Author Archives: Сварщик Джо

История сварочного производства Уралмаша

В.И. Панов, д-р техн. наук, ОАО «Уралмашзавод» (Екатеринбург)

О показательном сварочном производстве Уралмашзавода сказано много, работы его ведущих специалистов и рабочих отмечены высокими государственными наградами. Приведем лишь отдельные моменты истории, малоизвестные широкому читателю.

Сварочное производство Уралмаша пережило несколько этапов.

Первый этап создания сварочного производства (1928–1933 гг.) начался одновременно со строительством завода. Специалисты, проектировавшие завод, предложили начать его строительство с сооружения цеха металлоконструкций (ЦМК). Эту идею горячо поддержал начальник строительства Александр Петрович Банников. 15 июля 1928 г. состоялась торжественная закладка первого камня в основание фундамента первого цеха — цеха металлоконструкций.

В изготовлении металлоконструкций дуговая сварка в те времена почти не применялась. Сварные конструкции были большой редкостью. Металлоконструкции выполнялись с помощью клепки (рис. 1). Возле ЦМК размещался огромный плац для производства клепальных работ. Это был тяжелый малопроизводительный труд. К тому же клепальные молотки издавали такой шум, что рабочие быстро теряли слух. Клепальщиков называли «глухарями».

Рис. 1. Рабочий момент изготовления клепаной конструкции на плацу цеха металлоконструкций

Также 15 июля 1928 г. Управление строительством Уралмашиностроя организовало отдел по проектированию, производству и возведению металлических сооружений.Его возглавил молодой инженер Григорий Петрович Михайлов.

Первый производственный цех будущего завода вошел в строй 15 июля 1929 г. на три месяца раньше намеченного срока: группа проектировщиков во главе с Г.П. Михайловым заранее подготовила чертежи конструкций каркасов цехов.

Г.П. Михайлов родился 1 января 1899 г. в Елабуге. Первоначальное образование он получил в реальном училище (1916 г.), а в 1924 г. окончил Московский институт инженеров путей сообщения. Молодой специалист прекрасно знал, что такое металлоконструкции. В 1927–1928 гг. Г.П. Михайлов руководил строительством нового мартеновского цеха Пермского пушечного завода, и он начал применять сварку при изготовлении металлоконструкций.

Надо учесть, что Г.П. Михайлов работал на заводе, где его горный управитель Н.Г. Славянов создал дуговую сварку плавлением металлическим электродом. Под его руководством было отремонтировано более 1600 наименований различных деталей особо ответственного назначения: гребные валы пароходов, сосуды давления, лафеты пушек и многое другое. Восстановленные конструкции успешно эксплуатировали долгое время. Поэтому можно предположить, что Г.П. Михайлова захватили разработки Н.Н. Славянова, и он видел в них будущее развитие производства металлоконструкций. (Читайте статью «История сварки»).

Но его позицию многие не разделяли, сварные конструкции особого энтузиазма не вызывали. Поэтому первоначально с помощью сварки изготовляли хозяйственный инвентарь, емкости, лестницы, ограждения и др. Постепенно задачи усложнялись. В 1930 г. были спроектированы и изготовлены сварные междуэтажные перекрытия. У современного инженера первая сварная ферма, предназначенная для первого механического цеха, вызвала бы улыбку. Она представляла собой смесь элементов, являющихся традиционными составными частями такого рода конструкций (пояса, раскосы и др.), и большого числа дополнительно установленных различных уголков, косынок, накладок. По мере совершенствования ферм число дополнительных крепежных деталей уменьшалось. Таким образом, сварные металлоконструкции стали первой продукцией Уралмашзавода, точнее Уралмашиностроя.

Сооружение будущего гиганта тяжелого машиностроения потребовало большого количества металлоконструкций, которые надо было изготовлять на месте. Однако в то время практически отсутствовала отечественная и зарубежная литература по этому вопросу. Г.П. Михайлов сыграл выдающуюся роль в коренном изменении взглядов на сварку. По его инициативе были организованы курсы по обучению сварщиков и специализации инженерно-технических работников (проектировщиков, конструкторов и технологов). Для проведения занятий были приглашены крупнейшие отечественные специалисты сварочного дела проф. В.П. Вологдин, проф. К.К. Хренов и др. Первый выпуск курсов в 1930 г. насчитывал 39 человек, а в 1932 г. — уже 50 человек. В 1932 г. были созданы курсы для инженеров-сварщиков (рис. 2).

Рис.2. Выпуск первых технологов-сварщиков. Третий ряд (в квадратных рамках) слева направо: А.А. Кирилов, Г.П. Михайлов, В.Е. Волынко

Такая подготовительная работа немедленно дала результаты. Для строящегося завода были изготовлены мачты для прожекторов высотой 24 м, дымовые трубы высотой до 40 м. Была выполнена сварка газопровода протяженностью 3 км. К качеству сварки подобных сооружений предъявляют исключительно высокие требования. Проектирование таких конструкций иначе как технической дерзостью не назовешь. А в то время обоснованных норм и технических условий к сварным конструкциям еще не было. Многое определялось интуицией, грамотностью и смелостью проектанта. Еще до официального пуска завода ЦМК Уралмашиностроя изготовил 27 тыс. т металлоконструкций для строящегося завода тяжелого машиностроения и для других гигантов отечественной промышленности: Магнитогорского металлургического комбината, Первоуральского Новотрубного завода и других заводов.

Помимо Г.П. Михайлова, большая роль в организации базы по проектированию и изготовлению металлоконструкций на Уралмашзаводе принадлежит конструктору, а затем старшему мастеру Д.Г. Ницбергу (будущему коммерческому директору Уралмашзавода), конструктору Д.И. Беренову (впоследствии главному инженеру Уралмашзавода), технологам В.Н. Соловьеву, А.А. Кириллову, А.А. Урбанскому и др.

К середине 1930-х годов Уралмашзавод стал признанным лидером по изготовлению сварных конструкций крупных размеров.

На третьем Всесоюзном автогенном съезде (Москва, март 1931 г.) немецкий специалист Шмуклер демонстрировал как крупнейшее достижение сварную подкрановую балку длиной 5 м. Выступивший на следующий день в качестве докладчика от строящегося завода Г.П. Михайлов рассказал об опыте изготовления сварной конструкции подкрановых балок для кранов грузоподъемностью 50 т и длиной пролета 10 м.

Инженер необычайно широкого кругозора, Михайлов известен фундаментальными разработками способов расчетов конструкций экскаваторного оборудования, канатных дорог. Он также занимался проектированием железных дорог и железнодорожных мостов. Г.П. Михайлов был человеком невероятной работоспособности. Не отрываясь от Уралмашзавода, в 1931 г. он по совместительству работает помощником заведующего кафедрой металлоконструкций, а в 1932–1934 гг. — заведующим кафедрой строительной механики и металлоконструкций. В 1933 г. заканчивает еще один вуз — Уральский металлургический институт. Через несколько лет он организовал одну из первых отечественных кафедр сварочного производства, которую он возглавлял (с перерывами) до своей кончины в 1958 г.

По инициативе Михайлова в 1932 г. была создана исследовательская группа, которую возглавил Алексей Алексеевич Кириллов. В дальнейшем она переросла в многопрофильную сварочную лабораторию. Когда в 1962 г. был создан научно-исследовательский подотдел отдела главного сварщика Уралмашзавода, она стала основой для создания лабораторий для исследования сварочных процессов, наплавки, механизированных способов сварки, электрошлаковой сварки, проблем металловедения и электротехники.

И снова нельзя не отметить роль Г.П. Михайлова, но на этот раз как крупнейшего ученого-электротехника. Он создает новое научное направление — сварку трехфазной дугой. По сравнению с однофазной сваркой производительность при этом способе возрастает в 1,5–2 раза, а экономия электроэнергии составляет 25–30%.

Основы сварки переменным током разработал академик В.Ф. Мицкевич в 1903–1905 гг. В «Сварочном вестнике» (1927 г.) и в журнале «Электричество» (1932 г.) сообщалось о больших затруднениях, связанных с трехфазной сваркой. Так, инженер И. Зак писал, что схемы, предложенные Гольслэгом в США, Шмидтом в Германии, Бетено во Франции, Клинкгамером в Голландии теоретически неправильны и практически неприемлемы. Другие авторы считали, что основная причина, задерживающая внедрение этого способа сварки, — отсутствие специальных сварочных трансформаторов. Эту проблему решил проф. Н.С. Сиунов, будущий ректор УПИ им. С.М. Кирова. Для питания сварочным током был разработан специальный трансформатор.

Под руководством Г.П. Михайлова был проведен огромный комплекс работ. Он включал исследование трехфазной электрической дуги и ее воздействие на процесс сварки; исследование различных способов сварки трехфазной дугой; разработку сварочных материалов, оснастки и оборудования для трехфазной сварки и другие принципиально важные вопросы.

Ко второму этапу создания сварочного производства относится предвоенный период 1933–1941 гг., когда сварку стали применять при изготовлении машин и оборудования, она становится процессом, заменившим клепку. С использованием сварки стали производить мостовые и козловые краны, вагранки и другие ответственные конструкции, например, станины фанерных прессов. Тогда специальная фанера широко применялась в производстве боевых самолетов.

Описывая два периода становления сварочного производства Уралмашзавода, нельзя не отметить Владимира Евгеньевича Волынко (1900–?). Судя по архивным данным, это была исключительно неординарная личность с совершенно необычной судьбой. Первоначально он учился в Екатеринбурге в горном институте, созданном по прямому указанию Николая II. Во время гражданской войны сначала воюет на стороне белых, затем переходит на сторону красных. В 1920 г. студент третьего курса Московской горной академии уезжает на практику на золотоносные прииски и в вуз не возвращается. На различных приисках он занимает достаточно ответственные должности, а в 1923 г. резко меняет свою специальность: становится электросварщиком. В 1925–1926 гг. В.Е. Волынко выполняет восстановительные работы конструкций особо ответственного назначения на Надеждинском металлургическом заводе (ныне город Серов). Вызывает удивление талант, ум и дерзость этого молодого человека. Даже в наши дни найдется не много специалистов, способных решать задачи на таком высоком инженерном уровне. Свой опыт Волынко обобщил в цикле лекций для специалистов сварочного производства «Дуговая сварка в ремонтном деле». По оценке крупнейшего авторитета того времени А.Н. Огиевского — это было первое в мире подобное издание.

С 12 января 1930 г. Владимир Евгеньевич — работник Уралмашинстроя в должности инструктора электросварки ЦМК. Затем он работал инженером-проектировщиком, старшим инженером сварки, заведовал курсами по подготовке сварщиков для Уралмашзавода. Среди наиболее ярких работ Волынко, выполненных совместно с А.А. Урбанским и другими электросварщиками, — сварка бака вместимостью 700 м3 водонапорной башни Уралмашзавода, пожалуй, одного из самых значимых памятников эпохи конструктивизма, широко известного под названием «Белая башня» (рис. 3). Подобная работа была сделана в Чикаго, но вместимость бака была много меньше.

Рис.3. Памятник эпохи советского конструктивизма — водонапорная башня архитектора М.В. Рейшер (1929 г.).

О признании уникальности работ В.Е. Волынко свидетельствуют многочисленные факты. Он принял участие в работе 1-го Всесоюзного автогенного съезда специалистов сварочного производства. В.Е. Волынко неоднократно избирали членом Уральского областного бюро инженеров и научных работников сварочного дела. К сожалению, В.Е. Волынко повторил печальную судьбу многих людей того времени.

После ликвидации Российской ассоциации пролетарских писателей (РАППП) в Свердловск был сослан Леопольд Авербах, племянник Я.М. Свердлова, дальний родственник видного партийного деятеля В. Бонч-Бруевича. Он был назначен редактором уралмашевской многотиражной газеты, а затем избран секретарем парткома завода. Кстати, именно Авербах послужил для М.А. Булгакова прообразом Воланда в романе «Мастер и Маргарита». Авербах сожалел, что на Уралмашзаводе до сих пор не было публичных политических дел. Случай подвернулся. Из-за элементарной безграмотности и безответственности рабочих — вчерашних крестьян, сгорел кузнечный цех, в те годы крупнейший в Европе. В ходе процесса, на котором Авербах был главным обвинителем, обвинения были предъявлены 10 крупнейшим заводским специалистам. Четверо из них были приговорены к расстрелу. В.Е. Волынко присудили 10 лет. Его дальнейшая судьба неизвестна. В 1956 г. он письменно обратился в отдел кадров Уралмашзавода с просьбой выслать трудовую книжку. На этом следы этого талантливого специалиста потерялись.

Сварщики Уралмашзавода в 1930-е годы приняли участие в реализации одного из самых грандиозных проектов современности.

Эта история началась на Первом съезде Советов СССР, состоявшемся в 1922 г., где С.М. Киров предложил «воздвигнуть новый дворец рабочих и трудящихся крестьян» на месте «дворцов банкиров, помещиков и царей». Но тогда эта идея «еще не вызрела». О ней вспомнили в 1924 г., когда возник вопрос об увековечении памяти В.И. Ленина. «Нужно построить грандиозное здание, которое должно стать одновременно памятником В.И. Ленину, Коминтерну и образованию Союза ССР», — таково было решение руководства Всесоюзной Коммунистической партии (большевиков).

В середине 1930-х годов Уралмашзавод приступил к изготовлению сварных конструкций для Дворца Советов. Для них отечественными металлургами была создана сталь марки ДС («Дворец Советов»). По тем временам она считалась особо прочной. Технологам и рабочим Уралмашзавода нужно было освоить принципиально новую марку стали и в короткие сроки наладить производство сварных конструкций.

Одной из особенностей этой стали было наличие в ней меди. Этот элемент, помимо повышения коррозионной стойкости металла, вызывает красноломкость, то есть при ее сварке возникает повышенная опасность образования горячих трещин, что было недопустимо. Требовалось разработать приемы и режимы заготовительных операций, сборки и сварки особо ответственных конструкций. С 1940 г. начался монтаж каркаса сварных конструкций сооружения, причем он выполнялся очень быстрыми темпами.

Начавшаяся Великая Отечественная война внесла свои коррективы. Уже в сентябре — октябре 1941 г. из подготовленных для монтажных работ сварных металлоконструкций были изготовлены противотанковые ежи для обороны Москвы. В этой работе принимали участие и уралмашевцы.

Уралмашзаводу была поставлена задача в кратчайшие сроки освоить производство броневой стали и обеспечить ее выпуск в требуемом объеме. Задача казалась неразрешимой, так как южные металлургические заводы находились на оккупированной фашистами территории. Поэтому заводскими специалистами было предложено в качестве основы использовать сталь «ДС», которая осталась на Уралмаше. Затем настала очередь собранного каркаса Дворца Съездов. После оккупации Донбасса стальные конструкции Дворца Советов были использованы для сооружения мостов вновь построенных железнодорожных магистралей. По ним перевозили уголь, добытый в северных районах, в центральные районы страны.

Полученный опыт позволил Уралмашзаводу в очень короткие сроки уже в послевоенные годы, в период восстановления разрушенного войной хозяйства, освоить производство особо ответственных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения из аналогичной марки стали 10ХСНД, в состав которой также входит медь.

В конце прошлого века при сооружении Храма Христа Спасителя выяснилось, что грандиозный фундамент Дворца Советов сохранился, поэтому цикл работ, связанный с его изготовлением, был коротким. Возможно, в фундаменте храма сохранились изделия первого поколения уралмашевских сварщиков — уникальные металлоконструкции.

Еще студентами мы знали, что на Уралмашзаводе работает легенда отечественной и мировой ремонтной сварки Вячеслав Алексеевич Батманов (рис. 4) и что самым молодым среди уралмашевских начальников цехов является Николай Рыжков — начальник сварочного цеха № 31 (бывший ЦМК), одного из самых сложных цехов. Тогда мы, конечно, не предполагали, что симпатичный долговязый парень будет последним Председателем Совета министров СССР.

Рис. 4. В.А. Батманов

Впервые В.А. Батманова я встретил в один из жарких летних месяцев 1957 г., во время прохождения практических занятий на Уралмашзаводе. Он был человек небольшого роста, но коренастый, сразу бросалась в глаза его скромная одежда. Тогда, в свои 67 лет, Батманов вел на заводе активную деятельность и занимался защитой дипломного проекта. Его выдающаяся по тем временам работа была о холодной сварке чугуна, фактически он один из первых предложил технологию такой сварки и активно внедрял ее на производстве. (Читайте статью «Сварка чугуна»).

После завершения института я начал свою трудовой путь в ОГС (отделе, который занимался сваркой) Уралмашзавода. С Батмановым часто не приходилось видеться, но когда происходили эти редкие встречи, он меня приветствовал не иначе, как«товарищ Панов». Тогда, впрочем, все так друг к другу обращались. Моим непосредственным руководителем В.А.Батманов, который заведовал лабораторией сварки, стал в 65 г., мы работали плечом к плечу вплоть до его смерти в 69 г.

Это был выдающийся профессионал и человек во всех смыслах этого слова. Очень эрудированный, он получил основательное образование в домашних условиях, часто читал стихи русских классиков. Его отец А.Н. Батманов — родом из Питера, арестант Петропавловской крепости, который, собственно, в Екатеринбург был сослан. В последствии он стал известным деятелем в культурной жизни Екатеринбурга, был одним из отцов-основателей Уральского общества любителей естествознания (УОЛЕ), которое было долгое время центром общественно краеведческого движения.

Изучать сварку Батманов начал задолго до Первой мировой войны в Петербурге, осваивая профессию сварщика на Путиловском заводе (сегодня Кировский) и на судостроительном заводе «Северная верфь».

Поступил в Императорский электротехнический институт имени Александра Третьего. В 1916 г. окончил военное училище, приобрел офицерское звание — прапорщик. В 1918 г. В.А. Батманов примкнул к Белому движению, однако Гражданскую войну 1917-1922 он закончил в рядах Красной армии. Служил в радиотехнических войсках.

Секреты сварочного искусства В.А. Батманов продолжал постигать на Черноморском судостроительном заводе, затем на Верх-Исетском металлургическом заводе (Свердловск).

В энциклопедии по сварке, увидевшей свет в Соединенных Штатах Америки в 1930 г., говорится, что в то время Батманову не было равных в ремонтной сварке особо ответственных толстостенных и крупногабаритных металлоконструкций. Он был специалистом с мировым именем, имел тесные связи с American Welding Society — AWS, расположенной в Маями.

То, что было сделано Батмановым, по сегодняшний день вызывает восхищение, потому что даже с современными технологиями и возможностями проделанные им работы трудно повторить:

1926 г. — ремонт цилиндра (чугун) реверсивной паровой машины (Надеждинское металлургическое предприятие). Была удалена и впоследствии заварена трещина длиной 2,5 м;
с 1935 г. В.А. Батманов — работник Уралмашзавода, его трудовая книжка исписана благодарностями за многочисленные, успешно выполненные ремонтные работы;
1936 г. — восстановление цапфы валка диаметром 800 мм прокатного стана;
1939 г. — ремонт высочайшего качества цилиндра парореверсивной машины в сжатые сроки.

Он был награжден значком «Отличник соц.соревнования» (за подписью народного комиссара танковой отрасли Малышева), значком «Ветерана московского Метростроя» за разработку технологического процесса ремонтной сварки тюбингов, а в 1966 г. он получил почетную медаль «За трудовую доблесть».

Как музейный экспонат, у меня на сохранении находится рабочий блокнот Батманова со списком производственных задач и выполненных работ. Работоспособность, и как сейчас модного говорить, стрессоустойчивость была огромной и сил хватало даже в преклонном возрасте. Даже в 72 лет рабочая смена Батманова длилась более двенадцати часов, темпы были стахановские.

В книжках В.А. Батманова по ремонтной сварке собран весь богатый многолетний опыт. Они переведены на десятки иностранных языков и актуальны в сегодняшнее время. Сам В.А. Батманов был превосходным сварщиком. До войны электроды для заварки дефектов больших размеров готовили по следующей технологии: стержни диаметром 10–12 мм обвязывали шнуром из асбеста, который крепили к металлическому прутку обычной проволокой, затем погружали в водный щелочной раствор силикатов калия и натрия и сушили. Какой геркулесовой силой надо было обладать, чтобы варить в течение смены и держать в руках такой вес. Сварочный ток был большой 1000–1100 А. Размеры сварочной ванны и масса расплавленного металла были огромные. Нужен был действительно большой талант, чтобы в таких условиях не просто работать, а еще и обеспечивать высокие визуальные и прочностные характеристики сварочных швов. (Читайте статью «Как производят сварочные электроды»).

Когда Батманов занимался ремонтно-восстановительными работами крупногабаритных узлов, рядом всегда находились различные ферросплавами, которые время от временем добавлялись в присадочный материал для легирования стали и придания швам необходимых свойств. Он не просто как попало сыпал порошкообразные добавки, этому предшествовал предварительный скрупулёзный теоретический расчет.

В начале 1941 г. вышла из строя станина пресса, на котором изготавливали штамповкой заготовки валков для прокатки броневых сталей, самолетных пропеллеров, узлов танков и самоходок. Надо было обладать большим мужеством и глубокими познаниями материаловедения в области поведения металла тяжелонагруженного оборудования, чтобы в таких непростых обстоятельствах (в случае провала могло грозить тюремное заключение) предложить абсолютно инновационную технологию — вварку пакета пластин в жесткий контур. Много лет спустя материаловеды назовут такую технологию «батмановским» швом. Когда же вварка была успешно проведена в сжатые сроки, Вячеслава Алексеевича спросили, чем его отблагодарить. Он попросил тарелку супа.

Источник: журнал «Сварщик»

Аккумуляторная угловая шлифмашина DeWALT

Аккумуляторный электроинструмент поможет выполнить порезку и зачистку металла в непростых обстоятельствах, когда отсутствует электрическая сеть или генератор электроэнергии. Он дает полную автономность и ощущение свободы, совершенную независимость от розетки.

Сегодня мы расскажем об угловой шлифмашине DeWALT DCG414T2 . Это аккумуляторная болгарка с высокими техническими данными.

Машинка помещена в ударопрочный кейс, разработанный по специальной системе. В комплекте: 2 сменных перезаряжаемых батареи и зарядное устройство к ним. Инженерами компании DeWALT применена инновационная технология, позволяющая осуществить один цикл полноценной зарядки всего за 60 мин. Аккумуляторы уникальные, с их помощью можно подключиться не только к инструменту на 54 В (2А˖ч), но и на 18В (6А˖ч).

Выходная мощность компактной шлифмашины 1,7 кВт – это параметры топовых сетевых аналогов этого электроинструмента. Используемый двигатель имеет более высокий КПД и экономно потребляет энергию за счет применения бесщеточной технологии.

Функции:

Плавный пуск
Обороты под нагрузкой не снижаются
Электронная муфта обесточит устройство в случае заклинивания диска.
Быстрая регулировка защитного кожуха, который достаточно непринужденно вращается вокруг своей оси и легко фиксируется.

Параметры:

9000 об/мин
Макс. диаметр круга 125 мм
Вес 2.18кг.

Как сварщики используют клей b7000

Клей b7000 используют преимущественно для ремонта тачскринов мобильных телефонов. Тому свидетельством большое количество материалов в интернете. Действительно, клей востребован в электронике благодаря своей «инертности», он не оставляет следов на пластиковых частях корпусов, на экранах и т.д. Суперклей, двухкомпонентные составы такой способностью не обладают и так или иначе оставляют химический налет.

Однако не стоит забывать, что клей универсальный, кроме полимеров, пластмасс он отлично справляется со стеклом, металлом.

Находящийся в тюбике клей выглядит как жидкость с малой степенью вязкости, поэтому он легко выдавливается и наносится на подготовленные поверхности. После полимеризации, которая занимает всего несколько минут, он превращается в прозрачное, вязкое, резинообразное вещество, которое прочно держит соединенные части.

Сварщики тоже могут использовать b7000 в своей практике. Многие занимаются ремонтом своих сварочных аппаратов, защитных масок самостоятельно, в некоторых случаях можно что-то зафиксировать, например, склеить транзисторы, батарейки и т.д. Также все сварщики проклеивают швы сварочных перчаток, именно они более всего подвержены разрушению. Брызги металла, термическое воздействие приводит к тому, что нитки перетлевают и швы расходятся. Проклеивают швы, более всего испытывающие негативное влияние, они находятся на большом и указательном пальце краг сварщика.

Защита органов дыхания при сварочных работах (рекомендации по выбору респиратора)

Важным моментом, не менее важным, чем защита органов зрения, в процессе сварочных работ является защита органов дыхания сварщика. Во время работы сварщик должен быть защищен сварочной маской. Она может быть с простой линзой, которая имеет постоянный уровень затемнения, или с фильтром автоматического затемнения, где степень затемнения и ряд других настроек можно регулировать. Что же касается респираторной защиты, то без нее возможно работать, несмотря на дискомфорт. Сила привычки способствует тому, что человек через какое-то время перестает обращать внимание на облако сварочного дыма, в котором он работает и которым дышит. Хотя практически каждый сварщик знает, что в состав сварочного дыма может входить масса токсичных соединений, содержание которых на рабочем месте зачастую значительно превышает предельно допустимые концентрации.

Осознавая опасность, сварщик, чтобы защитить свое здоровье, должен правильно выбрать средство защиты. Практически любой производитель респираторов заявляет о том, что его продукт надежно защищает от сварочного дыма… Однако давайте разберемся в этом вопросе более детально.
Сварочный дым — это аэрозоль.

Справка: аэрозоль — дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой (дисперсионной) среде, обычно в воздухе, мелких частиц (дисперсной фазы).

Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капель жидкости, называются туманами, а состоящие из твердых частиц, если они не выпадают в осадок,— это дымы (свободнодисперсные аэрозоли) либо пыль (грубодисперсные аэрозоли). Когда производитель говорит, что его продукт противоаэрозольный респиратор и защищает от аэрозолей — это так, но это не решает проблему. Справедливый вопрос — почему?

Потому что сварочный дым это не только дым, это также газы (угарный газ, оксиды азота и т.д.) и испарения металлов. В его состав также входит озон, большое количество которого образуется во время воздействия сварочной дуги на воздух. Молекулы газов и паров значительно меньше по размеру, чем аэрозольные частицы, и не могут улавливаться фильтровальным материалом за счет механического удерживания или электростатического взаимодействия.

Такие соединения могут отфильтровываться из воздуха в процессе адсорбции, в случае использования противоаэрозольного респиратора в качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью. Наиболее часто используемый материал — пористый углерод, более распространенное название — активированный уголь.

Что же касается других особенностей, которые необходимо учитывать при правильном выборе респиратора для сварочных работ, стоит обратить внимание на «резинки», за счет которых респиратор держится на лице. Они должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать жесткий режим эксплуатации. Желательно, чтобы резинки регулировались по длине, это сделает респиратор удобным при использовании. Очень важно, чтобы поверхность респиратора не поддерживала горение. Лицо сварщика, а соответственно и респиратор, находятся в непосредственной близости от сварочной дуги — в зоне действия высоких температур, на респиратор может попадать большое количество искр, особенно при ручной дуговой сварке.

Наличие клапана выдоха сделает работу в респираторе более комфортной — через клапан хорошо отводится избыточная тепло и влага. Желательно, чтобы выдыхаемый воздух направлялся вниз — это снизит риск запотевания линзы в сварочной маске.

Отдельное внимание необходимо уделить защите от озона. Этот газ (аллотропная модификация кислорода) образуется при воздействии сварочной дуги на кислород, находящийся в воздухе. Озон — сильнейший окислитель, способный образовывать свободные радикалы, и крайне токсичен. Его относят к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ.

Справка: предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м2.

Согласно научным данным, постоянное воздействие озона на организм человека может приводить к преждевременной смерти.
Исходя из этого, крайне важно выбирать средство защиты, действительно обеспечивающее защиту от озона. При выполнении сварочных работ простого респиратора со слоем активированного угля недостаточно. Необходимо, чтобы респиратор или другое средство индивидуальной защиты органов дыхания прошло соответствующие испытания — уровень защиты от озона обязательно должен регламентироваться и указываться в сопроводительной документации.

Зачистка сварных швов

Зачистка сварных швов – важная технологическая операция. Она улучшает визуальные характеристики шва, а иногда и его прочностные свойства, которые могут ухудшаться со временем из-за наличия включений вольфрама или шлаковых включений. Все это нужно обязательно удалять механической зачисткой. Если сварочный шов нужно зачистить заподлицо с основным металлом и вы работаете в гаражных условиях, тогда лучше шлифовального круга для болгарки (углошлифовальная машинка) не найти. Если же нужно удалить окалину, ржавчину, шлак, лакокрасочные покрытия, придать изделию товарный вид, более всего подойдут различные крацовки. Радиальные лепестковые головки подходят для деликатного шлифования, однако для грубых работ они малопригодны, так как малопроизводительны и быстро расходуются. Для грубой зачистки черной (углеродистой) стали наиболее эффективны проволочные крацовки, например, тот же «волосатый» круг.

Зачистку коррозионностойких, т.е нержавеющих сталей нельзя осуществлять обычными кругами. Есть дешевые круги с абразивным зерном из оксида алюминия, однако они не прочные и снижают коррозионную стойкость швов. Для нержавейки рекомендуется использовать круги с накладками из цирконата алюминия. Причем более дешевые круги на бумажной основе не отличаются особой прочностью, поэтому лучше сразу покупать на тканевой основе. Ткань более устойчива к разрыву, влагоустойчива. Важно знать, что если вы производили механическую обработку углеродистой стали таким кругом, его уже нельзя использовать для работы с нержавейкой!

Обращайте внимание еще и на тот факт, что круги имеют различный размер зерна: для грубой обработки обычно берут Р40, Р60; для шлифовки под полировку и создания однонаправленной риски используют Р80 и Р120.

Зачистку труднодоступных мест осуществляют шарошками.

Сравнение сварочных инверторов Интерскол и Патон

Для тестов взяты сварочные инверторы ручной дуговой сварки Патон ВДИ160S и Интерскол ИСА 160/7.1.

На сегодняшний день по данным яндекс-маркета инвертор Интерскол можно приобрести в среднем за 7 тыс. руб. Аппарат Патон на данный момент снят с производства, но его по-прежнему можно приобрести в некоторых интернет-магазинах по цене около 10 тыс. руб. (данные 2017г).

Комплектация

Интерскол ИСА 160 поставляется в картонной коробке со стандартным набором комплектующих: инструкция по эксплуатации, кабели держака и массы, а также ремень для переноски. Кабели массы и держака сечением 1х14 мм² маловаты для полноценной работы с заявленным производителем током 160А. Для 160-амперного аппарата лучше использовать кабель сечением от 16 мм². Длина кабеля массы 131 см, держака — 187 см. Еще одним минусом стоковой комплектации является пружинный зажим обратного кабеля, который, по всей видимости, взят из комплекта какого-то зарядного устройства. Понятно, что долго данный узел не проживет и его придется заменить уже после пары дней интенсивной работы. Длина кабеля питания инвертора – 120 см, сечение жил 2,5 мм².

Патон ВДИ поставляется в прочном пластиковом кейсе, который удивляет своей прочностью. В комплекте поставки аналогичные сварочному Интерсколу аксессуары. Длина кабеля массы и держака – 3 м, что длиннее более 2 раза, чем у конкурента. Маркировка диаметра отсутствует, но невооруженным глазом видно, что сечение кабелей значительно ниже, чем у Интерскола. Можно сказать, что штатные кабели из комплекта не позволят аппарату выдать максимальные токи, на которые рассчитан инвертор. Кабель питания длиной 183 см с сечением жилы 1,5 мм² явно недостаточен для питания прибора с номинальной мощностью 4,4 кВА. Во время работы питающий кабель будет греться.

Качество сборки (недостатки)

К недостаткам инвертора Патон можно отнести следующее:

Неаккуратный монтаж;

Суммарная емкость конденсаторов является недостаточной для работы при максимальном сварочном токе 160А;
Отсутствие электромагнитных фильтров на входе;
Качество выполнения токоведущих шин. Латунная шина крепится к алюминиевому радиатору винтом. В процессе нагрева из-за различных коэффициентов термического линейного расширения металлов контакт «болтовое соединение» будет нарушен.

Токоведущая шина от дросселя на выходные диоды выполнена двумя гибкими проводниками сечением 2,5 мм². Этого не достаточно для заявленных 160А.

Лакировка печатной платы неудовлетворительная. Некоторая пайка даже не покрыта лаком, что обязательно отрицательно скажется при работе вне помещения или при повышенной влажности воздуха.

Про Интерскол можно сказать, что качество монтажа и сборки удовлетворительное, но все же несколько недостатков есть:

Выполнение выходных токовых шин. Одна идет на плату (это приемлемое выполнение), а вторая латунная шина жестко связана болтом с алюминиевым радиатором.

Влагозащита. Качество многослойной лакировки наружной стороны платы очень хорошее, а на внутренней части – где установлены навесные элементы, SMD-компоненты – лакировка практически отсутствует, что негативно может сказаться на надежности аппарата.

Для того, чтобы понять, чем инверторы отличаются друг от друга и насколько заявленные характеристики соответствуют реальности, проведем серию тестов с помощью лабораторного оборудования.

Токовые характеристики

Инверторы были подключены к регистратору сварочных процессов AWR-224MD и нагружены током с помощью балластных реостатов. Далее были сняты вольт-амперные характеристики. Фактически полученные данные сверялись с заявленными производителем.

Первые результаты были получены по напряжению холостого хода.

Результаты тестов представлены в таблице.

	Интерскол	Патон
Заявленные значения	56В	80В
Реальные значения	75В	92В

Сварочные токи и форма ВАХ

Таблички с характеристиками

Интерскол соответствует заявленным характеристикам по мах сварочному току. Форма ВАХ обеспечивает стабильную работу аппарата во время сварки. Коэффициент наклона ВАХ составляет от 1,3 до 1,9, что говорит о достаточно стабильном поджиге электродов.

Форма ВАХ, полученная при тестировании Патон, приводит в замешательство. Токовые параметры инвертора и крутизна падения графиков говорили бы в его пользу, если бы не падение кривых к нулю при низком напряжении. Судя по графику, инженеры таким странным образом реализовали работу функции антистик. Да, при залипании электрод прокаливаться не будет, однако при таком алгоритме работы источника невозможно не только реализовать функцию форсажа дуги, но и гарантировать стабильность поджига и горения дуги.

Проверка ПН (продолжительности нагрузки)

Напомним, что все тесты производились в термокамере при температуре 40 градусов в течение часа по ГОСТ Р МЭК 6097-1-2012.

Тесты показали, что заявленный производителем аппарата Интерскол ПН 35% на токе 160А соответствует действительности. На токе длительной нагрузки (далее ТДН) 95А инвертор простоял 1 час в камере и не ушел в защиту.

А вот Патон не сдал тест на оценку отлично!
На ТДН = 101А, который обозначен на шильде (смотрите скриншот выше), инвертор ушел в защиту через 4,5 мин. — указанный ПН40% не соответствует действительности. На 160А защита сработала через 1 мин 16 сек (1,3 мин). Реальный ТДН составляет 58А (Патон провел в термокамере 1 час и не перегрелся). Это значит, что его настоящий ПН не превышает 13%!

Прим. Расчеты фактического ПН являются приблизительными. Задача состояла в том, чтобы примерно представить, какой ток, установленный на источнике, может привести к защитному отключению. Рассчитать реальный ПН могут только инженеры-разработчики на этапе проектирования устройства и подбора его компонентов.

Проверка работоспособности при пониженном напряжении

Слабые питающие сети в условиях сельской местности, в гаражных кооперативах или садоводческих товариществах могут быть серьезным препятствием для работы сварочного оборудования.

Суть данного теста заключалась в понижении напряжения в сети при помощи ЛАТРа с 190В до 160В с шагом 10В. Во время эксперимента использовались электроды диаметром 2,5 мм ОК46 с рутиловым покрытием.

Интерскол с просадкой напряжения до 160В справляется нормально.

С Патоном все сложнее. Уже при 190В дуга рвется. Хотя в инструкции к инвертору нижний предел напряжения 170В.

Дополнительные функции

Судя по инструкции оба инвертора имеют антистик, форсаж, хот-старт.

Тест функции «Атистик» оба аппарата прошли успешно. При залипании электродов прокаливание не происходит. Электроды легко отделяются от металла детали – и можно продолжать сварку.

Для проверки функции «Хот-старт» использовался осциллограф и токовый шунт. Судя по полученным графикам, данная функция отсутствует как у Патона, так и у Интерскола. Наброса тока и снижения его до рабочих параметров не происходит. То же можно сказать про форсаж дуги и VRD ( в инструкции не указан, но для чистоты эксперимента был проверен).

Аппараты в работе

Интерскол хорошо справляется со сваркой электродами Ø2,5 мм ок46.00 (читайте, как выбрать электроды) – уверенный поджиг, стабильная и эластичная дуга. Со сваркой электродами Ø4 мм тоже все отлично.

Патон хорошо варит Ø2,5 мм ок46.00, однако при увеличении диаметра до 4 мм возникают проблемы – поджиг затруднен, а стабильной дуги можно добиться только на значительном удалении от заготовки (то же наблюдается при работе с УОНИ).

ИТОГИ

Из восьми проверенных характеристик аппарата Интерскол шесть соответствует заявленным. Патон набирает гораздо меньше баллов: всего три из восьми.

Источник: Aurora Online Channel

Гидроабразивная резка материалов

В начале 80-х годов ХХ века появился новый метод резки металлов. Тогда же началось его активное внедрение в промышленности. Предлагалось вместо твердотельного инструмента для механической резки использовать водяную струю, подаваемую с большой скоростью. На начальных этапах развития давление воды было небольшим и редко достигало 1000 bar. Разрезаемые материалы не обладали большой прочностью и сфера применения новой технологии была ограничена легкой, пищевой, максимум строительной промышленностью. Различные производственные коллективы, занимаясь новым направлением, усовершенствовали оборудование, добившись скоростей истечения воды, превышающих скорость звука благодаря использованию специальных сопел и высокого давления порядка 300 … 400 Мпа. С такими станками можно было вести речь о водяной резке сталей. Однако производительность была низкой и мало отличалась от традиционной мехобработки при том, что гидростанки стоили дорого. По этой причине долгое время гидрорезка не могла конкурировать с традиционными промышленными методиками.

Революционное развитие гидрорезки произошло с появлением идеи смешать струю с твердыми частицами порошка, отсюда и название – гидроабразивная резка. Абразив способствует интенсивному удалению частиц материала с области реза, а внутренние напряжения, возникающие в результате сопротивления высокоскоростному потоку, способствуют их отделению. Абразив представляет собой измельченные в порошок металлы, твердосплавы, карбиды.

Аппарат для резки состоит из емкости с дозирующим приспособлением из которого поступает абразив под влиянием перемещающего газа. Водяная струя, подаваемая со сверхвуковой скоростью, смешивается в отдельном баке с абразивным порошком.

Скорость воды обеспечивается применением сопел, изготовленных из особопрочных материалов (технический алмаз, сапфир, твердосплав). Диаметр форсунки сопла 0,07 … 0,6 мм на длине 1 см.

Гидрообразивная резка – высокотехнологичный процесс, обладающий следующими преимуществами:

Эффективен даже там, где беспомощна лазерная резка;
Практически отсутствует нагрев материала и изменение его физических и технологических свойств;
Процесс экологически чистый: не происходит выделения вредных для человеческого здоровья веществ. Отсутствие мелкодисперсной пыли. Не требуются затраты на приобретение средств индивидуальной защиты;
Прецизионность реза, качество выше, чем при работе с плазморезом;
Резка металлов и неметаллов.

Гидроабразивная резка применяется во всех сферах народного хозяйства, от текстильной до машиностроительной промышленности. В быту она также находит свое достойное применение (ремонты квартир, офисов). На фото кафельная плитка, разрезанная с помощью гидроабарзивного оборудования.

Читайте статью на нашем сайте «Технологии резки материалов»

Электроэрозионная обработка металла

Электроэрозия – процесс резки металла, экономически выгодный при изготовлении изделий сложной формы (штампов и других металлоизделий) и при обработке твердых сплавов любой твердости. Электроэрозия позволяет выполнять обработку материалов с высокой точностью до 0,01 мм.

При механической обработке штампов ключевую роль играет качество инструмента, затраты на его изготовление обычно составляют до половины стоимости всей обработки. В случае использования электроэрозионного станка затраты на приобретение инструментов/расходных материалов снижается в десять раз!

Физика процесса

Метод был открыт в 30-годах 20 века и изначально назывался электроискровым, а спустя 24 года появился первый станок, основным рабочим элементом которого была протягиваемая между роликами проволока.

Визуально процесс выглядит следующим образом: деталь погружается в раствор и с помощью проволоки, находящейся в движении, происходит ее резка. В месте «контакта» горит небольшой огонек электрического разряда, отливающий синим. По сути, между проволокой и деталью нет прямого контакта (только электрический), они не соприкасаются друг с другом в прямом смысле этого слова. Физика заключается в том, что между двумя электродами (проволока и деталь), погруженными в диэлектрик (раствор) не может возникнуть электрический разряд, однако при их сближении на небольшое расстояние происходит пробой диэлектрика с образованием высокотемпературной плазмы – эта особенность положена в основу работы всех проволочно-вырезных станков. Разрушение металла происходит путем подачи коротких электроимпульсов (порядка 0,01с) благодаря чему передача тепла внутрь тела детали не происходит. Нагрев, необходимый для плавления металла, сильно локализован, чему также способствует явление эрозии, т.е. расплавленная субстанция немедленно удаляется из-за постоянной бомбардировки свободными электронами и ионами плазмы и оседает в диэлектрике. Производительность электроэрозионного метода зависит от длительности, частоты и мощности импульса.

Минус процесса – низкая скорость резания , обработка деталей крупного сечения занимает много времени.

Читайте статью на нашем сайте «Технологии резки материалов»

Критерии оценки эффективности оборудования для кислородной резки металлов больших толщин

В.М. Литвинов, Ю.Н. Лысенко, С.А. Чумак, В.В. Капустин, ООО «НИИПТмаш-Опытный завод», С.Л. Зеленский, В.А. Белинский, С.Л. Василенко, Т.Б. Золотопупова, ПАО «НКМЗ» (Краматорск)

Кислородную резку металлов больших толщин используют в ПАО «НКМЗ» для разделки крупногабаритного металлолома (копровый цех), для удаления прибылей литья (фасоннолитейные цеха), для вырезки проложек для металлургических печей (кузнечно-прессовые цеха), для удаления выводных планок при электрошлаковой сварке крупных деталей (термические цеха) и при фигурной вырезке деталей из толстых плит (электросталеплавильный цех и цеха металлоконструкций). Для обеспечения нормальной работы по этим направлениям предприятие приобретает широкий ассортимент ручных и машинных резаков для резки заготовок толщиной от 300 до 1200 мм.

В настоящее время существует много заводов-разработчиков и производителей резаков. При закупке резаков необходимо определить, соответствует ли приобретенный резак параметрам энергоносителей, принятым на заводе, достаточно ли он производителен (скорость резки), экономичен (расходы кислорода и природного газа, ширина реза) и долговечен (стойкость мундштуков). Авторами статьи разработана методика оценки эффективности оборудования для кислородной резки металлов больших толщин по предварительным исходным данным и методика расчета технологических параметров газокислородной резки металлов больших толщин в различных цехах завода. Предложено дополнительно к существующим ввести в обиход следующие критерии оценки эффективности оборудования:

удельный расход кислорода на единицу разрезаемого металла большой толщины;
удельный расход природного газа на единицу разрезаемого металла большой толщины;
расчетное количество кислорода на 1 м длины реза;
расчетное количество природного газа на 1 м длины реза.

Удельный расход кислорода на единицу разрезаемого металла большой толщины. При кислородной резке металлов больших толщин лучше других показали себя дозвуковые сопла с режущим каналом цилиндрической формы. Они образуют достаточное количество перегретого шлака на верхней кромке реза, который, перемещаясь в глубь заготовки, нагревает ее. Дозвуковая кислородная струя не отражается от препятствия в теле заготовки (пустота, усадочная раковина, неметаллические включения), как это имеет место со сверхзвуковыми струями, а плавно обтекает это препятствие, вымывая неметаллические включения, и процесс резки не прерывается. Цилиндрические сопла имеют одно важное свойство: теоретически кислородный поток разгоняется в них до скорости звука при давлении газа перед соплом 0,183 МПа (1,83 кгс/см2 ), которое названо критическим давлением. На практике с учетом различных потерь эту величину можно принять 0,3– 0,4 МПа (3–4 кгс/см2 ). Критическое давление одно и то же для цилиндрических сопел всех диаметров. Поскольку разогнать кислород выше скорости звука в цилиндрическом канале невозможно, повышение давления перед соплом выше критического значения приводит к увеличению угла раскрытия режущей струи кислорода и, как следствие, к потере мощности струи и увеличению ширины реза. Из сказанного выше следует, что количество кислорода, необходимое для резки заготовки определенной толщины, нужно обеспечивать не изменением давления на входе в сопло, а изменением его диаметра. Давление же кислорода перед соплом для всех толщин заготовок одинаково. При газопламенной обработке металлов для расчета расхода кислорода при истечении его в атмосферу пользуются достаточно точной формулой:

V = µБ·ω ·d² · (P+1), (1)

где V — расход кислорода, м3 /ч; µБ — коэффициент, зависящий от физических констант газа (для кислорода µБ = 0,44); ω — коэффициент, зависящий от соотношения давления кислорода до сопла и после него. Если Р ≥ Р_кр., то ω = 1; Р — давление кислорода перед соплом, принимаем Р = 0,4 МПа (4 кгс/см² ); d — диаметр сопла, мм.

При резке металлов больших толщин кислородом низкого давления, необходимо ввести коэффициент Кп, учитывающий потери давления в сопле:

V = µБ· ω ·d² · (К_п ·P+1), (2)

где К_п— коэффициент потерь давления в зависимости от диаметра сопла:

К_п = 1 + 1/ d . (3)

Подставив в формулу (2) значения коэффициентов и значение давления перед соплом, равное 0,4 МПа (4 кгс/см2 ), для цилиндрических кислородных сопел получим:

V_O2реж. = 2,2·d² + 1,76·d. (4)

Эмпирическим путем была получена следующая зависимость между диаметром отверстия режущего сопла d,мм, и толщиной разрезаемой этим соплом заготовки δ, м:

d = 9· δ. (5)

Решая совместно формулы (4) и (5), получим зависимость расхода режущего кислорода V_O2реж.от разрезаемой толщины δ:

V_O2реж.= 178,2· δ² + 15,84· δ. (6)

В резаках внешнего смешивания кислорода с природным газом расход подогревающего кислорода V_O2под.составляет 20% от расхода режущего кислорода V_O2общ.,т.е. общий расход кислорода V_O2общ.= 1,2 · V_O2реж.

V_O2общ.= 214· δ² + 19· δ. (7)

На практике удобнее пользоваться понятием: удельный расход кислорода на единицу разрезаемой толщины

V_O2(δ)= 214· δ + 19. (8)

Удельный расход природного газа на единицу разрезаемой толщины. В резаках внешнего смешивания кислорода с природным газом расход подогревающего кислорода V_O2под.и расход природного газа V_СН4 связаны зависимостью:

V_CH4 = (V_O2под.)/1,1 = (0,2·V_O2реж.)/ 1,1 . (9)

Подставив в формулу (9) значение V_O2реж.из формулы (6), получим:

V_CH4 = 32,4· δ² + 2,88· δ². (10)

Разделив правую и левую части уравнения (10) на значение толщины δ, получим формулу удельного расхода природного газа на единицу разрезаемой толщины:

V_CH4(δ) = 32,4· δ + 2,88. (11)

На производстве, в цехах и отделах часто удобнее пользоваться графиками или таблицами, а не формулами. В качестве справочного материала ниже приведены графики зависимости общего расхода кислорода (кривая 1, рис. 1) и удельного расхода кислорода (кривая 2, рис. 1) от толщины разрезаемого металла. На рис. 2 представлены графики зависимости расхода природного газа (кривая 1) и удельного расхода природного газа (кривая 2) от толщины разрезаемого металла. В табл. 1 собраны результаты расчетов, выполненных по формулам (7), (8), (10).

Количество кислорода и природного газа, приходящиеся на 1 м длины реза. На рис. 3 показана зависимость скорости резки от толщины разрезаемого металла. График построен по данным справочной литературы.

Значения кривой на графике алгебраически можно выразить формулой: U = k· (8 – 3· δ), (12)

где k — коэффициент, зависящий от состояния заготовки и внешних факторов (k = 1 при резке чистой заготовки без пригара, окалины, пустот и неметаллических включений).

Разделив левую и правую часть уравнения (7) на значение длины реза, выполненного в течение 1 ч, получим:

( V_O2общ.)/L = (214· δ ² + 19· δ)/ U·t . (13)

Подставив в уравнение (13) значение U из уравнения (12) и время t, которое составляет 1 ч, получим общее количество кислорода, необходимое для выполнения резки заготовки заданной толщины длиной 1 м. После преобразований получим уравнение:

Q_O2(L₎ = (71,3· δ² + 6,3· δ)/ k· (2,67 – δ) . (14)

Разделив левую и правую часть уравнения (10) на значение длины реза, выполненного в течение 1 ч, получим:

(V_CH4)/ L = (32,4· δ² + 2,88· δ)/ U·t . (15)

Подставив в уравнение (15) значение U из уравнения (12) и время t, которое составляет 1 ч, получим количество природного газа, необходимое для резки заготовки заданной толщины длиной 1 м. После преобразований получим уравнение:

Q_CH4(L)= (10,8· δ ² + 0,96· δ)/ k· (2,67 – δ) . (16)

Коэффициент, зависящий от состояния заготовки и от внешних факторов k, можно определить по эмпирической формуле:

k = k1 ·k2 ·k3 ·k4 ·k5. (17)

Физический смысл и значения коэффициентов k1–k5 приведены в табл. 2.

Рассчитанный по формуле (17) коэффициент k для различных цехов ПАО «НКМЗ» приведен ниже:

копровый цех (разделка крупногабаритного металлолома), k = 0,41;
фасоннолитейные цеха (удаление прибылей литья), k = 0,52;
кузнечно-прессовые цеха (удаление концевых частей поковок и слитков), k = 0,65;
термические цеха (удаление выводных планок при электрошлаковой сварке крупных деталей), k = 0,81; z электросталеплавильный цех и цеха металлоконструкций (фигурная вырезка деталей из толстых плит), k = 0,9.

Решая уравнения (14) и (16), получим графики зависимости количества кислорода и количества природного газа в расчете на 1 м реза от толщины разрезаемой заготовки (рис. 4)

для различных переделов завода. Результаты расчетов сведены в табл. 3.

В существующих методиках расчета расхода энергоносителей (кислорода и горючего газа) используются сложные формулы, в которых расход газа является функцией от нескольких переменных: диаметра сопла, давления перед соплом, физических констант газа. Давление перед соплом представлено в неявной форме, полученные результаты не дают ответ на вопрос: какую толщину заготовки можно резать данным соплом. Значение давления подставляется в формулу произвольно, так как измерить давление перед соплом в штатных резаках невозможно, поэтому результат, полученный при решении этих формул, носит субъективный характер. При разработке настоящей методики оценки эффективности оборудования для кислородной резки металлов больших толщин получены формулы расчета расхода рабочих газов, которые являются функцией только от одной переменной — толщины разрезаемой заготовки. Упрощены расчеты и исключен субъективизм при их выполнении. На заводе введены в обращение новые критерии в области кислородной резки:

удельный расход кислорода [V_О2(δ)]и удельный расход природного газа [V_СН4(δ)]в расчете на единицу толщины разрезаемой заготовки. Эти критерии позволяют быстро оценить, будет ли предлагаемое новое оборудование эффективным в условиях завода;
количество кислорода [Q_O2(L)] и природного газа [Q_СН4(L)], расходуемое на выполнение 1 м реза. По этим критериям можно оперативно рассчитать расход энергоносителей в любом промежутке времени и, зная общий тоннаж заготовок, переработанных за это же время, можно рассчитать количество кислорода и природного газа, приходящееся на резку 1 т заготовок, и сравнить его с контрольной цифрой, имеющейся в каждом цехе. При выполнении настоящей работы для расчетов предложен коэффициент уменьшения скорости резки и, соответственно, коэффициент увеличения расхода газов-энергоносителей k в зависимости от состояния заготовки и от внешних факторов, определены его численные значения для копрового цеха, фасоннолитейного цеха, кузнечно-прессового цеха, термических цехов и цехов металлоконструкций. Коэффициент k учитывает состояние магистралей энергоносителей, чистоту кислорода, химический состав заготовки, наличие окалины и пригара по линии реза, наличие усадочных раковин, пустот и неметаллических включений в теле заготовки. Пользуясь формулами (14) и (16) или графиком на рис. 3, или табл. 3, можно определить расход газов-энергоносителей при кислородной резке заготовок больших толщин любой сложности.

Источник: журнал «Сварщик»

Безупречная сварка алюминия при производстве мегаяхт

Голландская судостроительная компания SLOB B.V. производит стальные и алюминиевые крупноразмерные яхты элитного класса

Для выполнения особо ответственных сварочных операций компания Fronius является наиболее предпочтительным партнером. Этот факт красноречиво подтверждает случай с голландской судостроительной компанией Scheepswerf SLOB B.V. Находящееся неподалеку от Роттердама предприятие имеет большой опыт сотрудничества c австрийским производителем сварочных систем. Недавно компанией SLOB B.V. было принято судьбоносное решение о замене всех имеющихся на предприятии сварочных систем оборудованием Фрониус. Не в последнюю очередь это связано со стартом производства алюминиевых корпусов судов, так как сразу после выполнения первых сварочных швов стало очевидным, что новейшая модульная система TPS/i от Fronius — идеальное решение для новых задач.

Предприятие Scheepswerf Slob B.V. является одним из самых известных мировых производителей стальных и алюминиевых корпусов для крупноразмерных яхт элитного класса. Средняя стоимость этих судов, разработанных и изготовленных по спецификациям клиента, достигает около одного миллиона евро за метр длины.
Следует ли говорить о бескомпромиссном отношении компании SLOB B.V. к качеству собственной продукции? Производственные правила предписывают проведение рентгеновской дефектоскопии и ультразвукового контроля для каждого метра шва. Кроме того, в некоторых случаях применяют дополнительные виды испытаний сварных соединений для достижения гарантированного соблюдения всех требований и норм. Важно отметить, что подобные действия компании значительно превышают то, что предусмотрено Регистром Ллойда (Lloyd’s Register). Неудивительно, что когда речь идет о сварочном оборудовании, компания регламентирует высочайшие требования относительно его производительности и надежности.
Ян Форман, руководитель отдела качества компании SLOB B.V., считает, что одним из ключевых факторов успешного выполнения производственных задач является высокотехнологичное оборудование Fronius. Он объясняет: «Мы достигаем высочайших стандартов качества нашей продукции, поскольку работаем только с самыми лучшими материалами и используем только самые лучшие инструменты. Я с полной уверенностью могу сказать, что системы Fronius по всем параметрам превосходят все существующие аналоги. Что важно: это оборудование действительно разрабатывают с учетом актуальных потребностей рынка, с учетом насущных задач клиента».
Надежность полуавтоматов Fronius и качество сварных соединений, полученных с их помощью, окончательно убедили генерального директора SLOB B.V. Арьена Деккера в целесообразности радикального обновления парка производственного оборудования. Хочется особо отметить, что основную роль в этом амбициозном плане обновления играет новейшая разработка компании Fronius — источник питания для сварки MIG/MAG под названием TPS/i. «Уникальность нового поколения оборудования от Fronius стала очевидна буквально при выполнении первого шва.

Аппарат TPS/i характеризуется исключительно стабильным сварочным процессом. Даже сварщики без серьезного практического опыта без проблем достигают отличных результатов

Наш бывалый TPS 4000 действительно отличный аппарат, но TPS/i удалось превзойти даже его»,— отмечает Ян Форман. Компания SLOB B.V. недавно получила важный контракт на изготовление нескольких судов с алюминиевым корпусом, и новая сварочная система Fronius появилась как нельзя кстати. Без промедления был проведен ряд сварочных тестов согласно существующим технологическим инструкциям по сварке. Выполняли двухстороннюю сварку угловых швов на пластинах толщиной 6 мм с Х-образной подготовкой кромок. «Перед осуществлением сварочных операций мы, как и положено, очистили поверхность металла. Ранее мы сталкивались с множеством проблем из-за наличия оксидной пленки,— объясняет Ян Форман.— Позже в качестве эксперимента были проведены тесты с применением нового сварочного процесса PMC (Pulse Multi Control) и без очистки алюминия. Результат был абсолютно невероятным — мы практически не заметили разницы между сварными соединениями с предварительно удаленной оксидной пленкой и соединениями без какой-либо подготовки поверхности основного металла».

Сварочная система TPS/i произвела большое впечатление на экспертов компании SLOB B.V. Оксидную пленку с алюминиевой поверхности больше не нужно удалять

В течение трех недель на предприятии SLOB B.V. интенсивно тестировали источники питания TPS/i для сварки алюминия в различных пространственных положениях, включая проблемные потолочные стыковые соединения (листы из алюминиево-магниевого сплава толщиной от 6 до 8 мм в защитном газе 70%Ar/30%He). Наши сварщики были очень удивлены тому, как просто и быстро теперь можно варить алюминий, сообщает Ян Форман. «Сварочный процесс PMC делает дугу максимально устойчивой. Даже рабочие, которые до этого имели дело лишь с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, смогли сразу же выполнить исключительно качественные швы. Это поразительно, но сварка алюминия больше не является делом только опытных сварщиков».
Рентгеновская дефектоскопия в полной мере подтверждает первое впечатление специалистов. «На рентгенограмме четко видны швы, которые не содержат дефектов и являются более однородными, чем те, с которыми инспекторы сталкивались в течение многих лет. По мнению этих экспертов, можно было подумать, что свариваемый материал — это сталь, а не алюминий»,— рассказывает руководитель отдела качества компании SLOB B.V.
«TPS/i — одна из лучших сварочных систем, доступных на рынке. Я бы даже сказал самая лучшая, особенно если речь идет о сварке алюминия»,— подытоживает Ян Форман.