ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ВЛИЯНИЕ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И ТОЧНОСТИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ КОНСТРУКЦИЙ ПОД СВАРКУ НА ВОЗМОЖНОСТЬ КАЧЕСТВЕННОГО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

Изготовление деталей корпуса судна с необходимой точностью является важной задачей. От качества ее решения зависят возмож­ность появления последующих технологических операций сборки с большим или меньшим объемом пригоночных работ и необходимость ремонта сварных швов. Точность деталей оказывает непосредственное влияние на качество и трудоемкость изготовления и монтажа судо­вых корпусных конструкций, на конструктивные, технологические и эксплуатационные характеристики как отдельных элементов корпу­са судна, так и всего судна.

Абсолютную точность деталей для последующей их сборки с дру­гими деталями при изготовлении металлоконструкций обеспечить в процессе их изготовления невозможно. Поэтому на практике принято на номинальные размеры деталей устанавливать допускаемые откло­нения или припуски, которые удаляются при выполнении последую­щих операций их сборки с другими деталями.

В машиностроении допуски на размеры деталей, как правило, яв­ляются окончательными, т. е. при сборке детален Друг с другом они не изменяются. Такие детали обладают большой жесткостью и изготав­ливаются с применением высокоточных технологий и оборудования (точение, фрезерование и др.). Сборка этих деталей является окон­чательной (завершающей) технологической операцией при изготов­лении изделия, в результате которой оно приобретает возлагаемые на него эксплуатационные характеристики.

Аналогичный подход к деылям корпуса судна невозможен, гак как детали и собираемые из них конструкции не обладают достаточ­ной жесткостью, применяемые технологические процессы изготов­ления детален (правка, гибка, механическая и тепловая разделитель­ные резки) не обеспечивают необходимой точности заданных размеров.

Однако на размеры деталей корпуса судна назначаются допускае­мые отклонения, что особенно важно для деталей, сопрягаемых с дру­гими деталями. Они назначаются, исходя из условий возможности их исполнения с применением современных технологий и оборудо­вания при изготовлении, а также из условия возможности выполне­ния последующих операций сборки и сварки конструкций. Но гаран­тия их качества достигается путем выполнения пригоночных работ при сборке и ремонта сварных швов.

Основными геометрическими параметрами деталей, влияющими на качество конструкций при последующих технологических опера­циях сборки и сварки, являются габаритные размеры и форма деталей, качество кромок деталей (прямолинейность или иная форма, конст­руктивные элементы разделки кромок под сварку, плоскостность и др.). Под прямолинейностью или иной (криволинейной) формой кромки детали понимается величина кромки в плоскости детали от заданного техническим документом. Значения этих параметров определяют ве­личины зазоров, получаемых при их соединении с другими деталями под сварку. Под плоскостностью детали понимается расстояние от фак­тической поверхности плоской детали до прилегающей плоскости при контроле детали. Отклонение от плоскостности детали оказывает вли­яние на величину разностенности и величину смещений притуплений разделок кромок детален при сборке соединений! под сварку. Качество плоскостности детали обеспечивается при помощи предварительной правки стального проката и готовых деталей.

Отклонения от заданных габаритных размеров и форм деталей в их плоскости определяются разностью заданных значений и факти­ческих размеров и формой кромок. Эти параметры оказывают влия­ние на качество сборки соединений под сварку (несоответствие габа­ритных размеров деталей и разделки кромок и др.).

I

Габаритные размеры и форма плоских деталей зависят от каче­ства технологий тепловой и механической резки. Отклонение от заданной формы гнутых деталей представляет собой расстояние от фактической поверхности детали до поверхности детали с задан­ной геометрической формой. Значения этих параметров оказывают влияние на величину разностенностей и смещений притуплений при сборке стыковых соединений и на величины зазоров при сборке тав­ровых соединений. Геометрическая форма гнутых деталей обеспе­чивается гибочными операциями.

Конструктивные элементы подготовки кромок деталей, подлежа­щих сборке и сварке с другими деталями, имеют большое значение для качества швов сварных соединений и эффективности изготовле­ния конструкций. Качество кромок деталей без фасок под сварку обеспечивается преимущественно процессами тепловой резки на ста­ционарных и переносных машинах и частично механической резки. Качество фасок под сварку, выполняемых на вырезанных деталях, как правило, обеспечивается тепловой резкой по разметке на пере­носных машинах и иногда при помощи механической обработки (строгание, фрезерование).

Допускаемые отклонения на размеры подаваемых на сборку деталей и допускаемые отклонения на параметры разделки кромок в собранном соединении не связаны между собой. Фактическая достижимая точ­ность изготовленных деталей при применяемых технологических про­цессах и оборудовании ниже предъявляемой для обеспечения качествен­ной сварки. Контроль собранной конструкции осуществляется визуально и с помощью измерений непосредственно перед сваркой.

Визуально контролируются правильность формы и расположе­ния свариваемых кромок, качество подрубки корня шва, правиль­ность расположения и количества прихваток, качество обработки и чистоты свариваемых кромок и поверхностей, прилегающих к ним, и т. п. При помощи измерений проверяют общий угол разделки кро­мок в соединении под сварку, правильность совмещения поверхно­стей деталей в стыковых соединениях, правильность совмещения поверхностей тавровых и угловых соединений с заданной поверх­ностью, правильность совмещения или величину смещения свари­ваемых кромок по корню шва и по поверхности соединения и др.,
руководствуясь при этом требованиями, изложенными в табл. 6.1- 6.3. В тех случаях, когда фактические размеры по отдельным пара­метрам не укладываются в установленные допустимые отклонения, производятся подгоночные работы (подрезка, подрубка, наплавка, поджатие и т. п.).

Сущность пригоночных работ заключается в том, что в составе собираемой конструкции выполняются дополнительные работы с целью доведения поступивших на сборку деталей до необходимых форм и размеров при помощи механической рубки, ручной тепловой резки, ручной дуговой сварки или тепловой строжки, в результате которых собранные соединения под сварку становятся пригодными для получения сварного соединения необходимого качества для за­данного технологическим процессом способа сварки.

По причинам, вызвавшим необходимость выполнения пригоноч­ных работ, и характеру применяемых технологических операций при­гоночные работы можно условно разделить на два типа.

К первому типу пригоночных работ относятся технологические операции, которые вызываются недостаточным качеством правки и гибки деталей, низким качеством сборочных стендов и постелей и приводят при сборке стыковых соединений к недопустимым зазо­рам, разностенностям, смещениям притуплений и т. п. Эти пригоноч­ные работы выполняются путем силового обжатия деталей до сведе­ния кромок или их прижатия к сборочным стендам и постелям (или к набору) при помощи скоб, клиньев ручным способом или с исполь­зованием средств малой механизации.

Ко второму типу пригоночных работ относятся технологические операции, которые вызываются недостаточным качеством деталей по геометрическим параметрам (габаритные размеры, прямолинейность и конструктивные элементы подготовки кромок) и приводят при сбор­ке стыковых соединений к недопустимым зазорам, углам разделки кромок, смещениям притуплений и т. п.

При сборке тавровых соединений могут иметь место пригоночные работы одновременно обоих типов. Например, для установленных зна­чений волнистости и бухтииоватости плоских деталей разностенность в стыковом соединении может достигать 1,0...1,5 толщины металла, а зазоры в тавровом соединении - до 20,0 мм и более, что значительно превышает установленные требования сварки к сборке конструкций. Приведенные данные свидетельствуют о том, что при установленных допускаемых отклонениях на детали и сборочную оснастку невозмож­но обеспечить сборку стыковых и тавровых соединений, удовлетворя­ющих требованиям сварки. Опыт заводов показывает, что даже точно

им

изготовленные детали и узлы флоров, стрингеров, шпангоутов, шель­фов переборок и платформ при сборке подрезаются и подгоняются к опорной поверхности обшивки по месту. Практически весь днищевой и бортовой набор секций вследствие отклонений в обшивке корпуса также подгоняется (подрезается).

Наибольшее значение в соединении под сварку имеет величина за­зора, оказывающего решающее влияние на образование прожога или непровара при сварке. Особенно важно обеспечить необходимый за­зор в стыковых соединениях, выполняемых автоматической и полуав­томатической сваркой под флюсом, который при сварке на весу до­пускается не более 1,0 мм. Для ручной сварки покрытыми электродами и полуавтоматической сварки в защитных газах стыковых соединений величина зазора допускается до 3,0 мм. Это положение объясняется различными значениями параметров режимов указанных процессов сварки. Ручная сварка покрытыми электродами и полуавтоматичес­кая сварка в защитных газах выполняются на небольших значениях сварочного тока. Поэтому эти виды сварки обеспечивают небольшой объем расплавленного металла сварочной ванны, положением которо­го в свариваемом соединении сварщик легко управляет, что позволяет ему заварить практически любой зазор, не опасаясь прожога.

Процессы сварки под флюсом проходят при существенно боль­ших значениях сварочного тока. Расплавленный металл вместе с рас­плавленным флюсом закрыт слоем флюса, и сваргцик в процессе сварки лишен тех возможностей влияния на формирование шва, которые имеются у сварщиков по другим открытым процессам сварки с мень­шим объемом расплавленного металла. Поэтому при сварке под флю­сом соединений с недопустимыми зазорами может образоваться про­жог, а при больших притуплениях в разделке и пониженных сварочных токах возможно образование непровара.

Сопоставление требований к прямолинейности кромок деталей и к соединениям при их сборке под сварку показывает, что при сборке деталей с допустимыми отклонениями от прямолинейности зазор в соединениях под сварку может достигать значений 0,5.„2,5 мм, факти­чески до 60...80% длины стыкуемых кромок под сварку, что не удовлет­воряет требованиям сварки под флюсом. При сборке тавровых соеди­нений до 60...80% зазоров достигают значений 15,0...20,0 мм.

На качество сборки и сварки судокорпусных конструкций большое влияние оказывает качество применяемой оснастки (стенды, постели и т. п.). Погрешности горизонтальности и плоскостности сборочных стен­дов допускают отклонения от горизонтальности до 8,0 мм, отклонения от плоскостности рабочей поверхности стендов допускаются до 10,0 мм на дли­ну секции. Допускаемые отклонения от плоскостности и горизонтальности сборочных стендов способствуют образованию разностенности в стыко­вом соединении и пригоночных работ при сборке конструкций.

Анализ приведенных в табл. 6.16 значений допускаемых отклоне­ний на всех стадиях изготовления деталей корпуса судна свидетель­ствует о неизбежности пригоночных работ при сборке конструкций под сварку. Применение пригоночных работ (подрезки, подварки, поджатия и т. п.) при сборке конструкций, с одной стороны, исключа­ет возможность образования прожогов и неггроваров. С другой сто­роны, приводит к изменению размеров конструктивных элементов разделки кромок и соответственно площади поперечного сечения в различных сечениях собранного стыкового соединения, что приво­дит к изменению размеров усилений сварных швов, увеличению рас­хода сварочных материалов, трудоемкости сварки и т. д.

Установлено, что уже на стадии подготовки исходных данных для изготовления копир-чертежей для стационарных машин тепловой резки закладываются возможные отклонения от номинальных значе­ний габаритных размеров и прямолинейности кромок, превышаю­щие значения допустимых отклонений у готовых деталей (табл. 6.17, 6.18). Кроме того, на указанные погрешности размеров деталей в пос­ледующем будут наложены погрешности, допущенные вычерчивани­ем копир-чертежей и, самое главное, погрешности, возникающие при вырезке деталей за счет погрешностей технологии и машин, а также за счет остаточных тепловых деформаций. Более высокая точность вырезаемых деталей достигается при использовании числовых про­грамм, исходные данные для которых получены с математической модели, а также при вырезке деталей плазменным способом на маши­нах с ЧПУ (табл. 6.18).

Отклонение от заданных значений габаритных размеров деталей преимущественно происходит за счет погрешностей, вызванных не­достатками машин и технологий, и в значительно меньшей степени за счет остаточных тепловых деформаций. При вырезке деталей кисло­родным способом на машинах с фотоэлектронным управлением типа “Одесса” погрешность по длине, ширине и суммарная для деталей со­ставила +4,0 мм, а при вырезке деталей на машинах с ЧІІУ типа “Кри­сталл” первых выпусков погрешность по длине, ширине и суммарная для деталей, длина которых 5000 мм и более, а ширина 800 мм и более, составляет от -2.0 до +3,0 мм. При вырезке деталей на пере­носных машинах кислородным способом по разметке предельные от­клонения от прямолинейности составляют 3,0.„4,0 мм, и причиной этого являются искривление направляющих, колебания полуавтома­та при движении по направляющим, неточность установки резака по-

Допустимые отклонения па контролируемые параметры стальных судокорпусных деталей в процессе их изготовления и их влияние па образование пригоночных работ

Наименование технологических операций

Наименование

контролируемых

параметров

Допускаемые отклонения от номинальных значений

Способствую)

образованию

пригоночных

работ

Правка

стального

проката

|листового

Местные искрив - ления (бухти* новатость)

2-4 мм на 1,0 м длины, но не более 10 мм па всю длин}

При сборке стыко - вых и тавровых соединений нутом силового обжатия

профильного

Местные

искривления

2 мм на 1,0 м, и о не более 8 мм на вею длину

Механическая резка листового проката

Габаритные

размеры

z,5 мм при длине до 2 м;

±2,5 мм при длине более 2 м

При сборке стыко­вых соединений путем механн* ческой рубки, тепловой резки, наплавки и т. и.

Ненрямодипей - иость стыкуемых кромок

От г 1,0 до ±2.0 м в зависимости от длины детали

Тепловая резка (плазменная и кислородная)

Габаритные

размеры

±1,0 мм при длине детали до 1.0 м. ±2,0 мм при лдине детали до 4.0 м; ±3,0 мм при длине детали до 4.0 м

При сборке стыко­вых соединений путем ручной кислородной резки, механичес­кой рубки, наплавки, силово­го обжатия и т. п

Угол разделки кромок

±2,0"

Притупление

±1,0 мм

Смещение

притупления

±1,0 мм

Гибка деталей

цилиндрической и конической формы

Зазор между деталью и шаблоном

3,0-5,0 мм

При сборке тавро­вых соединений путем силового обжатия

парусовидной и других форм

8,0-10,0 мм

Правка вырезаемых листовых деталей

Отклонение от плоскости

1,0-1,5 мм ври длине летали менее 1,0 м;

2,5 мм при длине детали более 1.0 м

При сборке стыко­вых соединений путем силового обжатия и т. м.

луавтомата по кернам разметки, выполнение резки за несколько ус­тановок направляющих, нарушение режимов резки, вследствие чего ширина реза получается больше допустимой.

Суммарные погрешпосш исходных данных для вырезки корпусных детален

Погрешности подготовки исходных данных

Составление цифровых программ при определении размеров деталей

Вьнерчивание копир-чертежей при определении размеров деталей

с натурного плаза

с масштабного плаза

с рабочих чертежей

с математической модели

с натурного плаза

с масштабного плаза

с рабочих чертежей

с математической модели

Плазовой разбивки или

математической

модели

±3.0

±2,0

-

±0.25

±3,0

±2.0

-

+ 0,25

Определение

контуров и

±3,0

±2,0

±0,5

±0,25

±4.0

±2,0

±0,5

+ 0,25

размеров деталей

Изготовления

носителя

±0 25

±0.25

±0.25

±0,25

±2.0

±2.0

±2.0

±2,0

информации

Суммарная погреш­

ность исходных

данных для

±(3.0-

±(2,0-

±0 6

+(0.35-

±(4,5-

±(2,8-

+ 21

+(2.0-

изготовления

4.3)

2.3)

0,45)

5,4)

3.5)

24)

деталей (средне­

квадратичное)

Точность деталей, вырезанных механическими способами (по габа­ритным размерам и прямолинейности), также не удовлетворяет уста­новленным требованиям. Точность гибки цилиндрических и коничес­ких деталей не удовлетворяет существующим допускам (3,0...4,0 мм); точность гибки деталей седлообразной и парусовидной формы близка к требованиям отраслевого стандарта (5,0...10,0 мм); точность гибки дета­лей сложной формы удовлетворяет требованиям отраслевого стандарта (4,0...8,0 мм).

Фактическая точность изготовления гнутых корпусных деталей скла­дывается из следующих погрешностей, величина которых, по данным литературы и проведенным в производственных условиях эксперимен­тальным замерам, составляет; при снятии размеров с плаза до +2 мм; при изготовлении деревянных шаблонов до ±2 мм; при самом процессе гиб-

Достижимая точность размеров крупногабаритных корпусных деталей при вырезке их тепловой резкой на стационарных машинах в зависимости от способов подготовки исходных данных

Способ вырезки деталей

Способ подготовки исходных данных

Достижимая точность, мм

Подготовка

исходных

данных

Выполнение

операции

резки

Максималь­

ные

Вероятные

(средне­

квадратич­

ные)

Плазменная резка на машинах с ЧПУ

С математической модели или с рабочих чертежей

±0,25

±1,5

±1,75

±1,5

С масштабной плазовой разбивки

±1,25

±1,5

±2,75

±2,0

Газовая резка на машинах с ЧПУ

С математической модели или с рабочих чертежей

±0,25

±2,0

±2,25

±2,0

С масштабной плазовой разбивки

±1,2

±2,0

±3,2

±2,3

Плазменная резка на машинах с фотокопироваль­ным

управлением

С математической модели или с рабочих чертежей

±1,5

±2,0

± 3,5

±2,5

С масштабной плазовой разбивки

±2,5

±2,0

±4,5

±3,2

Газовая резка на машинах с фотокопироваль­ным

управлением

С математической модели или с рабочих чертежей

±1,5

±2,5

±4,5

±2,9

С масштабной плазовой разбивки

±1,5

±2,5

±5.0

±3,5

ки на прессах и в вальцах в зависимости от сложности кривизны дета­лей до ±(5,0...11,0) мм.

Опыт изготовления судовых корпусных конструкций с примене­нием механизированных способов сварки под флюсом и в защитных газах свидетельствует о том, что необходимое качество сборки кон­струкций под сварку, как правило, достигается за счет пригоночных работ. Но они обусловлены недостаточной точностью деталей и низ­ким качеством сборочных стендов и оснастки. Необходимое же ка­чество сварных швов и соединений зачастую достигается после ре­монта сварных швов с наружными (несоответствие размеров швов) и внутренними (поры, шлаковые включения и др.) дефектами.

ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ

Все рассмотренные способы сварки при своем использовании тре­буют соблюдения комплекса правил техники безопасности п охраны труда, которые должны отражаться в соответствующей технической документации и строго соблюдаться при проведении сварочных работ. …

ВЛИЯНИЕ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Процесс сварки сопровождается развитием в металле сварных соеди­нений необратимых объемных изменений, в результате которых в конст­рукциях возникают остаточные деформации и напряжения. Являясь соб­ственными напряжениями, т. е. уравновешенными в любых сечениях …

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Коррозия - это процесс разрушения металлов в результате взаи­модействия их с внешней средой. Термин ржавление применим только к коррозии железа и его сплавов с образованием продуктов коррозии, состо­ящих в основном …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.