Зварні з'єднання
Зварюванням називається освіту нероз'ємних з'єднань за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між матеріалами деталей, що зварюються шляхом їх...Зварювання хімічно активних тугоплавких матеріалів
Успішне освоєння в СРСР виробництва таких металів як Ti, Mo, Nb, Zr, Та й т. п. створило передумови для використання їх в якості конструкційних матеріалів...Зварювання вузлів
Операції безпосередньо зварювання і пайки є основними в технологічному процесі виробництва зварних і паяних вузлів Якість їх виконання багато в чому...Зварювання тонколистових матеріалів
У сучасних конструкціях літальних апаратів, особливо в вузлах двигунів, широко застосовуються зварні з'єднання тонких листів товщиною 08 - 25 мм конструкційних...Зварювання високоміцних сталей
Виготовлення зварних вузлів з ьисокопрочних сталей є одним з найбільш складних питань зварювального виробництва. Для таких виробів найбільш доцільне...Збірка зварних і паяних вузлів
Після формоутворення і підготовки поверхні деталі надходять на складання, яка є однією з найбільш відповідальних операцій у виготовленні паяних і зварних...Виправлення зварних з'єднань
У зварних і паяних виробах в процесі виготовлення можливі відхилення в розмірах або спотворення форми, викликані деформацією виробів. Це явище не випадково; воно притаманне технологічних процесів, що супроводжується нерівномірним нагріванням. Особливо часто це зустрічається в зварних виробах.При місцевому розігріві і розплавлення металу, його подальшої кристалізації і охолодженні в виробі виникають за рахунок термічного розширення і потім усадки залишкові напруги і пластичні деформації. На рис. 1 приведена схема деформацій при місцевому нагріванні по кромці смуги. Величина залишкових напружень, отриманих за рахунок нерівномірного нагріву, залежить від багатьох умов, а саме: від властивостей матеріалів деталей, що з'єднуються, від способу і режиму зварювання або пайки, від конструкції самих вузлів і розташування з'єднань, від послідовності виконання зварювання та ін.
За інших рівних умов залишкові напруги зазвичай більше при зварюванні матеріалів з великим коефіцієнтом лінійного розширення. У зв'язку з цим, наприклад, в конструкціях з нержавіючих і жароміцних сталей і сплавів, з титану і його сплавів залишкові напруги більше, ніж у виробах з маловуглецевих сталей або сталей типу ЗОХГСА . Вплив способу і режиму зварювання або пайки в першу чергу пов'язано з жорсткістю теплового впливу. При жорстких режимах нагріву обсяг металу, що зазнає пластичні деформації, менше і середнє скорочення при охолодженні вузла також зменшується. В результаті при жорстких режимах нагріву виникають менші Деформації вироби, ніж при м'яких.
У зв'язку з цим, наприклад, велика схильність до викривлення спостерігається при зварюванні плавленням, ніж при електроконтактні, а зварювання киснево-ацетиленовим полум'ям призводить до великих жолоблення, ніж зварювання електродугова; при зварюванні електроконтактні викривлення більше на м'яких режимах, ніж при зварюванні на жорстких режимах і т. д. Чим вище температура і більше обсяг металу, що нагрівається до високої температури, тим помітніше залишкові деформації.
Мал. 1. Схема деформацій при нерівномірному нагріванні смуги:
а - нагрівається смуга, б - загальні деформації при нагріванні, в - загальні залишкові деформації
Великий вплив на виникнення деформацій вироби надає якість збірки деталей і їх закріплення перед зварюванням. Неточно витримані зазори, можливість переміщення деталей при зварюванні і т. П. Призводять до появи надмірних спотворень форми і розмірів виробу, що зварюється.
Поряд з тепловими напруженнями при зварюванні можуть віз; никнути напруги, зумовлені перетвореннями і змінами структури в зонах основного металу, нагрівати вище критичних температур. При зварюванні сталевих виробів особливо легко можуть виникнути структурні напруги при утворенні мартенситу, що володіє найбільшою питомою об'ємом. Залежність від температури об'ємних змін в стали при нагріванні і охолодженні показана на рис. 2.
Інша картина спостерігається у легованих сталей, що гартуються, у яких розпад аустеніту відбувається при більш низьких температурах - в інтервалі 200 - 350 ° С, коли метал знаходиться в пружному стані, володіючи високою міцністю. Такі структурні перетворення супроводжуються виникненням структурних напружень. Розтягують напруги від структурних перетворень викликають додаткове зростання пластичних деформацій, які в малопластичних сталях можуть привести до утворення тріщин.
Тому зварювальні напруги в гартуються сталях більш небезпечні і для зварювання таких матеріалів потрібна розробка більш складного технологічного процесу.
Мал. 2. Залежність об'ємних змін в стали при нагріванні і охолодженні від температури:
1 - крива нагріву для всіх сталей, 2 - крива охолодження для маловуглецевої сталі, Л - крива охолодження легованої сталі
Наведені на рис. 3 приклади ілюструють типові випадки викривлення зварних вузлів.
З метою виключення або зменшення деформацій при зварюванні в залежності від типу що виготовляються вузлів зазвичай застосовують різні попередні заходи.
Мал. 3. Типові корооленія зварних вузлів:
а - таврової балки, б - кільцевих швів обичайок, в і г - поздовжніх швів обичайок
При зварюванні конструкцій з тонколистових матеріалів найбільш поширеним видом викривлення є випучини в площині листа. Щоб уникнути утворення випучин при нагріванні від зварювання, особливо в умовах зварювання плавленням, необхідно проводити зварку в пристроях з притисками, розташованими якомога ближче до зварювальних кромок листів. У ряді випадків позитивні результати досягаються застосуванням попереднього вигину деталей, що зварюються.
Мал. 4. Приклади попереднього вигину деталей для запобігання викривлення зварних вузлів
Зворотний вигин зварювальних кромок особливо застосуємо для боротьби з кутовими деформаціями стикових з'єднань. Так, під час зварювання стикового з'єднання з V-подібною формою крайок зварюються листи перед зварюванням бажано розташовувати під деяким кутом один до одного. При зварюванні листів більшої ширини можна попередньо вигнути зварюються кромки (рис. 55) на кут, рівний розі очікуваної деформації, але з протилежним знаком. Величина попереднього вигину визначається дослідним шляхом або розрахунком.
При зварюванні циліндричних конструкцій, наприклад обичайок, можуть виникати два види деформації: викривлення по котра утворює від поздовжнього укорочення шва і кутова деформація від нерівномірного нагрівання металу в стиковому з'єднанні. З метою уникнути або хоча б зменшити зазначені деформації до зварювання всередину обичайки встановлюються розпори, що підвищують її подовжню і поперечну жорсткість, завдяки чому залишкові деформації зменшуються при деякому збільшенні пластичних деформацій розтягування.
Кутові деформації (завал стику) можна запобігти, як вказувалося, попередньо вигнувши кромки в бік, зворотний очікуваним деформацій.
У деяких випадках рекомендується місцевий підігрів, але не самих зварювальних кромок, а ділянок деталей на деякій відстані від шва, де виникають напруги розтягнення при зварюванні і стиснення при охолодженні вироби. Іноді застосовується і загальний підігрів перед зварюванням. Загальний або місцевий підігрів доцільний, головним чином, при зварюванні виробів з малопластичних матеріалів, таких як гартувати стали і сплави, для зменшення швидкості охолодження і запобігання виникненню структурних напружень. Викривлення знижуються також при зменшенні або повному знятті зварювальних напружень. Для цього використовуються різні способи місцевої обробки швів і околошовной зони, при яких створюються додаткові пластичні деформації розтягування, що усувають деформації стиснення, що виникають при зварюванні. До таких способів відноситься обробка швів проколачіваніем або прокаткою.
Найбільш ефективним способом зняття напружень є термічна обробка, якій досить часто піддаються зварні вироби з легованих сталей і сплавів.
Для зняття напружень зазвичай призначається високий відпустку (або низький отжиг) з нагріванням до температур 600 - 650 ° С з витримкою при цій температурі і повільним охолодженням. При нагріванні межа плинності матеріалу сильно падає і при температурі близько 600 ° С близький до нуля, тому матеріал не чинить опору пластичних деформацій, завдяки чому внутрішні залишкові напруги повністю зникають. Але термічна обробка готових виробів часто ускладнюється технічними і економічними міркуваннями (необхідність створення спеціальних печей, подовження технологічного циклу і т. П.). Для виключення схильності до цього виду обробки повинен передувати ретельний аналіз всіх умов виробництва.
Деформації вузлів можуть бути значно зменшені вибором відповідної технології зварювання (метод зварювання, порядок накладення швів, умови охолодження і т. П.).
Викривлення зварних вузлів в першу чергу проявляється в порушенні заданого кресленням розташування стикувальних елементів і в викривленні осей. У практичних умовах, коли не завжди вдається повністю запобігти виникненню деформацій, застосовується правка виробів.
Залежно від конструкції вироби, ступеня викривлення, типу матеріалів і термічного стану використовуються три основних види правки:
а) холодна правка із застосуванням статичних та динамічних зусиль;
б) правка з місцевим нагріванням;
в) правка із загальним нагріванням.
Перший вид правки технічно є найбільш простим. Основний принцип такий правки полягає в розтягуванні стислих ділянок деформованого вузла. Залежно від конструкції вузла, величини деформації, прийнятої ступеня механізації технологічного процесу і необхідної точності виготовлення холодна правка може виконуватися різними методами.
Найбільш простим методом редагування є проковка стислій частині вироби вручну молотком на оправках; вона може бути застосовна для порівняно невеликих виробів з тонколистових матеріалів. Таким же способом вдається усувати випучини в листових деталях, виробляючи проковку з країв деталі з переміщенням до місця розташування випучини.
Найбільш часто холодна правка проводиться з додатком статичних, ненаголошених навантажень. Для цієї мети використовуються ручні преси, частіше гвинтові, спеціальні правочні пристосування, сталеві пуансони для обтиску на механізованих пресах, прокатка на тривалкових верстатах.
Для тіл обертання з тонколистових матеріалів з успіхом може бути застосована обкатка сталевими роликами і особливо калібрування розтискними пуансонами, звичайно встановлюються на пресах типу ПКД . Використання такої механізованої калібрування в ряді випадків дозволяє повністю усунути ручні доопрацювання, домогтися скорочення загальної трудомісткості виготовлення зварних вузлів в 15 - 2 рази і підвищити якість і точність.
Редагування із нагріванням заснована на розвитку пластичних деформацій стиснення розтягнутих ділянок вузла. При правці цим способом зазвичай нагрівають розтягнуту частину деформованої деталі (рис. 6), подальше подовження якої обмежена спеціальним правочні пристосуванням або фіксаторами попереднього натягу.
При правці випучин в листових конструкціях нагрівається опукла частина в окремих точках в шаховому порядку. Кожен нагріту ділянку прагне розширитися, але в результаті протидії з боку навколишнього холодного металу в ньому виникають пластичні деформації стиснення. Після охолодження розмір нагрітої окружності по діаметру зменшується, в ній виникає напруга розтягування, що і призводить до ліквідації випучини. Залежно від типу матеріалу і конфігурації вузла нагрівання може виконуватися газовим пальником, електричною дугою з неплавким електродом, на машинах для точкового зварювання і струмами високої частоти.
Мал. 5. Способи механізованої правки зварних вузлів, що мають форму тіл обертання:
а - прокатка сталевими роликами, б - редагування на розсувних Пуансон, в - правка на розпірні пристосуванні, 1 - сталеві ролики, 2 - зварений вузол, 3 - сектора розсувного пуансона, 4 - клин, 5 - розсувні сектора оправлення, 6 - гвинтова распорка
Редагування із загальним нагріванням дозволяє отримати найбільш хороші результати в порівнянні з іншими методами, так як конструкція не отримує ніяких місцевих змін. В цьому випадку правку слід поєднувати з нагріванням під остаточну термічну обробку. Однак використання такого виду правки ускладнюється тим, що правка із загальним нагріванням вимагає створення жаростійких пристосувань і спеціальних печей потрібних габаритів для готових виробів.
Мал. 6. Редагування із нагріванням:
а - по площині, б - редагування випучин
Метод правки вибирається з обов'язковим урахуванням особливостей матеріалу вироби. Деталі з алюмінієвих сплавів зазвичай правляться холодним способом. Той же спосіб найчастіше використовується і для вузлів з досить пластичних маловуглецевих, нержавіючих і жароміцних сталей і сплавів, які не схильні до загартування і підвищенню твердості і крихкості при зварюванні.
Виправлення вузлів з конструкційних сталей, що гартуються типу ЗОХГСА і ЗОХГСНА є більш складним завданням. В цьому випадку слід надавати перевагу правку з нагріванням. Правку з місцевим нагріванням можна використовувати для конструкцій, оброблених на межу міцності не більше 130 кг /мм2. Виправлення вузлів з більш високою міцністю взагалі не рекомендується і проводиться тільки в особливих випадках. При місцевому підігріві користуються найчастіше газовим пальником або спеціальними нагрівальними елементами При правці поза пристосування температура підігріву 750 - 800 ° С, а в пристосуванні 600 - 650 ° С. Холодна правка для зазначених матеріалів допускається лише на порівняно маловідповідальних вузлах з міцністю не більше 90 кг /мм2.
Зварні вузли з титанових сплавів рекомендується правити в підігрітому стані найкраще із загальним нагріванням в печах при температурі 650 - 700 ° С. Вироби при цьому жорстко фіксуються в пристроях. Допускається правка під навантаженням при одночасному місцевому нагріванні окремих елементів вузла або ділянки деталі. В окремих випадках допускається холодна правка також з додатком статичних навантажень.
Однак операція правки є вимушеною. Ретельний аналіз всіх моментів виготовлення конструкцій може дозволити виключити або звести до мінімуму деформації в зварних виробах.
...
Визначення економічної доцільності застосування пристроїв
У загальному вигляді економічна доцільність застосування складально-зварювального оснащення визначається кількісними і якісними змінами в технологічному процесі складання і зварювання, які зумовлюють підвищення його рентабельності завдяки використанню того або іншого пристосування.Хоча більшість спеціальних і спеціалізованих пристосувань проектується для однієї певної операції, що проводиться з будь-яким окремим вузлом або групою вузлів, при економічній оцінці пристосування слід виходити не тільки з доцільності його використання на даній операції, але і враховувати можливість і доцільність його застосування і на інших операціях і для інших вузлів.
Загальним показником економічної доцільності використання пристосування є різниця між економією, що виходить в результаті застосування пристосування, і витратами на його проектування і виготовлення.
Аналізуючи формулу для Атаху можна відзначити, що максимально допустима вартість пристосування може бути тим вище, чим більше досягається економія при його впровадженні і чим більше виробнича програма. Збільшення терміну амортизації також сприяє зростанню Лтах-
При розробці пристосування конструктору необхідно враховувати його економічну доцільність, і в зв'язку з цим хоча б орієнтовно визначати економічний ефект від його застосування. Доцільно застосовувати спрощені, засновані на досвіді заводу, способи розрахунку. Один з таких способів наводиться нижче.
Якщо вартість пристосування А, а економія за прийнятий термін окупності від його застосування дорівнює В, то економічна доцільність застосування пристосування буде лише за умови, коли А <В, и тогда абсолютная экономия Е=В — А.
Зазвичай термін окупності приймається для простих пристосувань - 1 рік і для складних - 2 роки.
Складально-зварювальний оснащення за характером виконуваних-операцій може бути розділена на:
а) складальні пристосування - для виконання складальних робіт і прихватки;
б) зварювальні пристосування - для виконання зварювання;
в) комбіновані складально-зварювальні пристосування і установки для виконання складання і зварювання в одному пристрої.
Кожен з цих видів пристосувань залежно від призначення виконує певний ряд функцій і конструктивно складається з цілого ряду різних елементів. Так, основне призначення складальних пристосувань полягає в забезпеченні необхідної послідовності складання деталей у вузол, їх фіксування в потрібному положенні, в забезпеченні необхідної точності складання за розмірами, формою, по величині зазорів і т. П. І в забезпеченні виконання подальших прихватки.
Зварювальні пристосування повинні забезпечити необхідну якість зварювання тим чи іншим методом і зниження деформацій.
Основні конструктивні елементи таких пристосувань діляться на фіксатори, притиски, що стягують і розпірні пристрої і спеціальні пристрої.
Деякі з цих елементів самостійно можуть служити в якості універсальних пристроїв. Установка таких елементів у відповідній комбінації на спеціальному підставі дозволяє створювати спеціалізовані пристосування для виконання складальних робіт з тим чи іншим вузлом або групою однотипних вузлів.
...
Комбіновані складально-зварювальні пристосування
Окремі елементи оснащення (притиски, стяжки, розпірні пристрої і т. П.) Можуть у деяких випадках служити самі універсальними пристроями.Для складання і зварювання авіаційних вузлів складної конфігурації на одному і тому ж пристосуванні необхідна спеціальна оснащення. Такі пристосування створюються поєднанням в потрібному порядку окремих елементів (Фіксаторів, притисків і т. П.) На загальній рамі або підставі, відповідному за габаритами і формою виготовляється виробу.
Мал. 1. Підстави універсальних складальних стендів
Однак в залежності від призначення оснащення, від загальної конфігурації виробів і типу виробництва більшу частину використовуваної в зварювальної практиці оснастки можна розбити на ряд груп. Для виконання робіт, пов'язаних із збіркою і прихваткой, характерні наступні типи пристосувань: складальні стенди, складальні стапелі, пристосування кондукторних типу.
Складальні стенди представляють собою конструкції з однієї, найчастіше нерухомою, базової плитою або рамою (зазвичай горизонтальної) з кріпильними елементами (фіксаторами, притисками і т. П.). Залежно від типу виробництва і ступеня оснащеності технологічного процесу стенди можуть бути універсальними і спеціалізованими.
В універсальних стендах кріпильні елементи зазвичай знімні і встановлюються для кожного типу виробів відповідно до креслення. Плити виготовляються литими з чавуну, а рами і козли - звареними (рис. 1).
У виробництві вузлів літальних апаратів, як правило, застосовуються спеціалізовані складальні стенди, призначені для певних видів або груп виробів. Кріпильні елементи зазвичай встановлюються в них постійно або рухомо і мають спеціалізовані робочі частини. Такі стенди використовуються для складання та прихватки елементів шасі літаків, рам кріплення двигунів, панелей і т. П. На рис. 90 представлена схема стенду для складання елемента шасі. Фіксування і закріплення деталей в стендах зазвичай виконується в одній площині.
Мал. 2. Схема спеціалізованого стенду для збірки підкоса шасі
1 - підстава стенду. 2 - фіксують пальці, 3 - ложементи, деталь
Складальні стапелі застосовуються для складання вузлів з фіксуванням і кріпленням деталей в різних площинах. Цей тип пристосувань зазвичай застосовується для великогабаритних просторових виробів, які мають складну конфігурацію (ємності, відсіки, панелі, подовжувальні і площі, а також полегшується свердління отворів і установка монтажних болтів або фіксаторів.
Мал. 3. Вертикальний стапель для збірки плоских або злегка вигнутих панелей:
1 - рама, 2 - шаблон, 3 - обшивка, 4 - профіль, 5 - шарнір, 6 - рубильник
Пристосування стапельного типу для збирання поздовжніх стиків обичайок показано на Мал. 92. Заготівля обичайки укладається в ложементи і закріплюється рубильником. Торці обичайки фіксуються планшайбами.
Мал. 4. Стапель для збірки поздовжнього стику обичайок:
1 - підведення повітря, 2 - вал, 310 - планшайби, 4 - «притиск, 5 - пневматична распорное пристрій, 6 - Пневмокамера еластична, 7 - ложемент, 8 - обичайка, 9 - рубильник, 11 - рухомий стіл
У місцях розташування рубильників за допомогою вала встановлюються пневматичні розпірні пристрої, які при включенні стисненого повітря притискають обечайку до торців рубильників і ложементів. Після цього обичайка прихоплюється або кріпиться фіксаторами по засверленним отворів. Після закінчення зборки відсуваються стіл, планшайби і розпори, піднімаються рубильники і обичайка виймається з ложементів.
Вироби з декількох обичайок (типу подовжувальної труби) збирають в поворотному пневмостапеле, представленому на рис. 5. На підставі стапеля в підшипниках укріплений вал-труба, на якому встановлені наполеглива планшайба і пневматичні розпірні пристрої (можуть бути і механічні, наприклад, клинові) по числу кільцевих стиків. Обичайки встановлюються в стапель і щільно обжимаються по розпірним пристроїв. Обичайки з тонкостінних матеріалів збираються внахлестку і прихоплюють електроконтакта пістолетом. Після складання і прихватки в стапелі відкидається стійка, знімається планшайба, відключається подача повітря в розпірні пристрої і зібрана труба знімається зі стапеля для зварювання на точкової або роликового машині.
Для складання обичайок встик з матеріалу великої товщини під зварювання плавленням може бути використаний стапель з обертовими планшайбами і з рухомою задньою бабкою. Одна з обичайок встановлюється і закріплюється на планшайбе, а друга - на планшайбе задньої бабки. Одночасно обичайки вивішуються на роликах. При складанні задня бабка разом з обечайкой подається в сторону нерухомою обичайки. Після складання обечайки прихоплюють газової або дугового зварювання. Кожна з обичайок попередньо після зварювання поздовжнього шва калибруется по діаметру.
Мал. 5. Пневмостапель для збірки кільцевих стиків обичайок:
1 - підшипник, 2 - труба-вал, 3 - завзята планшайба, 4 - пневмо-розпірні пристрої, 5 - знімна планшайба, 6 - відкидна стійка
Мал. 6. Стапель для збірки кільцевих стиків обичайок з рухомою бабкою:
1 5 - планшайби, 2 3 - збираються обичайки, 4 - опорні ролики, 6 - рухлива бабка
набір жорсткості можна встановлювати в зварні обичайки, використовуючи спеціальні диски-фіксатори з прорізами для розміщення профілів. Диски мають еластичну гумову пневмокамеру, за допомогою якої вони притискаються до обечайке.
Для установки шпангоутів в обичайки використовуються спеціальні пристосування типу пресів. Обечайка встановлюється на фіксатор планшайби, на штир планшайби надаватися упор і шпангоут заводиться в обечайку, а потім протягують до упору пневматичним пристроєм, що складається з пневмоциліндра і плити. Плита окантована гумовим кільцем. Попереднє переміщення пневматичного пристрою здійснюється маховиком.
Мал. 7. Стапель для збірки обичайок з внутрішнім наборів жорсткості:
1 - профіль набору жорсткості, 2 - диск-фіксатор, 3 - обичайка, 4 - ложемент, 5 - рубильник. 6 - бабка, 7 - пневмо-притиск
Мал. 8. Стапель для збірки обичайок зі шпангоутами:
1 - пневмоцилиндр, 2 - рухома плита-планшайба, 3 - ложемент, 4 - гнучка стрічка, 5 - обичайка, 6 - шпангоут, 7 - упор, 8 - планшайба, 9 - гума, 10 - маховик
При складанні в стапелі необхідно кожен раз перевіряти розміри і форми вузла, що збирається.
Пристосування кондукторних типу представляють собою найчастіше невеликі, але жорсткі і міцні спеціалізовані пристосування, призначені для складання вузлів, в яких потрібно витримати з певною точністю той чи інший розмір.
При використанні таких пристосувань постійна перевірка заданих за кресленням розмірів вузла не потрібно. Ці розміри забезпечуються спеціальним розташуванням фіксаторів і надійним закріпленням вузла в пристосуванні.
Пристосування такого типу часто застосовуються для збирання порівняно невеликих за розмірами вузлів і вузлів з механічно оброблених деталей.
На рис. 9 представлена схема пристосування для збірки барабана з трьох деталей - двох повністю оброблених маточин і свальцованной, але не звареної обичайки. Свальцованная обичайка укладається в стяжні кільце. положення обичайки в поздовжньому напрямку визначається упором. На висувні пальці в їх крайніх положеннях надягають маточини до упору в буртики. Поворотом рукоятки повзуни переміщують пальці всередину обичайки. Потрібний розмір між маточинами фіксується обмежує планкою, товщина якої встановлюється при монтажі пристосування і вивірки всіх настановних розмірів. Співвісність маточин фіксується качалкою. Після установки маточин обичайка стягується накладними болтами. Потім проводиться прихватка всіх деталей.
Мал. 9. Кондуктор для збирання і прихватки деталей Завіхост-телеглядачам
Мал. 10. Кондуктор для збирання барабана:
1 - рукоятки, 2 - качалка, 3 - гак, 4 - повзун, 5 - обмежує планка. 6 8 - висувні пальці, 7 - упор. 9 - стяжні кільце, 10 - болт
Пристосування для збирання вузлів з повністю механічно оброблених деталей повинні відповідати ряду специфічних вимог, а саме: при наявності співвісних отворів в вузлі бажано встановлювати деталі по одному фиксирующему елементу; конструкція пристосування не повинна допускати заклинювання фіксуючих елементів збираються деталями при деформації останніх від прихватки; фіксуючі елементи повинні обмежувати можливий перекіс деталей на посадочних місцях в межах допусків.
Мал. 11. Кондуктор для збирання прихватки втулок в циліндричної обичайки:
1 - центрирующий палець, 2 - палець, що фіксує положення обичайки, 3 - деталі, що зварюються
Мал. 12. Кондуктор для збирання і прихватки конуса з фланцем:
1 - деталі, що зварюються, 2 - верхній інсталяційний диск, 3 - 'центральний стрижень, 4 - нижній диск, 5 - фігурний електрод
Пристосування кондукторних типу в авіаційній промисловості широко застосовуються для збирання, прихватки і зварювання різних вузлів, які виконуються контактним зварюванням.
На рис. 99 показаний кондуктор для прихватки втулок до циліндричної обичайки. Втулки встановлюються на центрирующих пальцях і притискаються пружинами до обечайке. Верхній і нижній опорні диски з'єднані трьома стійками, розташованими по колу, що полегшує доступ нижньому електроду до місця зварювання.
Для забезпечення співвісності двох деталей і одночасного збереження довжини зварного вузла може бути використано просте
пристосування, що складається з двох опорних дисків і з'єднує стержня (рис. 12). Недоліком пристосування є необхідність застосування фігурного нижнього електрода.
Більш досконале пристосування, що забезпечує при з'єднанні двох деталей їх співвісність при заданому розмірі по довжині, показано на рис. 13. Фіксація досягається притисненням обох деталей до базових площинах А і Б з центруванням по отворах і поясам в деталях. Конструкція пристосування дає можливість вводити в нього консоль зварювальної машини з простими прямими електродами.
Мал. 13. Кондуктор для збирання і прихватки двох конусних секцій:
1 - опорні плити, 2 - фіксатори, 3 - деталі, що зварюються
Кілька більш складний кондуктор для зварювання ковпаків камер згоряння показаний на рис. 14. Положення деталей, що сполучаються під деяким кутом, фіксується штифтом, що входять в один з пазів ковпака, і фіксатором, що входять в паз корпусу. Кут сполучення деталей фіксується площиною А і шарнірними упорами, які розширюються наконечником гвинта. Пристосування дозволяє виробляти прихватку і зварювання на машині зі звичайною консоллю і електродами. Такі пристосування є переносними і для полегшення виготовляються з алюмінієвого лиття.
Мал. 14. Кондуктор для збирання і прихватки ковпаків камер згоряння:
1 - штифт, 2 - фіксатор, 3 - шарнірний упор, 4 - наконечник, 5 - гвинт
Для великогабаритних виробів кондукторні пристосування можуть бути стаціонарними. У цьому випадку деталі зібраного вузла прихоплюють з допомогою переносних зварювальних машин-кліщів.
...
Клеесварние конструкції
При виготовленні ряду великогабаритних конструкцій літальних апаратів з тонколистових матеріалів широко застосовується складання вузлів з окремих панелей. При цьому велика кількість з'єднань виконується за допомогою клепки. Однак з'єднання панелей клепкою, як зазначалося вище, має істотні недоліки. До їх числа відносяться також труднощі герметизації відсіків, неможливість отримання гладкої поверхні аеродинамічних обводів (особливо на панелях з тонкою обшивкою), невисока втомна міцність конструкцій і порівняно велика трудомісткість виготовлення.Важливим новим технологічним процесом є точкова електрозварювання із застосуванням клею, що дозволяє замінити процес клепки і підвищити продуктивність. В останні роки клеесварние з'єднання, особливо з алюмінієвих сплавів, починають широко застосовуватися в різних галузях промисловості. вони володіють високою працездатністю при різних навантаженнях і допускають можливість електрохімічного оксидування.
Клеесварние з'єднання можуть виконуватися за двома основними технологічними варіантами.
Один з них полягає в нанесенні рідкого клею, який володіє порівняно велику життєздатність (т. Е. Здатністю Тривало залишатися в стані придатності до вживання), на поверхні, що сполучаються з наступним зварюванням по шару клею. При роботі за цим методом пред'являються підвищені вимоги як до складу покриття (клею, герметики), так і до технологічного процесу зварювання.
Виготовлення клеесварних конструкцій за другим варіантом дозволяє розділити процеси зварювання і нанесення клею. Зварювання виконується за звичайною технологією, а потім в зазор між зварюються елементами вводиться клей.
При нанесенні клею за два проходи на обидві кромки з'єднання внахлестку забезпечується заповнення зазору на ширині нахлестки (40 - 150 мм) однорядного і навіть багаторядного точкового шва і при аркушах будь-якої товщини. Крок зварних точок на проникнення клею в зазор не впливає.
За цією технологією можна збирати і прихоплювати одночасно весь набір елементів жорсткості на панелі, тоді як зварювання по шару клею вимагає послідовного з'єднання кожного окремого елемента жорсткості з обшивкою. Поділ процесів зварювання і нанесення клею дає можливість підвищити рівень механізації і автоматизації кожного з них.
Для забезпечення високих властивостей клеесварних з'єднань до клеїв пред'являються дуже жорсткі вимоги: затвердіння при незначному питомій тиску без виділення летких компонентів і з мінімальною усадкою, висока хімічна стійкість в електролітах при оксидуванні, достатня еластичність і міцність при нерівномірному відриві.
Найбільшою мірою цим вимогам відповідають клеї на основі епоксидних і фуріловий смол. Так, в промисловості знайшли застосування клеї BK-32-3M і ФЛ-4С. Останнім часом розроблений теплостійкий клей ВК-1 властивості якого задовольняють вимоги до клеесварние конструкцій, які працюють в інтервалі температур від - 60 ° до + 150 ° С. Клей ВК-1 має досить тривалої життєздатністю і гарну плинність, його можна застосовувати як для попереднього нанесення на зварюються поверхні, так і для заливки в зазори нахлестки після зварювання.
Адгезія клею в великій мірі залежить від підготовки поверхні. Перед зварюванням поверхні труяться, а потім механічно зачищаються. Поверхні обшивки і набору жорсткості зачищаються зазвичай обертаються металевими щітками за шаблоном на ширину, що на 5 - 6 мм завширшки полки елемента набору.
Для зварювання використовуються машини МТІП -300. МТІП -450. МТІП -600. МТПР -600 І машини змінного струму МТП -100. Панелі одинарної кривизни зварюються плоскими, а потім формуються в стапелі. Плоскі панелі зварюються на рольгангах.
Великогабаритні панелі подвійної кривизни можна зварювати на підвісних пристроях. В даний час розроблені спеціальні установки, що дозволяють зварювати такі панелі в будь-якому положенні і з рівномірним кроком.
Після нанесення клею зварні панелі при термообробці для гарячого затвердіння клею і анодіруются. У отвержденном стані клей утворює герметичний шар, що перешкоджає проникненню електроліту в глиб шва при анодуванні, цинкування та інших способах гальванічної обробки з'єднань.
Прмененія клеесварних з'єднань раціонально поки для конструкцій з товщиною елементів, що не перевищує 2 - 3 мм. При великих товщинах ефективність застосування клею в комбінованому з'єднанні різко знижується.
Впровадження точкової електрозварювання із застосуванням клею замість клепки дозволяє зменшити вагу конструкцій, підвищити міцність при статичних і повторних навантаженнях і знизити трудомісткість виготовлення, особливо герметичних з'єднань.
Таким чином, цей процес зварювання є досить прогресивним, що дозволяє різко збільшити обсяг використання контактного зварювання у виробництві конструкцій літальних апаратів.
...
Класифікація зварних швів
Зварні шви підрозділяються по вигляду зварного з'єднання і геометричному обрису перетину шва на стикові і кутові. Стикового шов характеризується шириною (b) і посиленням Лв, глибиною провару hn, кутовий - катетів К, шириною В, товщиною Н. Стикові шви застосовують для виконання стикових, торцевих, відбортованих, а іноді і кутових з'єднань. Кутові шви застосовують в напусткових, таврових і кутових з'єднаннях. Розміри перетину швів встановлені ГОСТ 5264-69.За формою зовнішньої поверхні стикові шви можуть бути плоскі або опуклі. Кутові шви можуть виконуватися і увігнутими. Зварні з'єднання з опуклими швами краще працюють на статичне навантаження, ніж з'єднання з плоскими або увігнутими швами. Однак шви з дуже великою опуклістю внаслідок великої кількості наплавленого металу неекономічні. Стикові з'єднання з плоскими швами і кутові, таврові і нахлесточного з'єднання з увігнутими швами краще працюють на динамічну або знакозмінні навантаження, ніж з'єднання з опуклими швами. Це пояснюється тим, що при плоских і увігнутих швах немає різких переходів від основного до наплавленого металу, в яких є концентрація напружень і від яких може початися руйнування з'єднання. Відповідно до стандарту допускається опуклість шва при нижній зварюванні до 2 мм і не більше 3 мм для швів, виконаних в інших положеннях. Увігнутість допускається у всіх випадках не більше 3 мм.
Відповідно до положення в просторі розрізняють шви нижні, вертикальні, горизонтальні і стельові.
Мал. 1. Класифікація зварних швів по геометричному обрису перетину
Зварювання нижніх швів найбільш зручна, легко піддається хутра нізації. Найбільш складний і важкий стельовий шов, виконан ня якого вимагає спеціального тренування. Виконання гори зонтальной і вертикальних швів на вертикальній площині не стільки важче, ніж нижніх, але легше стельових. Вертикаль ні, горизонтальні і стельові шви в більшості випадків застосовують в будівництві і монтажі великих споруд і значно рідше - в заводських умовах, де за допомогою пристосувань вдається майже повністю зварювати конструкцію тільки в нижньому положенні. Багато зварювальники високої кваліфікації виконують вертикальні шви з кращою якістю, ніж нижні, так як в цьому випадку з зварювальної ванни легше видаляються забруднення і метал шва стає чистішим, щільніше і міцніше.
Мал. 2. Класифікація зварних швів:
а - за матеріальним становищем в просторі, б - за довжиною, е - по відношенню до напрямку діючих зусиль, г - за формою зовнішньої поверхні
По відношенню до напрямку діючих зусиль шви поділяються на флангові (бічні) і поздовжні, осі яких паралельні напрямку зусилля; лобові, осі яких перпендикулярні до напрямку зусилля; комбіновані і косі.
За протяжністю розрізняють шви суцільні і переривчасті. Переривчастий шов може бути ланцюговим або шаховим. Ланцюговий шов являє собою двосторонній переривчастий шов таврового з'єднання, в якому ділянки зварювання і проміжки розташовані по обидва боки стінки один проти іншого. Шаховий шов - двосторонній переривчастий шов таврового з'єднання, в якому проміжки на одній стороні стінки розташовані проти зварених ділянок шва на іншій стороні. Відстань від початку проваренного ділянки шва до початку наступної ділянки називається кроком шва. Переривчасті шви застосовують у з'єднаннях, які не потребують герметичності (непроникності) і коли суцільні шви слабо навантажені. Зварні з'єднання з суцільними швами краще витримують знакозмінні навантаження і менше піддаються корозії, ніж з'єднання з переривчастими швами. Особливо відповідальні зварні вироби, як правило, виконуються з суцільними швами.
За умовами роботи шви поділяються на робочі, що сприймають зовнішні навантаження, і сполучні (з'єднувальні шви), призначені тільки для скріплення частин вироби. Сполучні шви часто називають неробочими швами.
...
Класифікація зварних і паяних вузлів
Вузли, що виготовляються за допомогою зварювання і пайки, різноманітні за своїми габаритами, формою, матеріалом, призначенням і т. Д. Більшість з'єднань може бути виконано за допомогою не одного, а цілого ряду різних методів зварювання або пайки. Однак при цьому в залежності від конструктивних і технологічних особливостей вузла виробничі показники при кожному методі будуть різні. Оптимальних техніко-економічних показників і стабільної якості з'єднань можна домогтися при використанні, в першу чергу, автоматизованих методів з'єднання (контактне зварювання, автоматичне зварювання плавленням, многопозіцонная пайка із загальним нагріванням і т. П.).З іншого боку необхідно відзначити, що зазвичай автоматизоване обладнання є більш дорогим, хоча і більш продуктивним. Звідси, більш високий економічний ефект від його використання може бути досягнутий в разі повної його завантаження, чого часто буває важко домогтися в умовах виробництва з малою програмою випуску. При таких обставинах велике значення може мати об'єднання вузлів в групи за ознакою їх конструктивної і технологічної спільності і складання типових технологічних процесів на базі однотипної оснащення, легко переналагоджуваної обладнання та автоматизованих методів виробництва.
...
Значення і етапи відпрацювання технологічності конструкцій
При створенні зварних і паяних вузлів конструкцій літальних апаратів, як і в будь-який інший галузі машинобудування, одним з основних моментів є питання економіки.У зв'язку з цим економічно обгрунтоване конструювання виробів з високими техніко-експлуатаційними характеристиками і досить низькою вартістю виготовлення - особливо відповідальне завдання. Для її вирішення конструктору необхідно знати новітню прогресивну технологію і дотримуватися в практиці про-проектно-конструкторських робіт принципи технологічності конструкцій.
Поняття технологічність конструкції передбачає створення такої конструкції, яка, володіючи всіма необхідними експлуатаційними якостями, могла б бути виготовлена з мінімальними трудомісткістю, витратою матеріалу і собівартістю і швидко освоєна у виробництві на базі застосування сучасних високопродуктивних методів обробки і збірки.
Отже, технологічність лежить в основі найкращого використання конструкторсько-технологічних резервів для найбільш повного вирішення завдань, пов'язаних з підвищенням техніко-економічних показників виготовлення і якості виробів без порушення технічних вимог.
Відпрацювання технологічності конструкцій є безперервним процесом, що починається з ескізного проекту вироби і триваючим на всіх стадіях його проектування і виготовлення як дослідних зразків, так і в серії. Необхідно, щоб основні, принципові чинники, що визначають спрямованість відпрацювання технологічності конструкції, враховувалися вже в період розробки ескізного і технічного проектів. Досвідом вітчизняної та зарубіжної промисловості встановлено, що приблизно близько 75% ефективності технологічності конструкцій закладаються на етапі проектування виробу. При цьому відбираються оптимальні варіанти конструкції вузлів і деталей агрегату і схеми складання, визначаються методи забезпечення взаємозамінності, виявляються і розраховуються найважливіші розмірні ланцюги і т. Д..
На стадії робочого проекту в основному повинна закінчуватися відпрацювання технологічності вироби відповідно до вимог і типом виробництва. На подальших етапах створення конструкції відпрацювання технологічності, як правило, дає не більше 5 - 10% від загальної ефективності.
Таким чином, висока технологічність створюваних конструкцій може бути забезпечена тільки при тісній співдружності конструкторів і технологів на всіх стадіях створення виробу і особливо при проектуванні.
...
Вибір припоїв
Одним з важливих умов отримання якісних паяних з'єднань є правильний вибір припою. При цьому необхідно в сукупності враховувати цілий ряд факторів: температуру плавлення припою, робочу температуру виробів, міцність з'єднань при цій температурі, технологічні властивості припою та ін..Як припоев застосовуються сплави різних металів, іноді досить складного складу. Найбільш технологічними припоями найчастіше є сплави евтектичного складу і деякі чисті метали. Такі припої дозволяють отримувати більш щільні з'єднання.
Всі припої поділяються по температурі плавлення на дві групи.
До першої групи належать припої з низькою температурою плавлення; їх прийнято називати легкоплавкими, або м'якими.
До другої групи належать припої з високою температурою плавлення (від 400 до 1200 ° С і вище). Такі припої називаються тугоплавкими, високотемпературними або твердими.
До твердих в основному відносяться чотири види припоїв:
а) на мідній основі; б) на срібній основі; в) на нікелевої основі і г) на марганцевої основі.
Тверді припої застосовуються для отримання високоміцних паяних з'єднань чорних і кольорових металів. Окрему групу становлять алюмінієві припои.
Пайка м'якими припоями застосовується у випадках, коли висока міцність з'єднань не вимагається (СГВ = 2 ^ 6 кг /мм2). Температура плавлення таких припоїв нижче 400 ° С. Найбільш широке застосування отримали припои на основі олова і свинцю, а також сплави деяких інших легкоплавких металів.
Робоча температура пайки (U) визначається властивостями припою. У той же час вона не може бути вище температури нагріву основного матеріалу, допустимої для даних умов пайки.
Допустима температура нагріву основного металу залежить від конкретних умов пайки і визначається необхідністю зберегти відому міцність паяемого вироби при робочій температурі пайки і виключити небажані зміни структури і взаємодія з навколишнім середовищем. У ряді випадків на вибір температури плавлення припою впливає необхідність певного поєднання пайки і термічної обробки основного матеріалу, а саме:
а) якщо термообробка проводиться після пайки, то температура плавлення припою повинна бути вище температури термічної обробки;
б) якщо термообробка проводиться до пайки, то температура нагріву при пайці повинна бути досить низькою, щоб не вплинути на властивості матеріалу, отримані в результаті термообробки;
в) при поєднанні пайки і термообробки робоча температура пайки вибирається рівною температурі термічної обробки.
Іншими важливими характеристиками, які повинні враховуватися при виборі припоїв, є змочуваність, розтікається-ність і здатність заповнювати зазори в конкретних умовах пайки, характер взаємодії з основним матеріалом (можливість утворення тендітних фаз, здатність проникати по межах зерен основного матеріалу і розчиняти його і т. п.), а також відсутність високих концентрацій легко випаровуються і окислюються компонентів.
В процесі пайки особливе значення має точне дотримання температури нагріву вироби і часу витримки. Особливо це важливо при пайку високотемпературними припоями, коли велика небезпека перегріву.
Для забезпечення отримання якісних паяних з'єднань застосовуються спеціальні флюси. Основним призначенням флюсів при пайці є видалення окислів з паяється й зварювання і запобігання паяного шва від подальшого окислення. Крім того, флюси покращують змочуваність і розтікання припою.
Після пайки залишки флюсу повинні бути ретельно видалені, з огляду на їх сильного корозійного впливу на метал деталей, що з'єднуються і на припій.
Тому після пайки проводиться спеціальна обробка деталей з метою:
а) видалення залишків флюсів та продуктів їх взаємодії;
б) очищення окислених поверхонь;
в) видалення патьоків припою в місцях, де він неприпустимий в зв'язку з подальшою обробкою (наприклад, зварюванням).
Найбільш ретельно потрібно очищати від флюсів паяні з'єднання з алюмінієвих сплавів, так як в цьому випадку часто спостерігається особливо інтенсивна корозія.
Зазвичай флюси видаляються промиванням або кип'ятінням в гарячій воді, змивом розчинниками і т. П. Розтікається припій може бути видалений також механічним, хімічним або електрохімічним методами в залежності від виду припою, складу основного металу і конструкції з'єднання.
Після проведення такої обробки паяні з'єднання піддаються ретельному контролю.
...
Види зварних з'єднань
Звареним з'єднанням називають нероз'ємне з'єднання декількох деталей, виконане зварюванням. При зварюванні плавленням застосовують стикове, Нахлесточного, кутовий і таврового з'єднання. Застосовуються також з'єднання прорізні, торцеві, з накладками і електрозаклепочние.У стиковому з'єднанні складові його елементи розташовані в одній площині або на одній поверхні. воно найбільш поширене в зварних виробах, так як має наступні переваги перед іншими:
1. Необмежена товщина зварювальних елементів.
Мал. 1. Основні види зварних з'єднань:
а - стикові, б - стикові з відбортовкою, в - стикові листів різної товщини, г - нахлесточного, д - кутові, е - таврові, ж - прорізні, з - торцеві, і - з накладками, до - електрозаклепочние; 1 3 - деталі, що зварюються, 2 - накладки
2. Більш рівномірний розподіл силових ліній (напруг) при передачі зусиль від одного елемента до іншого.
3. Мінімальний витрата металу на освіту зварного з'єднання.
4. Надійність і зручність контролю якості з'єднання рентгенівським випромінюванням з визначенням місця, розмірів і характеру дефекту зварювання.
Недоліками стикових з'єднань перед іншими видами є:
1. Необхідність більш точного складання елементів під зварювання.
2. Складність обробки крайок під стикового зварювання профільного металу (куточки, швелери, таври, двотаври).
Кутове з'єднання - зварне з'єднання двох елементів, розташованих під прямим кутом і зварених в місці примикання їх країв (рис. 38 д).
Таврове з'єднання - зварне з'єднання, в якому до бічної поверхні одного елемента примикає під кутом і приварений торцем інший елемент (рис. 38 е), як правило, кут між елементами прямої.
Кутові і таврові з'єднання широко використовуються при зварюванні балок, колон, стійок, каркасів, ферм та ін., Забезпечуючи збільшення жорсткості і зменшення деформацій вироби.
Нахлесточного з'єднання являє собою зварне з'єднання, в якому зварювані елементи розташовані паралельно і перекривають один одного. Ці сполуки мають недоліки: 1. Витрата основного металу на перекриття в з'єднанні. Необхідність економії металу обмежує застосування з'єднань внапуск для елементів товщиною до 20 мм. Величина нахлестки (перекриття) повинна бути не менше 5 товщини найбільш тонкого з зварювальних елементів.
2. Розподіл силового потоку в з'єднань внапуск є нелінійним, тому воно гірше працює на змінну або динамічне навантаження, ніж стикове. У конструкціях, що працюють при низьких температурах і піддаються дії змінних або динамічних навантажень, слід уникати з'єднань внапуск.
3. Можливість проникнення вологи в щілину між перекриваються листами (при односторонньому зварюванні), що викликає іржавіння зварного з'єднання.
4. Складність визначення дефектів зварювання.
Перевагами нахлесточного з'єднання є:
1. Відсутність скоса кромок під зварювання.
2. Простота складання з'єднання (можливість підгонки розмірів за рахунок величини нахлестки).
Прорізні з'єднання застосовуються тоді, коли довжина шва нахлесточного з'єднання не забезпечує достатньої міцності.
З'єднання з накладками застосовують тільки в тих випадках, коли не можуть бути виконані стикові або на-хлесточние з'єднання.
Мал. 2. Розподіл силових ліній в з'єднаннях:
а - стиковому, б - Нахлесточного
Накладки застосовуються також для з'єднання елементів з профільного металу і для посилення стикових з'єднань.
З'єднання електрозаклепкамі застосовують в напусткових і таврових з'єднаннях. За допомогою електрозаклепок отримують міцні, але не щільні з'єднання. Верхній лист пробивається або просверливается, а отвір заварюється так, щоб був частково проплавляя нижній лист (або профіль). При товщині верхнього листа до 6 мм його можна попередньо НЕ просвердлювати, а проплавлять дугою, що горить під флюсом або в захисному газі, при цьому можна застосовувати і не плавляться електроди.
Основні типи і конструктивні елементи електрозаклепоч-них швів зварних з'єднань встановлюються ГОСТ 14776-69.
...