Факторы, определяющие качество сварки. Контроль технологических факторов.

Дефекты в сварных соединениях могут быть вызваны плохим качеством сварочных материалов, сборки и подготовки стыков под сварку; нарушением технологии сварки, низкой квалификацией сварщика и другими причинами. Задачей предварительного и операционного контроля является выявление возможных причин появления брака и предупреждение его.

При предварительном и операционном контроле проверяют качество:

• основного материала (наличие сертификатов и заводской маркировки материалов; для специальных сталей, кроме того, — наличие легирующих элементов методом стилоскопирования), соответствие показателен механических свойств и химического состава требованиям стандартов и технических условий при отсутствии сертификатов; выявление внешним осмотром расслоений, трещин и других дефектов;
• сварочных материалов (наличие сертификатов на сварочные материалы, бирок или этикеток на упаковочных коробках, ящиках, баллонах, пачках. В случае их отсутствия партия сварочных материалов подлежит контролю по всем показателям, установленным для данного вида материалов; правильность их хранения);
• заготовок и их сборки под сварку (размеры заготовок и разделку кромок, очистку кромок от грязи, ржавчины, окалины и других загрязнений, зазор между кромками, притупление и угол раскрытия для стыковых соединений, ширину нахлестки и зазор между листами для нахлесточных соединений, угол и зазор между свариваемыми деталями, угол скоса кромок для тавровых и угловых соединений);
• сварочного оборудования и приборов (исправность контрольно-измерительных приборов, надежность контактов и изоляции, правильность подключения сварочной цепи, исправность защитных устройств, электрододержателей, сварочных горелок, редукторов, проводов и т. д., а также надежность обеспечения заданных режимов сварки);
• технологии сварки (используемые марки и диаметры электродов и электродной проволоки, марки флюса или род защитного газа, род сварочного тока и его полярность, напряжение, скорость сварки, вылет электродной проволоки, число слоев в многослойном шве и порядок их наложения, тщательность зачистки слоев от шлака и т. д.).

Качество исходных материалов (основного металла, электродов, сварочной проволоки, флюсов, защитных газов и т. п.) должно удовлетворять предъявляемые к ним требования. Устанавливают соответствие сертификатных данных требуемым согласно технологическому процессу сварки. Затем осматривают материалы и дополнительно проверяют их качество в соответствии с нормативной документацией и ГОСТами.

Проверка исходных материалов на свариваемость должна предшествовать принятию решения об использовании тех или иных материалов в сварной конструкции. В соответствии со сказанным свариваемость контролируют в двух случаях; 1) при выборе материалов и разработке технологии сварки, т. е. при подготовке производства на стадии проекта; 2) при запуске материалов в производственный цикл, т. е. при технологической подготовке производства, Вторая проверка связана с возможными отклонениями плавок основного металла,, проволоки, а также партий электродов и флюсов от сертификатных значений. Эти отклонения могут резко ухудшить свариваемость. При обеспечении необходимых свойств и высокого качества исходных материалов решающими будут качество и надежность системы оборудование — оператор. Технический уровень и состояние оборудования следует поддерживать в заданных пределах, соблюдая график технического обслуживания и требования соответствующих инструкций.

В сварочных машинах и аппаратах проверяют исправность регулирующих механизмов, наличие приборов, качество и длину токоподводящих проводов, состояние электрических контактов и токоподводящих мундштуков. У контактных машин контролируют форму и состояние поверхности электродов. На уста* новках для сварки в атмосфере защитных газов проверяют исправность газовых редукторов, расходомеров, шлангов, сопел на горелках и газозащитных устройств и т. п.

При высокой квалификации сварщика можно обойтись простым и поэтому достаточно высоконадежным оборудованием. Здесь важен предупредительный контроль оборудования и качества исходных материалов, но главное — это приемочный контроль готовых изделий, который в данном случае может быть главным образом только пассивным.

Весьма эффективно применять автоматизированные системы управления качеством в процессе сварки (АСУ). АСУ с обратной связью применяют главным образом в тех случаях, когда значительно возрастают скорости процессов или требования к качеству соединений резко увеличиваются. Кроме того, в ряде случаев присутствие оператора нежелательно или даже невозможно из-за особых условий производства (высокая температура, вредная среда, радиация и т. д.).

Стабилизирующие, программные и следящие системы должны обеспечить не только выполнение соединений высокого качества, но с помощью автоматизированных обратных связей гарантировать также его стабильность При этих условиях приемочный контроль готовых соединений становится активным, а как отдельная операция — может быть сведен до минимума.

Контроль технологии включает все этапы изготовления сварных изделий. Режимы сварки контролируют в первую очередь с целью соблюдения параметров процесса (тока, напряжения и скорости сварки в установленных пределах) визуальным наблюдением по приборам и по внешнему виду сварного шва. При изготовлении ответственных конструкций и при серийном производстве контроль ведут путем непрерывной записи параметров режима с помощью самопишущих приборов или применяя АСУ. Наблюдение за процессом сварки позволяет вовремя предотвратить появление дефектов. Визуально контролируют режим сварки, газовую защиту дуги, правильность положения валиков в многослойных швах и т. п. Часто контролер с помощью лупы может проверять первые слои шва, что позволяет предотвратить в дальнейшем появление трещин в шве и околошовной зоне. Качество отдельных слоев шва проверяют также путем сравнения с эталонами. В атомной технике, например, при ремонтной сварке высокоответственных трубопроводов наблюдают за горением дуги с помощью перископов и волоконной оптики. Применяют телевизионные камеры и специальное оборудование для дистанционного наблюдения за дугой.

Квалификацию операторов следует проверять на всех этапах технологического процесса (заготовки, сборки, сварки, контроля). Для этого следует вести периодическую аттестацию и паспортизацию сборщиков, сварщиков и дефекто-скопистов. Порядок и сроки паспортизации указаны в соответствующих документах. Необходимо разумное сочетание всех мер, направленных на улучшение качества продукции, а именно психологическая заинтересованность операторов в качестве их личной работы и работы коллектива; экономическая заинтересованность, основанная на четкой системе поощрений; высокая дисциплина, культура производства и т. п.

111. Точность изготовления заготовок и пути её повышения. Сварочные укорочения и причины их нестабильности.

В условиях серийного и массового производства точность механической обработки деталей должна обеспечивать их взаимозаменяемость, т. е. детали должны быть изготовлены с такой точностью, которая исключает их подгонку при сборке изделий. Необходимую точность изготовления взаимозаменяемых деталей регламентирует ГОСТ 6449.1-82. Им установлено 9 квалитетов, причем 12-й и 13-й квалитеты - основные в серийном и массовом производстве мебели.
На точность обработки деталей оказывает влияние ряд технологических факторов, воздействуя на которые рабочий может добиться наилучших результатов обработки. К их числу прежде всего следует отнести создание базовых поверхностей у обрабатываемых заготовок, правильное базирование заготовок в процессе обработки, способы обработки.
Обработка заготовок на станках и ручным инструментом начинается с создания у заготовок базовых поверхностей, которые в процессе дальнейшей обработки заготовок используют для их установки, измерения и разметки. Базовые поверхности, применяемые для установки заготовки в станке или приспособлении, принято называть установочной базой. Установочной базой могут быть только технологические поверхности. Базовые поверхности, которые служат для измерения деталей, отсчета размеров, разметки, принято называть измерительными базами. Измерительными базами могут быть также риски и точки.
При обработке заготовок ручным инструментом базовые поверхности в готовом изделии обычно ориентируют в сторону наружных и внутренних видимых поверхностей. Поэтому их называют лицевыми сторонами и после обработки отмечают карандашом волнистой линией.
Количество базовых поверхностей и их расположение в обрабатываемой заготовке может быть различным и зависит от сложности изготовляемой детали и выбранного технологического процесса обработки.

Заготовка подвергается механической обработке. Последовательно снимая металл, ей придают форму, размеры и качество определенной детали. Слой металла, снимаемый с заготовки в процессе механической обработки для получения детали, соответствующей чертежу, называют припуском на обработку. Завышенные припуски ведут к увеличению трудоемкости обработки, большей затрате металла, а в итоге к повышению себестоимости детали. Уменьшение припуска дает экономию металла, снижает трудоемкость и стоимость изготовления. Недостаточные припуски влекут к невозможности удаления поверхностных дефектов детали, получения необходимой точности и шероховатости поверхностей. Недостаточные припуски, как правило, приводят к росту брака, а следовательно, к повышению себестоимости продукции.

Таким образом, назначение правильных (оптимальных) припусков на обработку и допусков на размеры заготовок является одной из основных задач при проектировании технологического процесса.

Припуски различают общие и промежуточные (межоперационные). Общим припуском называют слой материала, необходимый для выполнения всех технологических переходов, обеспечивающих обработку данной поверхности— от черновой заготовки до готовой детали. Общий припуск определяется разностью размеров черновой заготовки и готовой детали или суммой межоперационных припусков.

Так как при изготовлении заготовок и их механической обработке размеры не могут быть точно выдержаны, то возникает необходимость ограничить отклонения от заданных размеров заготовок и точность обработки поверхностей на промежуточных операциях. Такие отклонения устанавливают с помощью операционных допусков. Общий припуск и припуски на обработку поверхностей в какой-либо операции изменяются на величину допуска предшествовавшей операции. Например, припуск, снимаемый при черновой обработке, может колебаться на величину допуска на изготовление заготовки, а припуск на чистовую обработку — на величину допуска черновой обработки (рис. 2).

Припуски на механическую обработку и допуски на размеры заготовки зависят от материала обрабатываемой детали, ее размеров и формы, способа изготовления заготовки и других факторов.

Припуск должен быть минимальным для того, чтобы уменьшить отходы металла, превращаемого в стружку, снизить трудоемкость операций и повысить производительность труда. Однако припуск должен быть достаточным, чтобы получить нужную форму, требуемые размеры при хорошем качестве обработанных поверхностей.

По минимальным припускам получают заготовки в крупносерийном и массовом производствах, где более совершенные методы выполнения заготовок могут обеспечить меньшие погрешности в размерах и формах деталей. С этой целью заготовки делают по минусовым (наименьшим) допускам. В условиях индивидуального производства чаще используются максимальные припуски.

Рис. 2. Схема расположения припусков и допусков на обработку детали

Для индивидуального производства припуск выбирается по таблицам, приведенным в соответствующих технических справочниках. Для серийного и массового производства он рассчитывается по формулам.

Выбор заготовки детали имеет весьма большое значение для определения наиболее экономичной технологии ее механической обработки. От правильного выбора заготовки — ее формы, припусков на обработку, твердости материала и т. д — обычно зависит число операций, трудоемкость обработки, а в итоге стоимость изготовления детали в целом.

Если заготовка достаточно точна и имеет только необходимые припуски на обработку, то механическая обработка таких деталей минимальна по трудоемкости и стоимости. Однако для изготовления таких заготовок требуется сложное и дорогостоящее оборудование. Более грубые и сравнительно неточные заготовки с большими припусками проще и дешевле, однако это приводит к удорожанию механической обработки и требует большего времени на изготовление. Поэтому при выборе заготовки стремятся ее форму и размеры по возможности приблизить к форме и размерам готовой детали и одно-временно избежать неоправданного усложнения заготовки.

При разработке технологии изготовления детали необходимо учитывать, что в массовом производстве получают наиболее точные заготовки на современном высокопроизводительном оборудовании, а в индивидуальном и мелкосерийном производстве использование высокопроизводительного оборудования для заготовок экономически не оправданно, поэтому заготовки следует получать обычным, более простым способом.

Выбирая заготовку детали, необходимо учитывать: – конфигурацию заготовки, ее размеры и массу; – материал заготовки, который отвечал бы назначению детали, с учетом ее прочности, износостойкости, физико-химических свойств, структуры и т. п.; – направление волокон металла, определяемое обработкой поковок; – точность выполнения и качество поверхности заготовок; – число заготовок в партии.

При изготовлении деталей из сортового материала выбор заготовки значительно упрощается, в основном к подбору размеров сечения и точности сортового материала— допусков на размеры.