Прямой ответ: При сварке пластин средней толщины один проход требует такого теплового воздействия, затраты на которое в виде роста зерен и деформации превышают затраты на несколько проходов. Поэтому многопроходная сварка начинается с канавки: угол, поверхность корня и зазор в корне определяют поперечное сечение, а поперечное сечение определяет минимальное количество проходов. Расположение валика затем определяет усиление, профиль между валиками и риск непровара.
Для кого это: Данное руководство предназначено для инженеров-сварщиков и инженеров-технологов, планирующих роботизированную многопроходную сварку листового металла средней толщины, где однопроходная сварка невозможна, и план проходов часто остается на усмотрение программиста.
Объем: В нем рассматривается, как геометрия канавки определяет планирование слоя и валика, почему расположение валика влияет как на внешний вид, так и на сплавление, и что роботизированная сварка добавляет к проблеме. В нем не рассматриваются сами испытания на соответствие процедуре, выбор расходных материалов или конструкция свариваемой конструкции.
Почему одного прохода недостаточно для завершения толстого шва
С увеличением толщины количество тепла, необходимое для сплавления всего сечения за один проход, возрастает до уровня, который трудно оправдать. Последствия этого одновременно носят металлургический и размерный характер: более крупнозернистая структура, более широкая зона термического воздействия и большая деформация, которую необходимо корректировать впоследствии.
Послойное заполнение шва позволяет поддерживать тепловую нагрузку каждого прохода в пределах допустимого диапазона. Это также создает полезные эффекты: каждый проход предварительно нагревает область для следующего, а последующие проходы закаляют часть материала, нанесенного перед ними.
Макроскопические данные легко читаются. Многопроходная сварка представляет собой не одну однородную полосу, а набор отдельных валиков, расположенных последовательно, и границы между ними видны на готовой поверхности.
На практике план прохода определяет, становится ли роботизированная многопроходная сварка либо воспроизводимой, либо по-прежнему зависит от программиста. ISO-15614 1: 2017Процедуры сварки подтверждаются испытаниями, а не утверждениями, что является механизмом, превращающим план выполнения работ в документированную процедуру.
Канавка задает поперечное сечение, а поперечное сечение определяет количество проходов.
Угол канавки, поверхность корня и зазор между корнем вместе определяют площадь, которую необходимо заполнить. Разделив эту площадь на то, что можно разумно заполнить за один проход, вы получите нижнюю границу количества проходов. Именно поэтому последовательность планирования начинается с канавки, а не с набора параметров.
Геометрия канавки также влияет на доступность. Слишком узкая канавка не позволит горелке войти или позволит войти только под неблагоприятным углом. Слишком широкая канавка приведет к непропорциональному увеличению объема, что повлечет за собой увеличение времени цикла и деформацию. ISO-9692 1: 2013 Рассматриваются различные виды подготовки суставов и предлагается общая терминология для обсуждения этих вопросов.
Оба направления сопряжены с реальными затратами, поэтому баланс следует определять на этапе проектирования, а не в процессе производства. Канавка, выбранная с учетом удобства резки, может незаметно привести к значительному увеличению объема заполнения ячейки по сравнению с тем, что потребовалось бы при немного иной подготовке.
По оценкам ISO-9692 1: 2013Типы подготовки соединений классифицируются четко, что позволяет изготовителям и интеграторам использовать общую терминологию, избегая споров о том, как должна выглядеть фаска. EVST начинает обсуждение многопроходной сварки именно с этой классификации.
Расположение бусин определяет внешний вид и сочетание цветов.
Расположение каждого прохода относительно предыдущего определяет равномерность армирования, образование борозд между проходами и надлежащее соединение слоев. Это взаимосвязанные, но различные результаты, и только первый виден снаружи.
Последовательность слоев также влияет на деформацию. Разный порядок расположения валиков приводит к различной угловой деформации и различной продольной усадке в одном и том же соединении, и при выполнении конструкционных работ эта разница часто оказывается больше, чем эффект от регулировки параметров.
Температура между проходами относится к тому же плану. Она влияет как на металлургические свойства, так и на формирование следующего валика, что делает ее параметром, который необходимо определять и контролировать, а не результатом, который следует объяснять впоследствии.
Таблица решений: что оправдывает наличие соединения
В таблице показано, какие параметры толщины листа и типа соединения сами по себе могут быть оправданы, сопоставляя их с доказательствами, которые поставщик еще должен предоставить.
| Доказательства из совместного | Планирование оправдывает | Доказательства, которые вы все еще должны. |
|---|---|---|
| Тщательная механическая обработка или термическая резка, стабильная посадка. | Схема расположения слоев и бисера, заданная один раз и используемая на протяжении всего процесса изготовления. | Измеренное распределение прилегания и план прохода проверены на соответствие квалифицированной процедуре. |
| Фаски, выполненные вручную, с видимыми отклонениями. | Поиск стыков или более строгий контроль метода подготовки, решение о котором принимается до проектирования ячейки. | Фактический диапазон отклонений, поскольку он определяет, требуется ли измерение или это необязательно. |
| Толщина или тип соединения варьируются в зависимости от состава деталей. | Для каждого отдельного класса существует свой план сдачи экзаменов, а не один план, применяемый ко всему. | Определены объединенные классы с указанием уровня допустимости для каждого из них. |
| Уровень приемлемости еще не согласован. | Окончательная процедура не предусмотрена; требования к внешнему виду и объему обсуждаются отдельно. | Согласованный уровень качества и метод контроля, который будет его подтверждать. |
Постоянство канавки — это переменная, которую демонстрируют роботы.
Ручная сварка допускает определенные отклонения в подготовке шва, поскольку сварщик наблюдает за соединением и постоянно адаптируется. Робот, выполняющий заданную траекторию, этого не делает, что превращает отклонения в подготовке шва из допустимого неудобства в технологический параметр, который необходимо контролировать или измерять.
Это приводит к решению, которое следует принять на раннем этапе проекта: либо ужесточить метод подготовки, чтобы отклонения оставались в рамках заданного плана, либо добавить поиск или отслеживание швов, чтобы ячейка могла их учитывать. Оба варианта допустимы; выбор ни одного из них недопустим.
Для принятия решения необходима информация о фактическом распределении размеров приварки и снятия фаски в текущем производстве. В отсутствие этих данных решение обычно откладывается до этапа ввода в эксплуатацию, который является самым дорогостоящим этапом.
Внешность — это не проникновение.
Макрофотоснимок готового многопроходного сварного шва демонстрирует последовательность швов, перекрытие и ровность поверхности. Он не демонстрирует проплавление, сплавление слоев, внутреннюю прочность или механические свойства, и его не следует представлять так, как если бы он это показывал.
ISO 5817: 2023 определяет уровни качества для недостатков и предоставляет обеим сторонам общий словарь терминов, определяющих приемлемые значения. ISO-15614 1: 2017 охватывает квалификацию процедуры, которая представляет собой механизм, посредством которого фактически демонстрируются внутренние результаты.
Разделение этих двух категорий является наиболее полезным подходом в данной области. Визуальные доказательства подтверждают направление процесса; объемные и механические утверждения требуют соответствующей экспертизы.
Требования к размерам должны быть указаны в спецификации.
Многослойная сварка конструкционных элементов приводит к измеримой усадке и угловым деформациям. В тех случаях, когда ожидаемые размеры оставлены неявными, они обычно обнаруживаются на этапе сборки, и корректировка приписывается сварке, а не отсутствию согласованного допуска.
ISO 13920: 1996 Этот документ устанавливает общие допуски для сварных конструкций и является практической отправной точкой для такого соглашения. Указание класса явно полезнее, чем описание требований с помощью прилагательных.
В тех случаях, когда конструкция имеет более жесткие местные требования, указание их отдельно позволяет сохранить общий допуск работоспособным, вместо того чтобы заставлять всю сборку соответствовать самым жестким параметрам.
По оценкам ISO 13920: 1996Общие допуски для сварных конструкций указываются в виде классов, поэтому указание класса более полезно, чем описание требований прилагательными. В стандарте EVST перед составлением схемы крепления задается вопрос, какой класс применяется.
Что следует включить в запрос на капитальные вложения
Укажите толщину и материал пластины, тип соединения и предполагаемый способ подготовки паза, уровень приемки и метод контроля, а также измеренное распределение отклонений при посадке по сравнению с текущим производством.
Затем укажите, что поставщику еще предстоит доказать: план прохода, полученный на основе канавки, а не предполагаемый, доступ горелки на каждом этапе прохода, требуется ли поиск или отслеживание шва с учетом ваших данных по подгонке, а также класс допуска размеров, которому должна соответствовать готовая сборка.
Часто задаваемые вопросы
Почему бы не сварить толстый шов за один проход?
Поскольку требуемый подвод тепла приведет к увеличению роста зерен, ширины зоны термического воздействия и деформации, что превысит стоимость дополнительных проходов, заполнение слоями позволяет поддерживать каждый проход в пределах допустимого диапазона подводимого тепла.
Кто должен определять количество слоев и проходов?
Это вытекает из геометрии канавки, которая определяет поперечное сечение, подлежащее заполнению. Это решение принимается на этапе планирования до начала производства, а не в процессе работы горелки.
Необходимо ли роботизированной сварке отслеживание шва при многопроходной сварке?
Это зависит от отклонения в точности подгонки деталей. Робот, выполняющий заданную траекторию, не адаптируется к переменному углу наклона так, как это делает сварщик, поэтому либо подготовка контролируется достаточно точно в соответствии с заданным планом, либо добавляется датчик. Выбор метода зависит от измеренного отклонения в текущем производстве.
Означает ли хорошо выглядящий сварной шов, что соединение прочное?
Нет. Внешний вид поверхности показывает последовательность расположения валиков, их перекрытие и регулярность. Проникновение, межслойное сплавление и механические свойства требуют соответствующего исследования и квалификации процедуры.
Исходные данные проекта для рассмотрения заявки.
Отправьте следующие данные, и план прохождения можно будет проверить, сопоставив его с реальным сочленением, а не с набором параметров:
- Толщина и материал пластины, а также типы соединений.
- используемая вами сейчас или планируемая канавок подготовка, а также способ её выполнения.
- уровень приемлемости и метод контроля, который позволит его продемонстрировать.
- измеренные отклонения в точности подгонки и скоса от текущего производства
- класс допуска по размерам, которому должна соответствовать готовая сборка.
Если вы планируете роботизированную многопроходную сварку пластин средней толщины, укажите толщину и материал, типы соединений и подготовку канавок, уровень приемки и метод контроля, измеренное отклонение прилегания, а также требуемый класс допуска по размерам. Стратегия нанесения слоев и валиков может быть определена исходя из формы канавок, а не предполагаться. Дополнительная информация: Многопроходное планирование процесса и межпроходное управление, применение в металлоконструкционной сварке, решения для автоматизированных сварочных систем, восстановление опорных точек на крупных конструкциях.