WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Выявлено, что уменьшение зазора сокращает глубину провара сварного соединения h и увеличивает усиление стыкового соединения g.

Далее, в данной главе рассмотрено влияние на качество кольцевого сварного соединения таких возмущающих факторов технологического происхождения, как нестабильность силы тока Iсв и напряжения Uд, отклонение сварочного трактора от оси кольцевого соединения и отклонения угла базирования трактора относительно горизонтальной плоскости.

LТ hТ Изменение ширины сварного соединения и глубины провара от колебаний сварочного тока Iсв и напряжения на дуге Uд может быть количественно оценено по следующим зависимостям:

L L LТ = Iсв + Uд ;

(1) Iсв Uд h h hТ = Iсв + Uд. (2) Iсв Uд Исследования, проведенные для рассматриваемых кольцевых соединений при значениях Iсв =400-1200 А, Uд =30-52 В, изменениях Iсв=0,1 Iсв, Uд=0,1Uд и скорости сварки Vсв=20-100 м/ч, позволили LТ hТ определить численные значения изменений и :

LТ =(1,1-11,2)мм;

hТ =(0,5-5,7)мм.

При этом значения частных производных уравнений (1) и (2) равны L мм = (0,01 - 0,05) ;

Iсв A h мм = (0,01 - 0,03) ;

Iсв A L мм = (0,18 - 1,0) ;

U В д h мм = (0,03 - 0,4).

U В д Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что нестабильность Iсв и Uд приводит к значительному изменению ширины сварного соединения и глубины провара соединения, значения которых LТ hТ находятся в следующих пределах: =(0,06-0,61)L; =(0,07-0,41)h.

Изменение глубины провара h от влияния наклона сварочного трактора, а, следовательно, и от перемещения электрода относительно оси корпуса аппарата, определяется соотношением площадей провара и наплыва расплавленного металла при стекании.

На основе исследования микрошлифов сварных швов получены значения изменения глубины провара для рассматриваемых типов сварных швов: h = (0,75-1,82) мм или (0,15-0,19)h.

Величина отклонения сварочного трактора относительно оси стыкового соединения определяет точность направления электрода по оси стыка, и, как указывается в многочисленных трудах исследователей, является действенным фактором значительного изменения ширины и глубины провара стыкового соединения.

Кроме того, отклонение сварочного трактора от оси кольцевого сварного соединения является единственным из возмущающих факторов, оказывающих влияние на качественное формирование кольцевого соединения, значения которого не регламентируется нормативнотехнической документацией.

Нами проведены исследования закономерностей отклонения сварочного трактора от оси кольцевого стыкового соединения и его влияния на ширину сварного соединения и глубину провара стыка.

Двухсторонние сварные соединения, выполненные под флюсом сварочным трактором при изготовлении корпусов аппаратов, характеризуются чашеобразной формой, очертание зоны которого (рис. 1) может быть аппроксимировано уравнением следующего вида:

у = аxn, где а и n – параметры, характеризующие размеры и форму сварного а = ( )n h.

соединения:

L Результаты исследований показывают, что значения отклонений сварочного трактора от оси кольцевого соединения достигают значительных величин и находятся в следующих пределах х = (0,2-0,45)s при рассматриваемых значениях толщины стенки соединений s = 8-20 мм.

При больших углах наклона сварочного трактора относительно горизонтальной плоскости нарушается качественное формирование кольцевого сварного соединения вследствие изменения ширины сварного соединения за счет подтекания жидкого металла при спуске и из-за непроваров и подрезов по кромкам при подъеме сварочной установки.

Проведенные исследования позволили установить зависимость изменения глубины провара кольцевого соединения при отклонении сварочного трактора от горизонтальной плоскости, которая имеет следующий вид:

h=КS, где К- коэффициент, характеризующий качественное формирование кольцевого соединения в продольном направлении в зависимости от угла базирования сварочного трактора.

К= П/2D=/1800, где D и П – соответственно, диаметр и длина части периметра, соответствующая данному значению отклонения сварочного трактора относительно горизонтальной плоскости при определенном угле базирования сварочного устройства.

Установлено, что значения коэффициента К для качественного формирования кольцевого сварного соединения находятся в пределах К= 00,028; что соответствует наклону сварочного аппарата относительно горизонтальной плоскости в пределах =0-50.

Третья глава посвящена разработке математической модели для определения допустимых значений отклонений сварочного трактора от оси стыкового соединения, позволяющих обеспечить качественное формирование кольцевых соединений с учетом возмущающих факторов.

С учетом проведенных исследований влияния конструктивных и технологических параметров сформулирована математическая модель для определения допустимых значений отклонения сварочного трактора от оси стыкового соединения Хдоп, позволяющих обеспечить качественное формирование кольцевого соединения с учетом реальных значений смещения кромок, зазора и кривизны поверхности замыкающего днища аппарата, которая имеет следующий вид:

n L - LТ s + c Хдоп (s, С, LТ, hк, n)=, (3) 1- 2(h - hк + 0,5c) где LТ – изменение ширины сварного соединения от влияния технологических параметров, мм;

hк - изменение глубины провара от влияния смещения кромок, зазора и наклона сварочного трактора относительно горизонтальной плоскости, мм.

Таким образом, hк = (hТ+ hb+ h).

n – коэффициент, характеризующий форму сварного соединения.

Граничные условия данной модели имеют следующий вид:

1- s + c s + c > 0, 2(h - hк + 0,5c) < 1, s + c < 2(h - hк + 0,5c), 2(h - hк + 0,5c) h - hk + 0,5c 0, h hk - 0,5c, h hk - 0,5c, (4) h > hk ; h > hk ; h > hk.

При n – нечетное число, условия (4) ограничиваются системой:

h - hk + 0,5c 0,. (5) h > hk.

При помощи данной модели получена зависимость допустимых значений отклонений сварочного трактора от коэффициента сварного шва, значение которого приведены на рис. 2.

Как видно из графиков, для больших толщин s допусткаются большие отклонения сварочного трактора х доп.

Для большинства практических случаев значение n находится в интервале:

1 n 2,4. (5) При выполнении расчетов допустимых значений хдоп от влияния возмущающих факторов приняли среднее значение n = 1,5.

1 – для s=10 мм, L=20, h =7 мм, hк=1,4 мм;

2 – для s=16 мм, L=20, h=11,2 мм, hк=2,0 мм;

3 – для s=20 мм, L=22, h =14 мм, hк=2,5 мм.

Рис. 2. Зависимость допустимых значений отклонения сварочного трактора от коэффициента формы сварного соединения Графики, характеризующие зависимость допустимых значений хдоп от изменения глубины провара соединения, от смещения кромок, изменения ширины и толщины сварного соединения приведены на рис. 3-6.

Графики, приведенные на рис. 3 показывают, что чем больше изменение глубины провара соединения hк, тем меньше допустимое отклонение сварочного трактора относительно от оси стыка. Максимально возможные отклонения хдоп достигаются при hк=0. Для больших толщин s допустимы большие значения х доп.

При определенных значениях изменения hк отклонения сварочного трактора от оси стыкового соединения не допускаются (хдоп=0) 1 – для s=10 мм, L=20, h=7 мм;

2 – для s=16 мм, L=20, h=11,2 мм;

3 – для s=20 мм, L=22, h=14 мм.

Рис. 3. Зависимость допустимых значений отклонения сварочного трактора от изменения глубины провара соединения Из рис. 4 видно, что чем больше смещение кромок, тем меньше значение хдоп. Для больших толщин s допустимы большие значения электрода хдоп.

1 – для s=10 мм, L=20, h =7 мм, hк=1,4 мм;

2 – для s=16 мм, L=20, h=11,2 мм, hк=2,0 мм;

3 – для s=20 мм, L=22, h =14 мм, hк=2,5 мм.

Рис. 4. Зависимость допустимых значений отклонения сварочного трактора от смещения кромок Результаты исследований, приведенных на рис. 5 показывают, что чем меньше изменение ширины сварного соединения, тем больше допустимое значение отклонения сварочного трактора от оси стыка.

1 – для s=10 мм, L=20, h =7 мм, hк=1,4 мм;

2 – для s=16 мм, L=20, h=11,2 мм, hк=2,0 мм;

3 – для s=20 мм, L=22, h =14 мм, hк=2,5 мм.

Рис. 5. Зависимость допустимых значений отклонения сварочного трактора от изменения ширины сварного соединения 1 – для n=1; 2 – для n=1,5; 3 – для n=2; 4 – для n=2,4.

Рис. 6. Зависимость допустимых значений отклонения сварочного трактора от изменения толщины сварного соединения Четвертая глава посвящена разработке технологической системы изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратов (ТС ИКС) для переработки нефти и газа.

Формирование ТС ИКС осуществлялось в блочно-модульном исполнении с соблюдением принципов системности, оптимальности, преемственности, адаптации и достижением взаимного соответствия технологического процесса изготовления, средств технологического оснащения (СТО) и персонала.

С точки зрения обеспечения качества формирования кольцевого сварного соединения, наибольший интерес представляет собой оценка соответствия технологического процесса и СТО требованиям точности и себестоимости, с учетом имеющегося производственного опыта, результатов исследований и испытаний.

Поэтому сформулированы и определены требования в отношении отдельных операций технологического процесса, блоков и модулей системы приведенные в разработанном алгоритме (рис. 7).

Разработанный технологический процесс был апробирован в производственных условиях при изготовлении аппаратов диаметром Dв= 2400 мм и толщиной s=20 мм.

С целью определения эффективности разработанной технологии изготовления кольцевых соединений были проведены замеры значений ширины и усиления сварного соединения по периметру.

Установка корпуса, днища вырубка Установка контрольно-измерительного блока не соотв-ет Замер геометрических параметров поперечного сечения корпуса, днища соотв-ет Прихватка не соотв-ет Замер соотв-ет Установка сборочно-сварочного блока соотв-ет Модуль Модуль регулирования хдоп Сборочно- регулирования отклонения сварочный угла соотв-ет сварочного трактора блок базирования от оси кольцевого сварочного стыкового трактора соединения относительно горизонтальной плоскости не соотв-ет не соотв-ет Отключение, Корректировочный включение привода модуль роликового стенда Информационный блок Видео модуль Информационный модуль Завершение процесса Установка контрольно-измерительного блока не соотв-ет Замер геометрических параметров кольцевого сварного соединения соотв-ет Конец технологического процесса Рис. 7. Алгоритм реализации технологического процесса изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратуры значения сварного соединения по базовой технологии значения сварного соединения по разработанной технологии номинальные значения сварного соединения минимально допустимые значения сварного соединения максимально допустимые значения сварного 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 соединения контрольные точки Рис. 8. График изменения значений ширины сварного шва по периметру кольцевого соединения значения усиления сварного соединения по базовой технологии значения усиления сварного соединения по разработанной технологии номинальные значения усиления минимально допустимые значения усиления максимально допустимые значения усиления 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 контрольные точки Рис. 9. График изменения значений усиления сварного шва по периметру кольцевого соединения Результаты замеров, приведенные на рис. 8 и 9, показывают значительное сужение поля технологических допусков. Так, разброс усиления и ширины сварных соединений уменьшился в среднем на 14% и 11%.

ширина кольцевого шва, мм усиление сварного шва, мм

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Функциональный анализ точности геометрических размеров поперечных сечений кольцевых соединений аппаратуры показал, что технологические допуски корпусов и днищ, изготавливаемых разнородными технологическими процессами, превышают функциональные, установленные нормативно-технической документацией, в 1-1,5 раза. Это способствует появлению смещения кромок и зазора, которые снижают качество изготовления замыкающих кольцевых соединений, и приводят к нерациональной организации сборочно-сварочных операций с большим объемом пригоночно-доделочных работ, достигающих 30-40% трудоемкости производства аппаратуры.

2. Проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями установлены закономерности влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождений на отклонение сварочного трактора от оси стыкового соединения, характеризующего качество формирования кольцевых соединений корпусов аппаратов.

3. Разработана математическая модель для определения допустимых значений отклонения сварочного трактора от оси стыкового соединения, обеспечивающих качественное формирование кольцевого соединения с учетом отрицательного влияния смещения кромок, зазора и кривизны поверхности замыкающего днища аппарата.

4. На основе полученных результатов предложен научно-методический подход качественного изготовления замыкающих кольцевых соединений корпусов аппаратов, заключающийся в регулировании отклонения сварочного трактора от оси стыка в поперечном направлении и корректировке его хода в продольном направлении стыкового соединения в зависимости от угла базирования относительно горизонтальной плоскости.

5. Разработана технологическая система изготовления стыковых соединений, позволяющая обеспечить качественное формирование замыкающих кольцевых соединений, повысить технологичность производства аппаратуры за счет механизации и автоматизации сборочносварочных операций и вывода из производственной зоны операторов. Создан алгоритм реализации технологического процесса изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратуры. Внедрение данной технологической системы позволяет уменьшить трудоемкость сборочно-сварочных работ на 30-40%.

6. По результатам исследований совместно с ВНИИНЕФТЕМАШ (г.

Москва) разработана технологическая инструкция по блочно-модульной технологической системе изготовления и ремонта кольцевых соединений корпусов аппаратов для переработки нефти и газа.

7. Созданные средства технологического оснащения в виде сборочносварочных и контрольно-измерительных блоков, модулей регулирования отклонения сварочного трактора в поперечном и продольном направлениях кольцевого соединеения прошли апробирование на производстве и приняты к внедрению в ОАО "Туймазыхиммаш" и Бугульминском механическом заводе ОАО «Татнефть».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»