами универсальных сборных сборочных приспособлений. Номера на схеме фермы соответствуют номерам под рисунками приспособлений. Регулируемые опоры обеспечивают фиксацию деталей в горизонтальной плоскости; регулировка по высоте осуществляется при помощи резьбы; фиксация - через отверстия в детали с использованием пробки. Детали, не имеющие отверстий, устанавливают по упорам и перед прихваткой зажимают их при помощи сборочных приспособ­лений: эксцентриковых зажимов, струбцин, вилок или при помощи переносной пневмогидравлической струбцины.

В кондукторе фермы собирают без кантовки. Для поворота их при сборке нередко используют устройство, дополняющее сбороч­ный кондуктор 1 (рис. 8). С помощью рамки 2 собранную фер­му сначала ставят в вертикальное положение, а затем передают на стенд 3, причем в каждом из этих положений выполняют соот­ветствующие швы. В это время на кондукторе производят сбор­ку следующей фермы.

Рис. 8. Кондуктор для ферм с применением универсальных сборочных приспо­соблений (УССП)

Стыки собирают в сборочных приспособлениях или с помощью прихваток. Их ставят с применением присадочных проволок той же марки, какой будет выполнена сварка.

Высота прихватки должна быть равна 0,6 – 0,7 толщины свариваемых деталей, но не менее 3 мм, при толщине стенки до 10 мм или 5-8 мм при толщине стенки более 10 мм.

Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Их поверхность должны быть тщательно зачищена. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты следует удалить механическим способом.

Для фиксации отдельных изделий на стеллаже применяют дополнительные устройства: магнитные фиксаторы, зажимы, прихваты и прочее. С их помощью конструкция фермы приобретает необходимую геометрическую форму. После сборки и фиксации ее снимают со стеллажа вместе с магнитными фиксаторами и прихватами. Окончательную проварку швов производят вне стеллажа, который уже используют для сборки следующей фермы.

Необходимо внимательно относится к технологии процесса. Сварку фермы обязательно необходимо производить в четком соответствии с утвержденным порядком и согласно чертежам. Это позволит избежать нежелательных короблений, а, следовательно, и повреждений всей конструкции и значительного снижения ее обще прочности.

Любой процесс складывается из нескольких основных этапов. Сварка не является исключением. Ее можно разделить на три главные части, которые являются необходимыми к исполнению: подготовка материала и сварочного аппарата, непосредственно сварка и, в конце, проверка на качество. Для каждого этапа характерны свои задачи, качественное выполнение которых гарантирует надежность всего итогового изделия.

Пространственные решетчатые конструкции также собирают в кондукторах-кантователях (рис. 9). Конструкции с параллельными поясами собирают, начиная с поясных уголков, которые укрепляют фиксаторами в планшайбы кондуктора, затем с помощью подъемного копира укладывают элементы решетки и закрепляют их прихватками. Конструкции пирамидальной формы обычно собирают в два приема. Сначала на копире монтируют две боковые плоскости (фермы), а затем в специальный кондуктор-кантователь укладывают собранные плоскости и соединяют их решеткой. Собранные на прихватках конструкции подают на сварочный стеллаж для сварки в углекислом газе.

Рис. 9. Кондуктор-кантователь для сборки пространственных решетчатых конструкций: 1 - опора с редуктором; 2 - планшайба; 3 - стойка; 4 - передаточный вал; 5 - станина; 6 - подвижная опора; 7 - электропривод; 8 - копир; 9 - фиксатор; 10 - воздушный цилиндр.

Параметры режима сварки

Качество сварки в значительной мере зависит от правильности выбора режимов работы сварочного полуавтомата, а также от правильности выбора сварочных материалов.

К параметрам режима сварки в углекислом газе относятся: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, вылет электрода, расход углекислого газа, наклон электрода относительно шва и скорость сварки.
При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором, однако в большинстве случаев рекомендуется применять постоянный ток. Сварочный ток устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки.

Диаметр электродной проволоки следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла.

Режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистой стали приведены в таблице 7.

Таблица 7

Режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистой стали

С увеличением силы сварочного тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки.
Напряжение дуги зависит от длины дуги. Чем длиннее дуга, тем больше напряжения на ней. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Устанавливается напряжение дуги в зависимости от выбранной силы сварочного тока.
Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении на ней.
Вылетом электрода называется длина отрезка электрода между его концом и выходом его из мундштука. Величина вылета оказывает большое влияние на устойчивость процесса сварки и качества сварного шва. С увеличением вылета ухудшается устойчивость горения дуги и формирования шва, а также увеличивается разбрызгивание. При сварке с очень малым вылетом затрудняется наблюдение за процессом сварки и часто подгорает контактный наконечник. Величину вылета рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра электродной проволоки.
Кроме вылета электрода, необходимо выдерживать определённое расстояние от сопла горелки до изделия (табл.8.), так как с увеличением этого расстояния возможно попадание кислорода и азота воздуха в наплавленный металл и образования пор в шве. Величину расстояния от сопла горелки до изделия следует выдерживать в приведенных значениях.

Таблица 8

Рекомендуемые расстояния от сопла до изделия, мм

Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин.

Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперёд. При сварке углом назад в пределах 5 – 10 град улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина провара и наплавленный металл получается более плотным.

При сварке углом вперёд труднее наблюдать за формированием шва, но лучше наблюдать за свариваемыми кромками и направлять электрод точно по зазорам. Ширина валика при этом возрастает, а глубина провара уменьшается. Скорость сварки устанавливается самим сварщиком в зависимости от толщины металла и необходимой площади поперечного сечения шва. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из-под зоны защиты газом и окислиться на воздухе.

Для регулировки расхода защитного газа используют газовый редуктор. Защитный газ, который подается в зону сварки через газовое сопло, защищает дугу и сварочную ванну с расплавленным металлом. Металл в расплавленном состоянии химически активен и может взаимодействовать с защитным газом.

Контроль качества

Сварные конструкции контролируют на всех этапах их изготовления. Входному контролю подвергают сырье, исходные материалы, полуфабрикаты, комплектующие изделия, техническую документацию и т. д. Контроль производится по ряду параметров, среди которых: визуальный и инструментальный контроль геометрии продукции, соответствие отгрузочным документам, наличие дефектов и др. С входного контроля начинается формирование качества изделия при производстве на данном предприятии.

Кроме того, систематически проверяют приспособления и оборудование. При предварительном контроле подвергаются проверке основные и вспомогательные материалы, устанавливается их соответствие чертежу и техническим условиям.

Сварочную проволоку в течение 1,2 – 2 ч прокаливают при температуре 150 - 250ºС. Ржавчина на проволоке резко ухудшает стабильность процесса сварки.

После заготовительных работ детали подвергают чаще всего наружному осмотру, т.е. проверяют внешний вид детали, качество поверхности, наличие заусенцев, трещин, забоин и т.п., а также измеряют универсальными и специальными инструментами, шаблонами, с помощью контрольных приспособлений. Особенно тщательно контролируют участки, подвергающиеся сварке. Профиль кромок, подготовленных под сварку плавлением, проверяют специальными шаблонами, а качество подготовки поверхности - с помощью оптических приборов или специальными микрометрами.

Во время сборки и прихватки проверяют расположение деталей друг относительно друга, величину зазоров, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других дефектов в местах прихваток и т.д. Качество сборки и прихватки определяют главным образом наружным осмотром и обмером.

Наиболее ответственным моментом является текущий контроль выполнения сварки. Организация контроля сварочных работ может производиться в двух направлениях: контролируют сами процессы сварки либо полученные изделия. Операционный контроль или межоперационный контроль проводится на различных стадиях производственного процесса изготовления изделия. Назначение и порядок его проведения определяется технологической документацией - маршрутными и операционными картами.

Контроль процессов позволяет предотвратить, появление систематических дефектов и особенно эффективен при автоматизированной сварке (автоматическая и механизированная дуговая сварка).

Контроль качества сварных соединений стальных конструкций производится:

внешним осмотром с проверкой геометрических размеров и формы швов в объеме 100 %; Контроль размеров сварного шва и определение величины выявленных дефектов следует производить измерительным инструментом, имеющим точность измерения ±0,1 мм, или специальными шаблонами для проверки геометрических размеров швов. При внешнем осмотре рекомендуется применять лупу с 5-10-кратным увеличением;

неразрушающими методами (радиографированием или ультразвуковой дефектоскопией) в объеме не менее 0,5 % длины швов.

Рис. 10. Схема ультразвукового контроля

Контроль швов сварных соединений конструкций неразрушающими методами следует проводить после исправления недопустимых дефектов, обнаруженных внешним осмотром.

Трещины всех видов и размеров в швах сварных соединений конструкций не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем.