СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Мелкосерийное производство деталей тяжелого и энергетического машиностроения

При изготовлении станин тяжелых прессов сварные соединения обычно выполняют путем полного проплавления всей толщины присоединяемого элемента (рис. 17.1,а). Это позволяет получать сварные соединения с минимальной концентрацией напряжений при относительно простой подготовке элементов под сварку, одна­ко требует проведения последующей термической обработки гото­вого узла или изделия. Иногда ограничиваются минимальными 12—201 177

І

Я

80 и Польше

штш

Щ

80

v;^

S3

Рис. 17.1. Сварные соединения станин прессов, выполненных из толстолисто­вого проката

размерами швов (рис. 17.1,6), но в этом случае производят плот-
ную подгонку мест сопряжений листов и постановку разгрузочных
заплечиков, штифтов, шипов и пазов. Дополнительные затраты на
подгоночные работы компенсируются снижением трудоемкости сва-
рочных работ. Кроме того, малый объем наплавленного металла

. позволяет обходиться без по-

а1 следующей термообработки

конструкций.

В гл. 12 на рис. 12.23 была
показана сварная станина
пресса. Сварные соединения —
стыковые, тавровые и угловые;
большинство из них выполня-
ют электрошлаковой сваркой.
Последнее обстоятельство оп-
ределяет некоторые особенно-
сти конструкции и последова-
тельность выполнения сбороч-
но-сварочных операций. Угло-
вые и тавровые соединения

собирают с помощью косынок и диафрагм, стыковые — с по-
мощью скоб. В местах, недоступных для постановки формую-
щих медных охлаждаемых подкладок, применяют остающие-
ся стальные пластины. Последовательность выполнения сбо-
рочно-сварочных операций выбирается так, чтобы концы каждого
из швов, выполняемых электрошлаковой сваркой, можно было
вывести за пределы тела детали. Поэтому общей сборке сложной
детали обычно предшествуют сборка и сварка относительно про-
стых узлов. При этом для уменьшения угловых сварочных дефор-
маций желательно, чтобы каждый собранный под сварку узел
имел замкнутое сечение.

Применительно к указанной станине последовательность и содержание
основных сборочно-сварочных операций показаны на рис. 17.2. Первым узлом
является тумба 1. Сначала в замкнутое сечение собирают ее боковые стенки;
электрошлаковые швы (/) и (2) выполняют с полным проплавлением прива-
риваемого элемента (рис. 17.2,а). Затем устанавливают горизонтальные листы
тумбы и выполняют первые пары швов (3) и (4) (рис. 17.2,6). Участки первых
пар швов, препятствующие установке карманов и выводу усадочных раковин
вторых пар швов, удаляют из зазора огневой резкой.

Готовая тумба входит в состав второго, более крупного узла — стойки
(рис. 17.2,в). Замкнутое сечение образуют присоединением элементов полу-
стоек 2 и 3 швы (5), (б), (7) и (8) выполняют электрошлаковой сваркой.
Формирование корпуса станины завершают сборкой стоек с траверсой 4 и свар-
кой^ электрошлаковых швов (9), (10), (11) и (12) (рис.'17.2,г). Затем в полу-
стойках 3 огневой резкой вырезают пазы под трубу 5. Образование пазов рез-
кой не плоских заготовок, а уже сваренного узла с удалением части шва —
прием, характерный для конструкций, выполняемых электрошлаковой сваркой.
Целесообразность такого приема объясняется трудоемкостью подготовки и за-
чистки стыков в местах начала и конца каждого шва. В этом случае выполнять
длинный непрерывный шов с последующим удалением его части резкой выгод-
нее, чем два более коротких шва. Завершение сборки и сварки станины требует
ряда кантовочных операций. Так, установка трубы 5 и лап 9 и 10 и сварка
полуавтоматом под флюсом многослойных швов (14) и (15) производятся

в одном положении заготовки (рис. 17.2,5), а установка крышек 6, 7 и 8 и выполнение электрошлаковых швов (16) и многослойных швов (17), (18), (19)> (20), (21) и (22) —в другом (рис. 17.2,е).

При изготовлении деталей тяжелых машин завершающими опе­рациями является послесварочная термическая и механическая обработка. Рамы и станины с толщиной свариваемых элементов - более 100 мм, как празило, подлежат термообработке. При этом для деталей, эксплуатирующихся в условиях нормальных темпера-

7 8

Рис. 17.2. Последовательность сборочно-сварочных операций при изготовлении?

станины пресса

тур и изготовленных из сталей, сохраняющих высокие пластические - свойства в зоне термического влияния, можно ограничиться прове­дением высокого отпуска. При более жестких условиях сварную деталь для улучшения свойств сварных соединений обычно перед высоким отпуском подвергают нормализации. Точность размеров, станин и рам в основном обеспечивается последующей механиче­ской обработкой.

Характерными примерами сварных валов большого размера могут служить валы крупных турбин. Конструкция валов гидрав­лических турбин проста — это массивная труба с одним или двумя фланцами. Заготовки обечаек обычно получают ковкой, заготовки фланцев — ковкой или иногда в виде стальных отливок. Так, валы Красноярской ГЭС (рис. І7.3) выполнены из кованых заготовок из стали 25ГС. На сборку среднего стыка обечайки 2 поступают после черновой механической обработки с припуском 20 мм на

7770

880

Стык №J

2960

2960

Стык№1 Стык №2

880

«о

-о.

з г

Рис. 17.3. Схема вала турбины

Рис. 17.4. Установка с дублирующими головками для электрошлаковой сварки

кольцевых швов:

/ — тележка; 2 — колонна; 3—сварочные головки; 4 — механизм переброса головок; 5—»

подвеска крепления ползуна

последующую механическую обработку по внешнему и внутренне­му диаметрам. При сборке кольцевого стыка длинных валов необ­ходимо предусматривать некоторый излом оси в месте стыка с целью компенсации неравномерной поперечной усадки по пери­метру шва. Поэтому сборка стыка под электрошлаковую сварку выполняют с переменным зазором: 33 мм под карманом для наве­дения сварочной ванны и 38 мм в плоскости, повернутой на 90° от кармана в направлении вращения. После выполнения среднего стыка сваренные обечайки прохо­дят высокий отпуск и подверга­ются промежуточной механиче­ской обработке. Затем выполня­ют сборку и сварку стыков с фланцами 1 и 3. Чистовую меха­ническую обработку производят после нормализации и высокого отпуска.

Рис. 17.5. Сварной ротор газо вой турбины

При выполнении кольцевых стыков с весьма большой пло­щадью сечения трудно обеспе­чить непрерывность процесса сварки от начала до заварки замка. Такая непрерывность не­обходима как из соображений качественного выполнения шва (при нарушении процесса неиз­бежно возникновение песплавле - ния кромок и возможно образо­вание трещин), так и соблюде­ния размера и направления ожи­даемой сварочной деформации излома осей стыкуемых деталей.

Так как сварка может длиться десятки часов, то возникает опасность отказа аппаратуры и прежде всего выхода из строя мундштуков, направляющих электродную проволоку в свароч­ную ванну. Сменить мундштуки без остановки процесса невозможно, поэтому для сварки кольце­вых швов с большой площадью сечения используют специальную установку (рис. 17.4) с двумя дублирующими сварочными голов­ками. При выходе работающей головки из строя ее место тотчас занимает вторая головка и процесс сварки прерывается лишь на весьма непродолжительное время.

Валы газовых и паровых турбин изготовляют из жаропрочных сталей, что затрудняет получение заготовок большого размера с помощью литья и ковки. Поэтому крупные валы сваривают из поковок относительно небольшого размера и простой формы. Так,
на рис. 17.5 показан ротор газовой турбины, составленный из от­дельных дисков 4 и концевых частей 3 и 5. При разработке конст­рукции и технологии изготовления подобных изделий основными требованиями являются жесткое ограничение сварочных деформа­ций искривления продольной оси ротора и получение надежного проплавления швов при их односторонней сварке. Необходимость соблюдения жесткого допуска на искривление продольной оси ротора от сварки вызывается наличием внутренних замк­нутых полостей, смещение которых относительно оси вращения вызывает неуравновешенность. При высокой частоте вращения такая неуравновешенность совершенно недопустима, а устранить ее трудно из-за недоступности внутренних полостей для механической обработки. Поэтому необходимы точная сборка и прецизионная технология сварки.

Рис. 17.6. Конструкция стыка Рис. 17.7. Схема сварки рото-

кольцевого соединения вала ра газовой турбины

ротора турбины

Кованые заготовки дисков после механической обработки цен­трируются относительно друг друга направляющими поясками, требуемый размер зазора в разделке обеспечивается постановкой проставок. Собранные элементы плотно стягивают тягами 1 с ком­пенсирующими усадку пружинами 2, ив вертикальном положении ротор подают на сварку.

Однопроходная сварка не может обеспечить симметрии свароч­ных деформаций из-за неравномерности поперечной усадки по пе­риметру кольцевого шва, поэтому сварку выполняют многослойной. Полный провар в корне шва достигается специальной конструкци­ей разделки или применением остающихся кольцевых подкладок. Оригинальная конструкция стыка показана на рис. 17.6. Посадоч­ная ступенька у собираемых деталей и упорное кольцо из малоуг­леродистой стали толщиной 2 мм обеспечивают высокую точность сборки ротора и необходимую податливость стыка при сварке. Это весьма важно для предупреждения образования трещин в соеди­нении. Притупление разделки шва выбрано из условия получения полного провара корня шва. Специальные наклонные каналы уменьшают жесткость кромок при выполнении корневого слоя и 182

тем самым предотвращают образование в нем трещин, а также обеспечивают лучшие условия для ультразвукового контроля свар­ного соединения.

Первые слои швов выполняют при вращении ротора 3 от мото­ра I через редуктор 2 (рис. 17.7). Ротор 3 расположен вертикаль­но, чтобы исключить влияние силы тяжести. Обеспечить симмет­рию сварочных деформаций можно, выполняя каждый корневой шов одновременно двумя или тремя симметрично расположенными сварочными головками 4 вольфрамовым электродом в аргоне. За­тем в этом же положении ряд слоев укладывают плавящимся элек­тродом в среде СОг. После заполнения той части разделки, кото-

Рис. 17.8. Рабочее колесо турбины Красноярской ГЭС

рая необходима для обеспечения определенной жесткости ротора, он переносится в центровой вращатель с горизонтальным располо­жением оси и основную часть разделки заполняют многослойной сваркой под флюсом в нижнем положении. Такая технология поз­воляет предотвратить искривление настолько, что биение сварен­ного вала не превышает 0,5 мм на длине 5 м.

Сварные колеса в тяжелом и энергетическом машиностроении достаточно разнообразны. Среди них рабочие колеса мощных гид­ротурбин выделяются как размерами, так и сложностью процесса изготовления. Так, например, рабочее колесо турбины Краснояр­ской ГЭС (рис. 17.8) имеет диаметр свыше 8 м, что намного пре­вышает габарит подвижного состава железных дорог. Поэтому изготовленное целиком в условиях Ленинградского металлического завода колесо от места расположения завода-изготовителя до ме­ста монтажа было доставлено водным путем.

Рабочее колесо состоит из верхнего и нижнего ободов и лопастей. После­довательность и содержание основных этапов процесса его изготовления по­казаны на рис. 17.9. Верхний обод выполнен из двух литых заготовок стали 20ГС-Л с максимальной толщиной 500 мм (рис. 17.9,о). Отливки проходят предварительную механическую обработку по всем поверхностям, за исключе­нием поверхности по наружному диаметру. Затем заготовки собирают в кольцо и устанавливают в вертикальное положение под электрошлаковую сварку, при­чем для компенсации неравномерности поперечной усадки по длине шва зазор в нижней части стыка задают в пределах 25—27 мм, а в верхней — 50—54 мм. После сварки верхний обод подвергают высокому отпуску и передают на ме­ханическую обработку, где внутреннюю поверхность обода обрабатывают окон­чательно, а остальные поверхности — с припуском. Лопасти рабочего колеса выполняют кокильной отливкой из стали 20ГС-Л. Требуемую точность формы обеспечивают рубочными и наплавочными работами с проверкой по простран­ственному шаблону и последующей шлифовкой. Для повышения стойкости про­тив кавитационного износа часть выпуклой поверхности лопастей облицовы­вают тонким слоем нержавеющей стали сваркой взрывом. После механической обработки торца, примыкающего к веохнему ободу, лопасти поступают на сборку.

Сборка начинается с разметки гладкой внутренней поверхности верхнего обода под установку лопастей по шагу и профилю. Четырнадцать лопастей по­следовательно устанавливают на верхний обо1* с соблюдением зазора в стыке (снизу 37 и сверху 47 мм) и закрепляют с помощью приварки скоб и техноло­гических жесткостей (рис. 17.9,6). Затем на верхнем ободе закрепляют ось с цапфами и с ее помощью собранный узел устанавливают на стойках спе­циального кантователя (рис. 17.9,е). Этим обеспечивается возможность поворо­та узла в положение, удобное для выполнения каждого стыка электрошлако - вой сваркой плавящимся мундштуком. Плавный переход от тела лопасти к телу верхнего обода задают соответствующей формой медных подкладок, охлаждае­мых водой; их крепление с помощью клиньев показано на рис. 17.9,г. После сварки и высокого отпуска на карусельном станке производят обработку тор­цов лопастей под сопряжение с нижним ободом и подготовку кромок под К-образную разделку.

Нижний обод собран из четырех гнутых заготовок из проката стали 22К толщиной 190 мім, как показано на рис. 17.9,5. После попарного выполнения стыков электрошлаковой сваркой и высокого отпуска обод подвергают механи­ческой обработке с припуском 15 мм по внешнему диаметру на чистовую обра­ботку. Общую сборку колЬса производят, как показано на рис. 17.9,<?. С по­мощью гидравлических домкратов нижний обод поднимали и вводили в сопря­жение с кромками лопастей. Сварка производится одновременно несколькими сварщиками в среде СОг. Сваренное колесо проходит полный цикл термообра­ботки— нормализацию и высокий отпуск, после чего выполняется окончатель­ная механическая обработка.

Применительно к изготовлению радиально-осевых колес круп­ных гидротурбин возможны и другие конструктивно-технологиче­ские решения. Так, рабочее колесо Плявиньской ГЭС выполнено из двух частей исходя из необходимости перевозки по железной дороге, причем заводская сварка выполнялась преимущественно 184

П

м

X

,14шт.

Б~Б

6j /4 шт.

Распорный диск

Рис. 17.9. Технология изготовления рабочего колеса турбины Красноярской

ГЭС

вручную. Так как рабочее колесо изготовлено из двух половин, то две лопасти, попадающие в плоскость разъема, разрезные. Конст­рукцией колеса предусмотрено соединение стыков верхнего обода на болтах, а нижнего — с помощью сварки. Такое решение опре­делялось, с одной стороны, невозможностью осуществить болтовое соединение нижнего обода из-за жесткого ограничения габаритов стыка, а с другой — стремлением избежать искажений оконча­тельно обработанной поверхности верхнего обода, которой он при­соединяется к фланцу вала гидротурбин. Стыки нижнего обода сварены ручной сваркой способом «поперечной горки» одновремен­но четырьмя сварщиками попарно «дуга в дугу». Подогрев до тем­пературы 120—200 °С производили с помощью индукторов. Эти же индукторы использовались для высокого отпуска стыков обода после сварки. Стыки разъемных лопастей сваривали многослойной сваркой вручную без подогрева.

СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Здания из металлоконструкций набирают все большую востребованность!

Современные металлоконструкции считаются одними из самых крепких и функциональных изделий, которые могут использоваться для возведения различных жилых коммерческих построек. Столь большая популярность легко объясняется наличием отличных эксплуатационных свойств. В данный …

Бронированные входные двери Коммунар – качество, проверенное годами

Лицом каждого дома или офисного здания является дверь. Она должна не только выигрышно смотреться в эстетическом плане, но и выполнять защитную функцию, предотвращая проникновение злоумышленников в помещения или жилые комнаты.

Отображение графической информации в САПР (машинная графика)

Основными элементами САПР являются коллектив проектиров­щиков, а также технический, программный и информационный комплексы. Связь проектировщиков с ЭВМ, программами и инфор­мацией осуществляется через средства ввода, вывода, накопления и передачи алфавитно-цифровой и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

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

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.