ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ ФГУСПО КРАСНОДАРСКИЙ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По ТПМС
Вариант № 2
студента 3 курса группы 3СП
Жидкова Сергея Юрьевича
г.Краснодар 2010 г.
1. Технология изготовления электродов
Складированиематериалов электродного покрытия и проволоки:
Материалы покрытия поступают на склад в железнодорожных вагонах иликонтейнерах 'насыпью в кусках или в виде готовых порошков в мешках илибанках.
Разгружают вагоны с помощью механической лопаты, вакуум-трубы или вручнуюв специальные контейнеры, бункера или траншеи. Затаренные материалы складываютв штабеля.
Материалы должны храниться строго по партиям; разные партии дажеодноименного материала смешивать запрещается. Допуск в производство каждойновой партии материала разрешается после получения положительного результатаанализа заводской химической лаборатории. Материалы, поступающие с новогоместорождения, подвергаются эталонному контролю. До полного расходования партииматериала запрещается брать в работу новую партию.
Склад должен обеспечивать сохранность материалов от попадания влаги изагрязнения.
Материалы, годные для производства, отпускаются в цех с обязательнымсопроводительным ярлыком, на котором следует указывать наименование материала,дату поступления, номер партии и массу.
Все виды обработки данного материала должны фиксироваться на ярлыке собязательной отметкой фамилии рабочего. По мере использования материаласопроводительные ярлыки подкалывают к рапорту мастера; таким образом всегдаизвестно, из каких партий материалов изготовлены определенные партииэлектродов.
Проволоку также следует хранить и расходовать по партиям независимо оттого, как она поступает: в бухтах или намотанная на катушках.
Принимают материалы по внешнему виду и сертификату. Для разрешенияматериала в производство необходимо произвести его химический анализ взаводской лаборатории. Пробы материалов для химического анализа отбирают поГОСТ 4423—48.
Технологическая схема производства
Производство сварочных электродов заключается в соответствующей обработкекаждого материала, входящего в покрытие, дозировке по рецепту, изготовленииоднородной сухой и мокрой смеси, нанесении определенного слоя этой смеси настержни, сушке и прокалке; готовых электродов .
Все материалы покрытия проходят следующую обработку дробление, размол,просев, дозировку, сухое смешивание, смешивание сухой шихты с жидким стеклом,рубку проволоки на стержни, нанесение на стержни покрытия, провяливание, сушкуи прокалку электродов, сортировку, взвешивание и упаковку электродов.
Электроды с фтористокальциевым (основным)покрытием очень чувствительны к малейшим нарушениям технологического процесса.Все операции обработки материалов покрытия следует тщательно выполнять,параметры жидкого стекла строго выдерживать, замесы хорошо перемешивать.Величина замесов должна быть но возможности меньшей ввиду того, что такая смесьдолго храниться не может. Температурный режим печи следует строго соблюдать, так кактакие электроды в большой степени склонны к трещинообразованию и вздутиюпокрытия во время прокалки.
При изготовленииэлектродов малых диаметров (1—2,5 мм) требуется более тонкий помол материаловпокрытия и длительное перемешивание замесов для усреднения; необходимо такжеповысить требования к качеству электродных стержней и эксцентричности покрытия.
Дробление и размол ферросплавов
Минералы и ферросплавы, поступающие от поставщиков в крупных кусках,подвергают дроблению до размеров кусков 15—20 мм.
Основная задача, которую преследуют при размоле ферросплавов, заключаетсяв получении необходимой фракции с минимальным содержанием пыли. Кроме того,всегда надо помнить, что ферромарганец и ферроптан взрывоопасны при размоле.
Размол ферросплавов можно производить следующими способами:
· на мельницах непрерывного действия в средеинертного газа с одновременным просевом;
· путем мокрого помола;
· на мельницах периодического действия сдобавкой инертного материала и последующим просевом на механических ситах.
Размол ферросплавов на мельницах непрерывного действия в среде инертногогаза с одновременным просевом— процесс достаточно производительный, фракцияполучается однородной и почти не содержит пыли.
Мокрый помолобеспечивает полную взрывобезопасность, ферросплав получается частичнопассивированным, не содержит пылевидной фракции.
Технология размола ферросплавов мокрым путем на мельнице типа 2ШМ-0. В мельницу загружается 675 кг стальныхшаров, в том числе 15% диаметром 50 мм, 45%диаметром 60мм и 50% диаметром 80мм. Раздробленный,таким образом, ферросплав питателем подается в мельницу со скоростью 300 кг/ч,сюда же добавляется хромовокислый калий из расчета 0,2% от массы ферро
сплава.По мере размола ферросплав уносится водой. Поступление воды отрабатывается ирегулируется в зависимости от требуемой фракции ферросплава. Пульпа, содержащаяразмолотый ферросплав, направляется в центрифугу. После фугирования остаточная влагав ферросплаве составляет не более 2%.
Технология размола ферромарганца на мельнице периодического действия типаШМ-1П. До настоящего временидля размола ферромарганца используют установки периодического действия споследующим просевом на механических ситах.
В мельницу загружают 900 кг стальных шаров (625 кгдиаметром 80—85 мм и 275 кг диаметром 60— 65 мм), 350 кг дробленогоферромарганца и 6% инертной добавки. Инертной добавкой может служить любойминерал в виде порошка. Для этой цели лучше использовать молотую слюду, еслиона входит в состав покрытия электрода изготовляемой марки. Время размола 20—25мин. После отключения мельницы необходима выдержка 15—20 мин для оседания пыли,затем ферромарганец выгружают через решетку, которую устанавливают наразгрузочный люк для задержания шаров.
Просев размолотого ферромарганца производится черезсетку № 04 (331 отв/см2) по ГОСТ 6613—53.
Оставшуюся на сетке крупную фракцию подвергаютповторному размолу по следующей технологии: в мельницу загружают 350 кгферромарганца, 3% инертной добавки, время размола 20—25 мин. После размолавторичную фракцию можно просеивать через сетку № 05 (198 отв/см2) поГОСТ 6613—53. В контейнер готового ферромарганца мельник обязан положить ярлыкс указанием даты размола и просева и своей фамилии.
Пассивирование ферросплавов
Свежеразмолотые порошки ферросплавов очень активновступают в реакцию с щелочами жидкого стекла при изготовлений электродов,поэтому ферросплавы предварительно подвергают пассивированию.
Известны следующие методы пассивирования: 1) мокраяобработка водой или пассивирующими средствами; 2) путем прогрева; 3) путем«остаривания» (окисления с поверхности) на воздухе, с последующим внесениемпассивирующих средств в жидкое стекло или в мокрый смеситель при изготовлениизамеса.
В качестве пассивирующего средства применяют растворымарганцевокислого или хромовокислого калия.
При мокром пассивировании в противень с молотымферросплавом наливают 2%-ный водный раствор марганцевокислого калия или 5%-ныйраствор хромовокислого калия и периодически, при 24-ч выдержке, перелопачивают.Затем раствор сливают, ферросплав высушивают и просеивают через соответствующуюсетку.
Пассивирование путем прогрева — просеянный ферросплавпрогревают на механическом сушиле или противне при температуре 160°С в течение30 мин при периодическом перелопачивании.
Остаривание — выдержкупросеянного ферросплава па воздухе в течение 5—6 суток можно ускоритьпериодическим перелопачиванием.
Если применяют остарепный таким образом ферросплав, приизготовлении мокрого замеса достаточно залить в бегуны насыщенный раствормарганцевокислого калия (6,5%-ный водный раствор) из расчета ЗОО см3 растворана 100 кг сухой шихты. Если применяют соль хромовокислого калия какпассивирующее средство, ее можно загружать непосредственно в автоклав при варкежидкого стекла. В автоклав загружают хромовокислый калин в пределах 0,1—0,5% отколичества загружаемой силикатной глыбы, затем это жидкое стекло применяют приизготовлении мокрых замесов. При использовании остаренных на воздухеферросплавов достаточно загружать в автоклав 0,1% хромовокислого калия.
С учетом требований эстетики производства, техникибезопасности и трудоемкости, лучшим является третий метод пассивирования, покоторому требуется лишь создать недельный запас просеянного ферросплава.
Размол рудо-минерального сырья
Размол руд и минералов производят на мельницахнепрерывного действия с сепарацией, и пневмотранспортом, а также намельницах с одновременным просевом на мельницах периодического действия.
При размоле на мельницах непрерывного действия ссепарацией и пневмотранспортом загрузку дробленого материала в мельницуотрабатывают так, чтобы за единицу времени масса загружаемого материала и массаразмолотого годного порошка, уносимого пневмотранспортом, были равны имаксимальны.
Материал по мере размола с помощью пневмотранспортапередается в сепаратор, где отделяется крупная фракция от годной, крупныйпорошок направляется по трубам в мельницу на домол, годная фракция по отдельнымтрубопроводам поступает в циклоны, где оседает и через «мигалки» передается вбункера дозировочного отделения. Пылевидная фракция воздухом уносится далее нафильтры, где задерживается, очищенный воздух выдается в атмосферу.
Пневмотранспорт создается мощными вентиляторами типаВВД-8 и др.
Скорость воздуха отрабатывается в каждом отдельномслучае экспериментально для каждого материала и зависит также от длины идиаметров трубопроводов пневмотранспорта, заданной величины фракции материала ипроизводительности мельницы.
При загрузке мельницы следует учитывать, чтооптимальная норма заполнения объема мельницы шарами составляет 30—40%.
Дозировка материалов и сухое смешивание
В цехах, построенных в последнее время, имеютсяавтоматические линии дозировки материалов и сухого смешивания. Почти вездеработают автоматические весы типа ДМС-1-,20 и ДП-20. Сбор взвешенных материаловосуществляется ленточным транспортером или вибротрубой.
Для смешивания шихты применяют барабанные смесители ввиде усеченного конуса, валковые смесители или же смешивание производят припомощи сжатого воздуха.
Наиболее эффективным смесителем является барабан в видеусеченного конуса с лопастями на внутренней поверхности.
Весь процесс дозировки материалов и сухого смешиванияпри полной автоматизации производится нажатием одной кнопки.
Взвешенные материалы поступают в смеситель, где итечение 10—12 мин усредняются до полной однородности. Правильность работы весови однородность смешивания контролируются систематически.
Хранят шихту по замесам в контейнерах с открывающимсяконусным дном или в специальных бункерах, где замесы наслаиваются один надругой. При втором варианте хранения нарушается систематичность контролякачества шихты по замесам, теряется возможность изъятия бракованного замеса.Кроме того, при длительном хранении и ссыпании шихты может произойтирасслаивание, отчего нарушается ее однородность. Поэтому хранение шихты позамесам в контейнерах следует считать более технологичным.
Рубкапроволоки на стержни
Рубкапроволоки на стержни производится на правильно-отрезных станках разных типов.Отличаются станки в основном конструкцией режущего устройства: летучие ножи(ножи укрепляются на вращающихся роликах) и гильотинный нож. Угол срезастержней получается лучше на станках с. гильотинным резом, но эти с ганки менеепроизводительны и сложнее по конструкции.
Передзаправкой проволоки в правильно-отрезной станок рубщик обязан убедиться, чтопроволока проверена контролером ОТК. Правильная установка технологическогоинструмента в соответствии с диаметром проволоки и требуемый уход за станкамидают возможность одному рубщику обслуживать одновременно три-четыре станка приработе с 1-т катушек.
Нарубленные стержни спомощью специального устройства перегружаются в контейнеры и транспортируются кпрессам или с помощью транспортера переносится от станков непосредственно кпрессам.
Технологияизготовления мокрых замесов
Сухаяшихта по замесам или определенная доза сухойшихты переносится вбегунковый смеситель, куда с помощью автоматического дозатора и другогоустройства подается заданное количество жидкого стекла требуемойхарактеристики. Время перемешивания 10— 16 мин. Смесь должна быть однородной,без сухих комков.
Дляудобства загрузки мокрого замеса в пресс и равномерной опрессовки изготавливаютбрикеты. Брикеты готовят непосредственно возле бегункового смесителя и готовыетранспортируют к электродообмазочному агрегату, или готовый заместранспортируют к агрегату, где на прессе его брикетируют. Для загрузки мокройшихты в брикетировочный пресс применяют специальный червячный питатель.
На 20-т прессах типаАОЭН-1 смесь подается в брикетировочное устройство с помощью стругача.
Прокалка электродов
Влажность покрытия электродапосле опрессовки составляет 10—12%. Эта влага должна быть удалена при прокалкепочти полностью, при этом электродное покрытие не должно трескаться,склеиваться и проми^ наться. Прокалка должна обеспечить влагостойкостьпокрытия.
В настоящее время существуетцелый ряд конструкций камерных и конвейерных печей для: прокалки электродов.
Влажность покрытия электродапосле опрессовки свежеопрессованные электроды выдерживают на воздухе в течение24 ч, при этом теряется около 50% влаги покрытия (так называемое естественноепровяливание) затем электроды на рамках загружают в камерные печи для прокалки.
В высокопроизводительныхсовременных цехах электродообмазочный агрегат находится в потоке с прокалочнойпечью. Свежеопрессованные электроды поступают непосредственно в прокалочнуюпечь. Постепенно повышение температуры по зонам от 50°С до температуры прокалкиобеспечивает требуемую технологию прокалки электродов. Заданная температурапрокалки указывается в паспортах на электрод каждой марки и колеблется от 200до 400°С. При этом электроды основноготипапрокаливаются при более высокой темпера туре (360—400°С).
Влагостойкость покрытияобеспечивается применением высокомодульного жидкого стекла и соответствующимдля каждой марки температурным режимом прокалки. Остаточная влажностьпрокаленных электродов с кислым покрытием не должна превышать 0,5%, а вэлектродах с основной обмазкой — ОД %.
Влагостойкость для всех электродов обязательна.
Сортировка, взвешивание и упаковка готовых электродов
При соблюдении технологическогопроцесса по всем операциям и высокой культуры производства электроды новнешнему виду должны полностью удовлетворять требованиям ГОСТ 9466—60.Механические свойства и химический состав металла шва должны соответствоватьГОСТ 9467—60. Малейшее отклонение от технологии производства ухудшает качествоэлектродов и их внешний вид. Поэтому технологический процесс должен строгоподвергаться пооперационному контролю, а готовая продукция проверяться в соответствиис требованиями указанных ГОСТов.
Отсортированные по внешнему видуостывшие электроды взвешивают пачками по 5 кг, увязывают, заворачивают вводонепроницаемую бумагу (ГОСТ 8828—61) пли картонные пачки и укладывают встопки. На каждую пачку наклеивают ярлык.
Ярлык должен содержать следующие сведенияоб электродах: 1) наименование организации поставщика) марку электродов, тип,номера ГОСТов, которым соответствуют электроды; 3) массу одной пачки; 4)диаметр, номер партии и дату изготовления; 5) рекомендуемые режимы сварочноготока; 6) механические свойства металла шва; 7) технологические параметры пригварке; 8) основные технологические свойства; 9) условное обозначениеэлектродов по ГОСТ 9467—60.
На большинстве современныхпроизводств взвешивание механизировано, упаковка в бумагу или в пачки в ящикидо сих пор производится вручную. Разработанные автоматы для сортировки,взвешивания и упаковки электродов имеют ряд недостатков.
Упакованную продукцию подвергаютпроверке. До полной проверки готовую продукцию потребителю не отгружают.
ПоГОСТ 9467—60.предусматривается следующее условное обозначение электродов:например, марка электродов МР-3, тин Э-46, диаметр 5,0 мм, покрыта рутилловоеМР-3-Э46-5, ГОСТ 9467—60.
Технология производстваэлектродов на каждом предприятии разрабатывается в соответствии с действующимоборудованием и другими специфическими условиями. Разработанная и утвержденнаятехнология производства является законом для всех работающих.
2.Виды сварочных электродов
Основная роль сварочныхэлектродов — подача электропитания для нагрева в точку сварки.Кроме того, при помощи электродов можно существенно изменять химический составсварного шва или производить легирование свариваемого металла в точке сварки.При дуговой сварке обычно используются плавящиеся электроды, к которымотносится сварочная проволока (она бывает сплошная и порошковая), присадочныепрутки, сварочные ленты и пластины. Если сварочный процесс предусматриваетплавление, то при помощи таких электродов вводится присадочный материал. Неплавящимисяэлектродами называют электродные стержни и специальные электроды для контактнойсварки.
В зависимости от типасвариваемых материалов и требуемых характеристик сварочного шва, электродыможно разделить на несколько групп:
Электроды для сварки углеродистыхи низколегированных конструкционных сталей
К этой группе относятсяэлектроды, предназначенные для сварки углеродистых сталей, содержащих до 0,25%углерода, и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 590МПа. Основными характеристиками электродов являются механические свойстваметалла шва и сварного соединения: временное сопротивление разрыву,относительное удлинение, ударная вязкость, угол изгиба. По этим показателямэлектроды классифицируются на следующие типы (цифры за буквой «Э» соответствуютминимальному временному сопротивлению разрыву металла шва или сварногосоединения в кгс/мм2):
Э38, Э42, Э46 и Э50 —для сварки сталей с временным сопротивлением до 490 МПа;
Э42А, Э46А и Э50А — длясварки сталей, когда к металлу шва предъявляются повышенные требования поотносительному удлинению и ударной вязкости;
Э55 и Э60 — для сваркисталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 МПа и до 590 Мпа.
В зависимости от типапокрытия электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталейхарактеризуются различным уровнем сварочно-технологических свойств. Типомпокрытия в значительной степени определяется возможность ведения сварки во всехпространственных положениях, род сварочного тока, производительность сварочногопроцесса, склонность к образованию пор, а в некоторых случаях — содержаниеводорода в наплавленном металле и склонность сварных соединений к образованиютрещин.
Различают следующиевиды покрытий:
v Основукислого покрытия электродов составляют оксиды железа, марганцаи кремния. По механическим свойствам металла шва и сварного соединенияэлектроды относятся к типам Э38 и Э42. Электроды с кислым покрытием не склоннык образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а такжепри удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током. Нопри использовании таких электродов металл шва имеет повышенную склонность кобразованию горячих трещин.
v Основурутилового покрытия составляет одноименный концентрат(природный диоксид титана). Металл шва, выполненный такими электродами,соответствует спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва противобразования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов скислым покрытием. По механическим свойствам металла шва и сварного соединениябольшинство марок электродов относятся к электродам типа Э42 и Э46.Рутиловыеэлектроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видамиэлектродов. Они обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сваркепеременным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимостьшлаковой корки, отличное формирование шва. Рутиловые электроды малочувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного иржавого металла и при сварке по окисленной поверхности.
v Всостав ильменитового покрытия электродов в качествеосновного компонента входит ильменитовый концентрат (природный концентратдиоксида титана и железа).Такие электроды по свойствам занимают промежуточноеположение между электродами с кислым и рутиловым покрытиями.
v Вэлектроды с основным покрытием входят карбонаты ифтористые соединения. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, похимическому составу соответствует спокойной стали. Благодаря низкому содержаниюгазов, неметаллических включений и вредных примесей, металл шва отличаетсявысокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной ипониженной температурах. Кроме того металл шва обладает повышенной стойкостьюпротив образования горячих трещин. По механическим свойствам металла шва исварных соединений электроды с основным покрытием относятся к электродам типаЭ42А, Э46А, Э50А и Э60.Но по технологическим характеристикам электроды сосновным покрытием уступают другим видам электродов. Их недостатки — высокаячувствительность к образованию пор при увлажнении покрытия и удлинении дуги.Сварка обычно ведется постоянным током обратной полярности. Перед сваркойэлектроды с основным покрытием требуют обязательной прокалки при температурах(250-420°С).
v Целлюлозныйтип покрытия содержит большое количество (до 50%)органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленныйцеллюлозными электродами, по химическому составу соответствует полуспокойнойили спокойной стали. По механическим свойствам металла шва и сварных соединенийэлектроды с целлюлозным покрытием соответствуют электродам Э42, Э46 и Э50. Дляцеллюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика швапри односторонней сварке на весу, возможность сварки вертикальных швов способомсверху вниз. Но, в то же время металл шва содержит повышенное количествоводорода.
Электроды для сваркилегированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.
В эту группу входятэлектроды, предназначенные для сварки легированных сталей с временнымсопротивлением разрыву свыше 590 МПа. Существует два технологических варианта,по которым производят сварку конструкций из этих сталей: с последующейтермической обработкой сварных соединений и без нее.
При сварке споследующей термической обработкой применяют электроды, обеспечивающиеполучение равнопрочных сварных соединений. По ГОСТ 9467-75 стандартизированопять типов электродов для сварки конструкционных сталей повышенной и высокойпрочности: Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150. Стандарт регламентирует содержание внаплавленном металле серы и фосфора, количество которых не должно превышать0,030% и 0,035% соответственно.
Следует отметить,что при сварке конструкций, работающих в экстремальных условиях, при выбореконкретной марки электрода необходимо принимать во внимание химический составсвариваемого металла и электрода. Данные по химическому составу приводятся внормативных документах и, в более общем виде, в условном обозначенииэлектродов.
При сварке конструкцийбез последующей после сварки термической обработки, особенно, когдаравнопрочность сварных соединений не является обязательным условием, используютэлектроды, обеспечивающие получение металла шва с аустенитной структурой.Получаемые сварные соединения отличаются высокой стойкостью против образованиятрещин, а металл шва — повышенной пластичностью и вязкостью. Сварка такимиэлектродами производится с учетом особенностей, присущих электродам,предназначенным для сварки высоколегированных сталей. Такие электроды можноиспользовать и при сварке высоколегированных сталей и разнородных сталей.
Электроды для наплавки
В эту группу входятэлектроды, предназначенные для дуговой наплавки поверхностных слоев с особымисвойствами (кроме электродов для наплавки слоев из цветных металлов). Электродыизготавливают и поставляют в соответствии с требованиями ГОСТ 9466-75 и ГОСТ10051-75.
Электроды для наплавкиповерхностных слоев по химическому составу наплавленного металла и твердостипри нормальной температуре классифицируются на 44 типа, согласно ГОСТ(например, электроды типа Э-16Г2ХМ, Э-110×14В13Ф2,Э-13×16Н8М5С5Г46). Наплавленный металл многих электродов регламентируетсятехническими условиями предприятий-изготовителей.
В зависимости отпринятой системы легирования и условий работы получаемого наплавленного металлаэлектроды для наплавки могут быть условно разделены на шесть групп. Это —электроды, обеспечивающие получение:
v низкоуглеродистогонизколегированного наплавленного металла с высокой стойкостью в условиях тренияметалла о металл и ударных нагрузок;
v среднеуглеродистогонизколегированного наплавленного металла с высокой стойкостью в условиях тренияметалла о металл и ударных нагрузок при нормальной и повышенных температурах(до 600-650°С);
v углеродистого,легированного (или высоколегированного) наплавленного металла с высокойстойкостью в условиях абразивного изнашивания и ударных нагрузок;
v углеродистоговысоколегированного наплавленного металла с высокой стойкостью в условияхбольших давлений и высоких температур (650-850°С);
v высоколегированногоаустенитного наплавленного металла с высокой стойкостью в условияхкоррозионно-эрозионного изнашивания и трения металла о металл при повышенныхтемпературах (до 570-600°С);
v дисперсноупрочняемоговысоколегированного наплавленного металла с высокой стойкостью в тяжелыхтемпературно-деформационных условиях (910-1100°С).
Необходимо отметить,что производство наплавочных работ требует применения специальных технологий. Взависимости от химического состава и состояния основного и наплавляемогометаллов технологии могут включать обязательное выполнение таких операций, какпредварительный и сопутствующий подогрев, термическую обработку и др. — дляполучения заданных эксплуатационных свойств наплавляемой поверхности.
Электроды для холоднойсварки и наплавки чугуна.
К этой группе относятсяэлектроды, предназначенные для устранения дефектов в чугунных отливках, а такжеэлектроды, используемые при ремонте вышедшего из строя оборудования ивосстановления изношенных деталей. В ряде случаев электроды могут бытьприменены при изготовлении сварно-литых конструкций.
Технология холоднойсварки и наплавки чугуна ведется без предварительного подогрева, с минимальнымтепловложением короткими валиками протяженностью 25-60 мм с охлаждением каждогоналоженного валика на воздухе до температуры не более 60°С. Электроды позволяютполучать металл шва с заданными свойствами в виде стали, сплавов на основемеди, никеля, железноникелевого сплава и др.
Электроды для сваркивысоколегированных сталей и сплавов
Различают две группыэлектродов, предназначенных для сварки высоколегированных сталей и сплавов нажелезоникелевой и никелевой основах:
v электродыдля сварки коррозионно-стойких материалов,
v электродыдля сварки жаростойких и жаропрочных материалов.
Согласно действующейклассификации к высоколегированным сталям относят сплавы, содержание железа вкоторых более 45%, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10%. Ксплавам на никелевой основе относят сплавы с содержанием никеля не менее 55%.Промежуточное положение занимают сплавы на железоникелевой основе.
В соответствии с ГОСТ10052-75 электроды для сварки высоколегированных коррозионно-стойких,жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов по химическому составу наплавленногометалла и механическим свойствам металла шва и наплавленного металлаклассифицируются на 49 типов. Наплавленный металл значительной частиэлектродов, регламентируется техническими условиями предприятий-изготовителей.
Химический состав иструктура наплавленного металла электродов для сварки высоколегированных сталейи сплавов отличается — и иногда весьма существенно — от состава и структурысвариваемых материалов.
Основными показателями,решающими вопрос выбора таких электродов, является обеспечение основныхэксплуатационных характеристик сварных соединений (механических свойств,коррозионной стойкости, жаростойкости, жаропрочности), стойкости металла швапротив образования трещин, требуемого комплекса сварочно-технологическихсвойств.
Электроды для сваркивысоколегированных сталей и сплавов имеют покрытие основного, рутилового ирутилово-основного видов. Скорость плавления, а следовательно и коэффициентнаплавки электродов со стержнями из высоколегированных сталей и сплавовсущественно выше, чем у электродов для сварки углеродистых, низколегированных илегированных сталей. Это свойство электродов обусловлено их низкойтеплопроводностью и высоким электрическим сопротивлением.
Однако эти свойстваобуславливают необходимость применения при сварке пониженных значений тока иуменьшения длины самих электродов. Сварка, как правило, производится постояннымтоком обратной полярности.
Электроды для сваркитеплоустойчивых сталей
К группе электродов длясварки теплоустойчивых сталей (марок ЦУ-5, ЦЛ-17, ОЗС-11, ТМЛ-1У, ТМЛ-3У,ЦЛ-39, АНЖР-2 и др.) относятся электроды, предназначенные для сваркинизколегированных и легированных теплоустойчивых сталей. (Теплоустойчивыминазываются стали, работающие при повышенных температурах — до 550-600°С).
Основнымихарактеристиками электродов являются химический составнаплавленного металла и механические свойства металла шва при нормальнойтемпературе. При выборе электродов учитывают также максимальную рабочуютемпературу, при которой регламентированы показатели длительной прочностиметалла шва.
Согласно ГОСТ 9467-75электроды для сварки теплоустойчивых сталей по показателям химического составаи механических свойств наплавленного металла и металла шва классифицированы надевять типов: Э-09М, Э-09МХ, Э-09×1М, Э-05×2М, Э-09×2М1,Э-09×1М1НФБ, Э-10×3М1БФ, Э-10×5МФ. Электроды могут иметьрутиловое и основное покрытие.
Вместе с тем, присварке теплоустойчивых сталей применяют электроды, не регламентированные ГОСТ9467-75, основным назначением которых является сварка других классов стали(например, электроды АНЖР-1, предназначенные, главным образом, для сваркиразнородных сталей).
Сварку теплоустойчивыхсталей в большинстве случаев выполняют с предварительным подогревом ипоследующей термообработкой.
3.Оборудование для обработки материалов
/>
Дляразмола и классификации рудо-минералов широко применяют хорошо механизированныеили автоматические линии размольно-селарационных установок. Работая под разрежением,они почти полностью устраняют пылевыделение в агрегатах и соединенияхтрубопроводов. Хорошая работа размольно-сепарационых установок требует точнойрегулировки всех агрегатов потоков воздуха, как по скорости, так и поколичеству. Почти все установки индивидуальны, так как на каждом заводевносятся в схему и конструкцию этих установок дополнения и усовершенствования.На рис. приведена принципиальная схема размольно-сепарационной установки.
/>
Подлежащий размолуматериал после дробления и утки поступает с помощью питателя 1, через полую цапфу2 в шаровую мельницу 3. Измельченный продукт через вторую полую цапфу подаетсявоздушным потоком в классификатор 4, где происходит разделение на крупную имелкую фракцию. Крупная фракция возвращается в мельницу по трубе 5, а мелкаяулавливается циклонами 6 я 7, установленными последовательно, откуда черезмигалку 8 попадает в бункер готового материала 9. Поток воздуха с пылевиднойфракцией дополнительно очищается в многорукавном фильтре 10, после чеговыбрасывается в атмосферу. Воздушный поток создается центробежным пылевымвентилятором высокого давления 11, установленным в конце технологической линии,что обеспечивает работу всех агрегатов и соединений установки под разрежением.Готовый материал через весовой дозатор 12 попадает на транспортер 13 инаправляется в смеситель.
Размолматериалов
/>
/>
Вкачестве размольных механизмов используют главным образом шаровые мельницыпромышленного изготовления. Они бывают различной конструкции ипроизводительности. В табл. 11приводятся данные шаровых мельниц,наиболее часто применяемых в электродных цехах.
Установка непрерывногопомола с шаровой мельницей конструкции Гипрометиза показана на рис. 24
Мельницапредназначена для обработки руд, минера лов и ферросплавов.
Приразмоле ферромарганца в мельницу необходим! подавать инертный газ из расчета 1м3/ч.
Материализ бункера с помощью питателя через цагфу попадает в шестигранный барабан.Внутри барабан! установлены броневые плиты, в которых имеются щеля. На пятигранях из шести установлены сетки. Мелки! материал, прошедший через сетки,поступает в бункер готовой продукции, а непрошедший возвращается в размольныйбарабан:
Производительность,кг/ч. 300
Электродвигатель.А-52
Мощностьэлектродвигателя, кВт. 4,5
Числооборотов электродвигателя, об/мин 950
Питательтарельчатый. АО-31
Мощностьэлектродвигателя, кВт 0,6
Число оборотовэлектродвигателя, об/мин 1410
/>
В табл. приведена техническая характеристика шаровыхмельниц типа ШМ.
Вибрационныесита (грохоты электромагнитные вибрационные)Характеристика Вибрационные сита Гипрохим С-265 С-265а СМ-402
Размер сита, мм… .
Число сит
Число колебаний в минуту
Амплитуда колебаний, мм.
Мощность электродвигателя, кВт
Масса грохота, кг… .
385x1470 3
3000 До 3
1,2 700
700x1000 1
3000 До 3
0,9 182
700X1000 2
3000 До 3
0,9 246
600x1000
1
3000 0,5—1,0
0,9
530
Вибрационныесита: Завод Славянский Характеристика Куйбышевгид- завод ростроя 200—400 200—400 0,5 0,6 2800 3000 Мощность электродвигателя, кВт… . 0,4 0,5 Габаритные размеры, мм: 1400 1810 730 775
/>
Схема вибрационного сита завода Куйбышевгидростроя: 1 — труба дляпитания сита; 2 — труба для выхода готового материала; 3 — труба для возвратаотсевов; 4 — короб сита ссеткой №40; 5 —рессорная опора; 6— электровибратор с мотором.
Установка дляобработки ферросплавов мокрым способом
На некоторых предприятиях применяется мокрый способ обработкиферросплавов. В установку для обработки ферросплавов мокрым способом входитследующее оборудование (рис. 27).
1.Шаровая мельница 2ШМ-0.
2.Питатель ПЛ-1.
3.Центрифуга фильтрующая типа ТН-800Н:**
Диаметрротора, мм. 800
Высотаротора, мм 400
Емкостьротора, м3 0,09
Числооборотов ротора, об/мин 1250
Массазагрузки, кг 180
ЭлектродвигательАОП-42-4
Мощностьэлектродвигателя, кВт. 2,8
Габариты,мм:
Длина1600
Ширина1245
Высота1020
Масса, кг 910
Оборудованиедля изготовления стержней
Для изготовления стержней электродов применяют правильно-отрезныестанки, которые делятся на две группы: с «летучими» ножами и гильотинными.
/>
Правильно-отрезные станки имеют: мотовило(с постоянным барабаном или регулируемым и наклонным),правящий барабан (рис. 30) с пятью или семью твердосплавными (ВК-б или чугунперлитный) сухарями с числом оборотов 3000-7000 в минуту и режущим устройством,которое не определяет группу станка.
/>
Рис. Схемаправильного барабана: / — сухари
Правильно-отрезные станки с летучими ножами проще, обычно болеепроизводительны, но на них трудно получить чистый перпендикулярный рез и строгопостоянную длину стержня. Они рассчитаны для правки и рубки малоуглеродистойстали.
Правильно-отрезные станки с гильотинным ножом обычно предназначены длярубки и правки стержней из любой стали — малоуглеродистой, высоколегированной ииз цветных металлов, практически любой длины.
Техническаяхарактеристика станков Станки
Характеристика ПОС-1 ОСЗ-МД ОСЗ ИО-3213 Диаметр проволоки, мм., . 3—6 2—3 4—6 2—6 Длина стержня, мм .... 225—450 250 и 350 450 450 Производительность, м/мип 58—100 56 81 58—100 Число оборотов правильного барабана, об/мин 4680 4800 5000 4700 Мощность двух электродвига телей, кВт 8,5 1,6 6,2 9,0 Габаритные размеры, мм; длина 1600 1920 1200 1740 ширина 660 600 845 772 высота 1200 1150 1170 1305
Рез стержней чистый, длина одинаковая (в пределах 2 мм). Значительные преимуществаправильно-отрезных станков с гильотинным резом способствуют их широкомуприменению.
Инструмент, применяемый для правильно-отрезных станков:
1.Тянущие ролики (сталь СтЗ с наплавкой рабоч. поверхности электродамиТ-540 или Ш-7; сталь ШХ15
3) при прогибе стержня—чрезмерный прижим роликов, повышенная упругостьпроволоки, неправильная установка сухарей;
4) при волнистости стержня — неправильная установка сухарей, плохая шлифовка'сухарей, недостаточное число оборотов правильного барабана.
4. Изготовление сварочной проволоки
Для производства электродов применяют стальную сварочную проволокууглеродистую, легированную и высоколегированную по ГОСТ 2246—60.
/>
В зависимости от области применения электродов в паспорте указываетсямарка проволоки. Наибольшее распространение получила углеродистая проволокамарок Св-08 и Св-08А, химический анализ проволоки этих марок указан в табл. 3.
Допускаемые отклонения по диаметру для проволоки диаметром от 4 до 6 ммсоставляют минус 0,16 мм. Овальность для указанных диаметров 'проволокидопускается в размере 0,08 мм. Проволока поступает в электродные цехинамотанная на катушки массой до 1 т или в бухтах по 80-100кг.
Технология изготовления жидкого стекла
Сырьем для изготовления жидкого стекла являетсясиликатная глыба. При соблюдении технологии разварки силикатной глыбымодуль ее сохраняется для жидкого стекла.
Для ускорения процесса разварку глыбы производят иавтоклавах с применением острого или глухого пара давлением до 500 кН/м2(5 ат). Автоклавы используются горизонтальные вращающиеся или стационарныевертикальные. Наиболее производительными являются горизонтальные вращающиесяавтоклавы.
В малопроизводительных старых цехах разварка силикатнойглыбы производится в баках с нижней топкой, где подвешиваются специальныекорзины из полосового листового железа для загрузки глыбы. Вода заливается вбаки. Это малоэффективный длительный метод изготовления жидкого стекла, крометого, глыба полностью не разваривается и модуль глыбы не сохраняется и жидком стекле.
Приразварке глыбы во вращающихся горизонтальных автоклавах объемом 1,5 м3загружают единовременно 500 кг силикатной глыбы, 400—450 л горячей воды поводомеру и 0,5 кг хромовокислого калия. В случае, если для шихты используетсянеостаренный или малоостаренный ферромарганец, необходимо расходовать на каждуюварку жидкого стекла до 2,5 кг хромовокислого калия. Время разварки 1—1,5ч прииспользовании перегретого острого пара давлением 350-400кН/м2 (3,5-4атмосферы).
/>
Технологическаясхема варки жидкого стекла {X — химическийанализ силикатной глыбы по партиям, Т — технологическая проба; плотность,температура, вязкость)
Готовность жидкого стекла определяют по ареометр, в горячем виде. Следуетиметь в виду, что при охлаждении жидкого стекла плотность его увеличивается на0,04 кг/см3. Готовое жидкое стекло необходимо осветлить вотстойниках с выдержкой до 10 сут.
Вязкость жидкого стекла при необходимости снижают менее вязким жидкимстеклом, но ни в коем случае не водой. Для усреднения вязкости или плотно"жидких стекол пользуются механизированным смесителем.
Для транспортировки жидкого стекла лучше использовать сжатый воздух, чемнасосы, так как жидкое стекло имеет свойство засыхать, отчего насосы работаютнеудовлетворительно.
Вязкость жидкого стекла можно повысить путем добавления хлористых солейнатрия или калия, кальцинированной или пищевой соды. Упаренное жидкое стеклоимеет более высокую вязкость, чем свежеразваренное в автоклаве той жеплотности. Разбавленное водой жидкое стекло резко теряет вязкость. Замерзшеежидкое стекло при отогреве также теряет вязкость. Хранить жидкое стекло можнопри температуре не ниже +5°С.
Плотность жидкого стекла и вязкость, необходимые дли производстваэлектродов определенной марки, различные и зависят от особенностей и пластичностипокрытия. Эта характеристика жидкого стекла оговаривается в паспорте наэлектроды.
5.Агрегаты для опрессовки электродов
(Питатель, пресс гидравлический, зачистная машина)
На рис. показан агрегат для опрессовки электродов, в табл.дана техническая характеристика агрегатов различных марок.
/>
Рис. Схема агрегата типа ОСЗ-3 для опрессовки электродов: 1— питатель стержней; 2—пресс гидравлической; 3 — зачистная машина; 4—головка пресса; В—транспортеры
В табл. 22 и 23 приведена техническая характеристикаоборудования для изготовления электродов.
Агрегат непрерывного действия МАОЭ-1 предназначен дляэлектродных стержней диаметром 4—-10 мм и длиной 450 мм. Агрегат работает спериодической за грузкой пресса массой поавтоматическому и неавтоматическому циклу работ.
Время перезарядки опрессовочной части пресса 0,5 мин. Время опрессовкиэлектродов ОММ-5 диаметром 5 мм и толщиной покрытия 1,25 мм из одного цилиндрасоставляет 3,5 мин плюс 0,5 мин перезарядки. Итого время цикла 4 мим или 15циклов в час. Это составляет коэффициент полезной работы пресса 87,5%.
Пресс имеет четыре вертикальных обмазочных цилиндра. В то время как изодного цилиндра выпрессовывается масса, второй цилиндр промывается, в третийзагружается обмазочная масса и уплотняется, у четвертого зачищается нижняячасть. Масса подается к прессу по транспортерной ленте от смесителя и попадаетв приемный бункер над цилиндром. При помощи «стругана» масса заполняет приемныйцилиндр в количестве, определяемом специальным весовым дозатором. Затем массаопускается в рабочий цилиндр и уплотняется поршнем.
/>
Техническаяхарактеристика питателей для электродных стержнейХарактеристика ОСЗ-3 OC3-4 АОЭ-2 АОЭ-З Длина стержня, мм… . 250—450 250-450 350—450 450 Диаметр стержня, мм. . 2—10 2—10 3—10 4—8 Окружная скорость тяну- щих роликов, м/мин. 45—180 70-330 63—250 69,6—297 Пределы регулировки вида- чи стержней при диаметре 5 мм и длине 450 мм, шт/мин 100—400 155-600 125—380 155—660 Мощность электродвигате- 2,8 6,5 3,8 6,5 Габаритные размеры, мм: -длина 1400 1650 1570 1750 ширина 820 860 620 860 высота 1570 1656 1590 1650
Смена цилиндров производится одновременно и автоматически. Одновременновключаются (и выключаются) механизм, подающий стержни, транспортерные лентыпресса, зачистная машина и транспортерные ленты конвейерной печи:
Усилие, т:
прижимацилиндра 80
уплотнениямассы 114
па штокпресса 180—200
Скоростьподачи стержней, шт/мин До 650
/>
Часовая производительность агрегата по электродам ОММ-5 диаметром 5 мми толщиной покрытий 1,25 мм составляет 3 т, за 8-ч смену — 24 т.
Это не представляет большого труда приспособить агрегат. Для опрессовкиэлектродов диаметром 3 мм. Скорость подачи стержней увеличится до 840 шт/мин.Пресс позволяет наносить покрытие с хорошей концентричностью, что очень важнодля тонких электродов. Коэффициент полезной работы пресса при изготовленииэлектродов диаметром 3 мм значительно повышается:
Техническая характеристика агрегата МАОЭ-1:
Производительность,шт/мин До 650
Диаметрстержней, мм 4—10
Длинастержней, мм 450
Усилие наштоке пресса, т 180—200
— Максимальное давление
в головкепресса, МН/м2 (ат) 5,78 (578)
Максимальноедавление в масляном цилиндре,
МН/м2(ат)2 (200)
Максимальноеколичество массы, подаваемое
прессом, л/мин12
Ход поршня,мм:
полный885
рабочий800
Диаметрпоршня цилиндра, мм:
масляного360
обмазочного200
Емкостьобмазочного цилиндра, л… .25
Скорость ходапоршня, мм/мин:
рабочегомаксимального490
холостоговперед2450
холостогоназадч3050
Общаямощность электродвигателей, кВт. .94—100
Габаритныеразмеры, мм:
длинаЮ800
ширина 5200
высота5600
Общая масса,т32—40
Технологическийпроцесс нанесения покрытия на стержень.
Нанесениеэлектродного покрытия на стержень вручную в настоящее время не применяют. Насовременных электродных производствах используют в основном агрегаты типа АОЗ-2со средней производительностью 6 т электродов в смену, типа ОЗС-2 со среднейпроизводительностью 10 т электродов в смену и четырехцилиндровые агрегаты типаАОЭН-1 со средней производительностью 20 т электродов в смену.
Навсех агрегатах, за исключением АОЭН-il,брикеты вручную загружают в цилиндр пресса. Смачивать водой брикеты нерекомендуется, так как это может вызвать трещинообразование на электродномпокрытии при прокалке. Стержни, загружаемые в подающий станок, предварительнопроверяются контролером ОТК и должны отвечать всем требованиям по внешнейхарактеристике.
Прессовщикпроверяет вхолостую работу гидравлической системы пресса, правильностьустановки технологического инструмента, а также соответствие инструментавыпускаемому диаметру электрода. Далее он проверяет подачу стержней безпоступления покрытия, после чего производит пробную опрессовку электродов приотладке установки калибрующей втулки в головке пресса, чтобы обеспечитьконцентричность нанесения покрытия на стержень.
Допускпо эксцентричности покрытия по ГОСТМ66—60 следующий:
Диаметр,мм 4 5 6 и более
Допуск,мм 0,20 0,25 0,30
Однакоопыт показывает, что электроды с указанными отклонениями по эксцентричностиневозможно применять при сварке швов в переменных пространственных положениях,что зачастую требуется в машиностроении и при монтаже конструкций. Приопрессовке электродов прессовщик также следит за толщиной покрытия, так каквыпуск электродов диаметром, меньшим указанного в паспорте, повлечет за собойснижение перехода легирующих элементов в шов, уменьшение газовой и шлаковойзащиты, а следовательно, снижение механических свойств и ухудшение химическогосостава металла шва, что приведет к перерасходу проволоки. Электроды спревышенной толщиной покрытия могут потрескаться в печи; кроме того такоепревышение ведет к перерасходу материалов покрытия. Допускаемая толщинапокрытия указывается в паспорте на электроды и определяется калибрующей втулкойи давлением обмазочной массы в головке пресса.
/>
Рис. Сварочный электрод (ГОСТ 946660): 1 — диаметр стержня; 2—диаметрэлектрода; 3 —торец без покрытия
Толщинупокрытия характеризует коэффициент покрытия, пределы которого такжеограничиваются в паспорте на электроды.
Важноезначение имеет также правильность зачистки торцов электродов.
Диаметрэлектрода указывается в паспорте. Стержень электрода из проволоки марки Св-08или Св-08А должен отвечать требованиям ГОСТ 2246—60.
По ГОСТ 9466—60 длина стержня безпокрытия с одного конца электрода для держателя должна составлять 30 мм (допускот +5до —10 мм) при плавном Переходе От стержня к покрытой части; Длина стержня без покрытия надругом конце электрода при диаметре' стержня до 6 мм не должна быть большеполовины диаметра, а при диаметре стержня свыше 6 мм — не более/ 3 мм.
Списокиспользуемой литературы
1) Л.А.Колчанов «Сварочное производство».
2) И.И.Гарник, Г.М. Пиолунковский «Производство металлических электродов».