Практический кейс по теме: "Разработка технологического процесса сварки тавра с учетом минимальных остаточных деформаций"

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Московской области «Колледж «Коломна»

Методическая разработка практического кейса

по теме «Разработка технологического процесса сварки тавра с учетом минимальных остаточных деформаций»

по профессии

15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)

Выполнила мастер производственного

обучения Ткаченко Татьяна Васильевна

2022 год

Практический кейс № 2

Разработка технологического процесса сварки тавра с учетом минимальных остаточных деформаций

Наша группа получила задание сварить тавровое соединение из стальных пластин (марка стали20),  размером 2000 * 300 * 6 мм с наименьшими остаточными деформациями. Катет шва – 6 мм

Рис.1

Мы знаем, что при сварке всегда возникают деформации и избежать этого явления невозможно. Но мы можем  произвести сварку таким образом, что возникающие деформации и напряжения будут минимальными.

Возникает проблема: как нам надо построить технологический процесс и какой вид сварки необходимо выбрать, чтобы при выполнении сварочных работ наш узел претерпел наименьшее коробление.

Прежде чем выполнять задание, давайте с вами вспомним, что такое деформация и напряжения.

Дать определение деформации:

Дать определение напряжению:

Каковы причины возникновения  деформаций?

Ответ: Причинами возникновения деформаций являются:

1. неравномерный нагрев при сварке;

2. усадка металла шва при охлаждении:

3. структурные изменения в основном металле.

 Давайте вспомним, какие методы и способы способствуют уменьшению сварочных деформаций и  составим кластер.

Кластер

Способы уменьшения сварочных деформаций

Выберем в кластере те способы, которые мы можем применить в нашем случае при сварке тавра и выделим их желтым цветом.

Обсуждение выбора способов уменьшения деформации.

Рассмотрим подробно, действительно ли выбранные способы приведут к уменьшению напряжений и деформаций при сварке таврового соединения.

Таблица

Мы рассмотрели с вами способы, которые действительно помогут нам избежать возникновения больших деформаций при сварке тавра.

Но как правило, полностью исключить сварочные деформации не всегда удается.

Какие мероприятия  после сварки мы можем еще использовать для снижения деформации в наших условиях, когда прессов нет, а молотком стучать малопродуктивно, да еще и можно вызывать наклеп, который увеличит внутренние напряжения в сварном соединении?

Ответ: Устранить остаточную  деформацию путем термической правки, нагревая  выпуклые поверхности газокислородным пламенем. После охлаждения линейные размеры нагретого участка уменьшатся, что приведет к уменьшению или полному устранению деформаций.

Рис. 2. Правка деформированной тавровой балки нагревом (кружками и полосками указаны места нагрева): а - правка при вогнутой полке, б - правка при сложной деформации, в - правка при выпуклой полке

После того, как мы с вами все обсудили, можно переходить к разработке технологического процесса  сварки узла.

Но прежде вернемся к чертежу. Вы видите, что на полке не проставлены характеристики шва. Теперь с учетом всех наших корректировок технологического процесса сварки тавра доведем чертеж до ума.

Проставить на полке условного изображения шва  характеристика шва, вид сварки:

                         ГОСТ 14771-76- Т3 – УП   6 

Перейдем к составлению технологического процесса сварки узла.

Мозговой штурм

Составление технологического процесса MAG- сварки таврового соединения

1. Подготовка металла  к сварке:

зачистка металла в рабочей зоне

2. Сборка соединения на прихватах:

·         укладка заготовок под нужным углом с сохранением необходимого размера зазора (с учетом требований ГОСТ 14771-76:;

·         фиксация элементов с помощью магнитов,  струбцин, прихваток.

Выписка из ГОСТ 14771-76

Размеры, мм

3. Контроль качества сборки: проверяем щупом зазор на всем протяжении шва и с помощью угольника проверяем прямой угол между полкой и стенкой.

4. Выбор режима сварки (используйте таблицу):

Таблица

Режим сварке в среде углекислого газа

5. Сварка узла:

Сварку производим от середины к краям обратноступенчатым способом в 2 слоя попеременно то с одной, то с другой стороны, в следующей последовательности:

Возможно выполнение сварки в следующем порядке:

При наложении второго слоя сразу же производим проковку металла шва и околошовной зоны  каждой ступени по еще неостывшему металлу.

6. Контроль качества швов внешним осмотром и измерениями:

·         Внешним осмотром выявляем дефекты шва: зашлаковка, поры, чешуйчатость шва, наплывы, незаваренные кратеры.

·         Размеры катетов измеряем с помощью шаблонов.

7. Механическая обработка швов с плавным переходом к основному металлу:

с помощью болгарки с наждачным кругом

8. Термическая правка нагревом газокислородным пламенем выпуклых мест тавра

Вывод: тщательное продумывание и анализ всех этапов технологического процесса сварки и мероприятий после сварки могут свести сварочные деформации к нулю, без последующей  правки изделия.