ЦВ-201-98. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов

(утв. МПС России 10.03.1998)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ЦВ-201-98"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/instruktsiya-tsv-201-98" "ЦВ-201-98. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов (утв. МПС России 10.03.1998)"
  n1["Инструкция по сварке и наплавке... (от 29.05.2008)"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/instruktsiya-1456r" "Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов (утв. Протоколом СЖТ СНГ от 29.05.2008 - 30.05.2008)"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утверждаю заместитель руководителя Департамента вагонного хозяйства

Разработана: ВНИИЖТ МПС (В.Л. Котельников, В.Н. Лозинский, В.Б. Шляпин), МИИТ (С.Н. Киселев, Н.Н. Воронин).

ВНИИЖТ МПС выполнил п. п. 1.1, 1.2, 1.4 - 1.20, 1.25, 1.27, 2.1 - 2.3, 2.5 - 2.7, 2.9, 2.10, 3.1 - 3.4.

МИИТ выполнил п. п. 1.3, 1.4, 1.21 - 1.24, 1.26, 2.4, 2.8, 2.11 - 2.14.

При составлении Инструкции использованы также материалы ПКБ ЦВ МПС.

Ответственный за выпуск Е.Б. Ферштер.

1. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ СВАРОЧНЫХ И НАПЛАВОЧНЫХ РАБОТ

1.1. Общие положения

1.1.1. Действие Инструкции распространяется на все предприятия вагонного хозяйства магистральных железных дорог, ремонтные заводы АО «Желдорреммаш» и АО «Вагонреммаш», а также на предприятия, имеющие лицензию на ремонт грузовых вагонов, курсирующих на железных дорогах МПС РФ.

1.1.2. Настоящая Инструкция издана взамен Инструкции по сварке и наплавке при ремонте вагонов и контейнеров РТМ 32 ЦВ 201-88.

1.1.3. В Инструкции приведены общие правила и требования к ремонту сваркой и родственными процессами деталей и сборочных единиц вагонов. Более конкретные требования, касающиеся ремонта отдельных деталей и узлов, изложены в нормативно-технической документации, список которой приведен в Приложении А. На основании приведенных требований ремонтными предприятиями должны быть разработаны технологические процессы и карты применительно к конкретным условиям производства. При разработке технологических процессов следует руководствоваться также материалами настоящей Инструкции.

1.2. Основные требования к производству сварочных работ

Производить сварочные работы на подвижном составе, находящемся на приемо-отправочных и сортировочных путях станций, запрещается. Такие работы должны выполняться только на специально выделенных и оборудованных путях.

1.2.3. Ремонт и изготовление сваркой деталей и сборочных единиц вагонов новых моделей, которые впервые поступают в ремонт и не рассмотрены в настоящей Инструкции, должны выполняться в строгом соответствии с требованиями к сварочным работам, изложенными в ремонтной документации, утвержденной ЦВ МПС.

1.2.4. Количество дефектов одного вида (например, количество трещин, изломов, суммарная длина трещин и др.), подлежащих устранению на каждой сборочной единице или детали, не должно превышать установленного настоящей Инструкцией или другой действующей нормативно-технической документацией. В противном случае деталь или сборочная единица подлежат замене.

1.2.5. Восстанавливать наплавкой или другими родственными технологиями разрешается детали, имеющие износ не выше обусловленного правилами ремонта и настоящей Инструкцией, а также другими руководящими материалами, утвержденными в установленном порядке.

Восстанавливаемые наплавкой детали должны доводиться до чертежных размеров независимо от вида ремонта вагона.

Механические свойства наплавленного металла должны быть не ниже свойств основного металла детали. Твердость наплавленного металла не должна превышать пределы, установленные технической документацией на ремонт сваркой вагонных деталей.

Металлоконструкции, находящиеся под статической нагрузкой, перед заваркой трещин и изломов или устранением дефектов швов должны быть разгружены.

1.2.6. Ответственность за качество выполнения сварочных работ и контроль за соблюдением требований настоящей Инструкции на заводах возлагается на главных сварщиков и заместителей начальников отделов технического контроля по сварке, а там, где их нет, — на главных технологов, начальников и мастеров ОТК, а также на непосредственного исполнителя — сварщика.

В вагонных депо такой контроль возлагается на приемщиков вагонов и заместителей начальников депо по ремонту, а также на сварщика.

1.2.7. Состояние оборудования, оснастки, приспособлений, инструмента, а также соблюдение технологии сварочных и наплавочных работ должны периодически, но не реже одного раза в год, проверяться комиссией.

1.2.8. При организации сварочных работ на рабочих местах следует руководствоваться требованиями эргономики, при этом должен обеспечиваться по возможности максимально свободный доступ к месту сварки.

1.2.9. Ответственные сварочные работы должны выполняться сварщиками, прошедшими специальное обучение и имеющими соответствующую квалификацию.

Сварщик, выполняющий сварочные работы при ремонте вагонов, предназначенных для перевозки опасных грузов, должен быть аттестован в соответствии с Правилами Госгортехнадзора, утвержденными в 1995 г., и иметь удостоверение установленного образца и предусмотренные к нему вкладыши.

1.2.10. При выполнении сварочных работ на вагонах обратный провод от источника питания должен присоединяться в непосредственной близости от места сварки (не далее 10 м). Запрещается сварочную цепь замыкать через буксы, автосцепку и другие разъемные соединения. Место присоединения обратного провода к детали должно быть предварительно зачищено до металлического блеска, провод должен быть надежно и плотно присоединен при помощи зажима, скобы или другого приспособления.

Подводка сварочного тока должна осуществляться по двухпроводной сварочной цепи.

1.2.11 Запрещается:

1. использовать рельсы в качестве обратного провода;

2. проверять возбуждение дуги или установленный режим прикасанием электрода или электрододержателя к любой части вагонов, особенно к колесным парам, буксам или к деталям, не подвергающимся ремонту сваркой;

3. допускать к выполнению сварочных работ сварщиков, не имеющих удостоверения установленного образца и предусмотренных к нему вкладышей или своевременно не аттестованных;

4. допускать к выполнению ответственных сварочных работ сварщиков, не имеющих соответствующей квалификации.

1.3. Подготовка узлов и деталей вагонов к сварке и наплавке

1.3.1. Детали вагонов перед сваркой должны быть полностью очищены от остатков перевозимых грузов. В местах сварки должны быть удалены окалина, ржавчина, краска, грязь и масло.

1.3.2. Зачистка мест, подлежащих восстановлению сваркой или наплавкой, должна производиться, как правило, механизированным (абразивными кругами, стальными проволочными щетками), дробеструйным и другими способами, обеспечивающими очистку поверхности до металлического блеска.

При неполной очистке свариваемых кромок и особенно зазора необходима продувка сухим сжатым воздухом или прожигание места сварки газовым пламенем. Выполнять эту операцию рекомендуется непосредственно перед сваркой.

1.3.3. Удаление дефектных швов, разделку трещин и подготовку скосов на кромках элементов, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей, следует выполнять фрезерованием, строганием, рубкой, дуговой или кислородной строжкой или резкой. Допускается разделка трещин сверлением с последующим удалением перемычек пневмо- или ручным зубилом.

1.3.4. Для дуговой строжки и резки должны применяться электроды типа ОЗР, допускается применение электродов других марок, обеспечивающих удовлетворительное качество реза.

1.3.5. В тех случаях, когда это предусмотрено технологическими инструкциями или указаниями, утвержденными ЦВ МПС, допускается использование воздушно-дуговой строжки и резки при условии обязательного удаления науглероженного слоя металла с поверхности реза на глубину 1 мм.

1.3.6. Кромки узлов и деталей после кислородной резки должны быть зачищены от шлака, натеков и капель металла.

1.3.7. Удаление дефектных швов, разделку трещин, подготовку кромок на узлах и деталях, изготовленных из нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов, рекомендуется выполнять механическими способами.

При разделке трещин или вырезке дефектных мест на деталях из нержавеющих сталей допускается применение воздушно-дуговой строжки и резки, а также электродуговой резки специальными электродами.

1.3.8. Разделку несквозных трещин следует выполнять на всю глубину до целого металла и по длине на 15 — 20 мм далее видимых границ трещины. При разделке сквозных трещин концы ее должны быть засверлены сверлами диаметром 6 — 12 мм и раззенкованы на 1/2 — 1/3 толщины металла.

Допускается определять границы трещины путем нагрева ее газовой горелкой до температуры 100 — 150 °C. Керном намечают расположение трещины для последующей разделки. При применении воздушно-дуговой, газокислородной строжки или электродуговой резки допускается концы трещин не засверливать. Разделку производить с плавным выходом на поверхность на 50 мм далее концов трещины.

1.3.9. Конструктивные элементы и размеры подготовленных кромок ремонтируемых и свариваемых новых деталей и элементов конструкций из сталей, размеры выполненных швов и допускаемые отклонения по ним должны соответствовать ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75 для ручной дуговой сварки, ГОСТ 14771-78 для дуговой сварки в защитных газах, ГОСТ 8713-79 и ГОСТ 11533-75 для дуговой сварки под флюсом. Конструктивные элементы швов сварных соединений для дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов должны соответствовать ГОСТ 14806-80, для соединений из двухслойной коррозионно-стойкой стали — ГОСТ 16098-80, для соединений, выполненных контактной сваркой, — ГОСТ 15878-79, для точечных соединений — ГОСТ 14776-79.

Для снижения концентрации напряжений в угловых швах тавровых соединений в местах перехода от металла шва к основному металлу (точки Б и В в сечении шва - рис. 1.1, а и б) швы необходимо выполнять вогнутыми при условии обеспечения полного провара стенки таврового соединения и корня шва (см. рис. 1.1, а), а при наличии внутреннего концентратора (точка А) — выпуклыми (см. рис. 1.1, б). Угловые швы нахлесточных соединений с этой же целью следует выполнять выпуклыми (рис. 1.1, в).

При выполнении нахлесточных соединений можно допускать небольшой подгиб края накладки (рис. 1.1, в) к поверхности основного металла до угла \alpha \leq 15^{\circ} на длине l = 10 — 15 мм (например, после резки металла на гильотинных ножницах).

1.3.10. В местах, подлежащих сварке, после разделки трещин и подготовки кромок обязательна зачистка основного металла до металлического блеска на расстоянии не менее 20 мм по обе стороны от границ разделанных кромок.

Края подготавливаемых накладок, косынок, вставок и выводных планок также должны быть зачищены до металлического блеска, как и основной металл ремонтируемого узла, элемента или детали конструкции.

1.3.11. Металлоконструкции вагонов в местах, подлежащих ремонту, а также металлический прокат для изготовления отдельных элементов металлоконструкций, имеющие деформации (прогибы, вмятины, искривления и др.) сверх допустимых стандартами и технической документацией, должны быть предварительно выправлены.

Правка должна выполняться на прессах, вальцах или устройствах, обеспечивающих плавное приложение нагрузок. Отдельные неровности и искривления на листах толщиной до 3 мм разрешается править вручную на ровных чугунных плитах или столах из твердых пород дерева.

1.3.12. Горячая и холодная правка должны выполняться по технологии, исключающей появление трещин, надрывов и пережогов металла. Допускается правка металла при местном нагреве отдельных участков.

Температурный режим горячей правки должен быть оговорен в ТУ на ремонт конкретной детали или узла вагона или же указан в технологическом процессе ремонтного предприятия.

1.3.13. Не подлежащие сварке кромки несущих конструкций, а также кромки накладок и вставок, узлов и элементов ответственных конструкций, выполненные газопламенной и дуговой резкой, на гильотинных ножницах и штампах, не должны иметь нескругленных кромок, выступов и неровностей.

Кромки прокатных профилей допускается оставлять без дополнительной обработки.

1.3.14. Вырывы, надрывы и другие дефекты, появившиеся в результате обработки, должны быть устранены с соблюдением плавности перехода от обработанного места к необработанному.

1.3.15. Сборку под сварку элементов конструкции необходимо производить в сборочно-сварочных кондукторах и приспособлениях или же на кантователях и манипуляторах. При постановке вставок и усиливающих накладок их следует прижимать или закреплять фиксаторами, струбцинами, болтами или другими приспособлениями. Сборочно-сварочная оснастка должна обладать жесткостью, обеспечивать свободный доступ к местам сварки и удобство ее выполнения.

1.3.16. Сборочно-сварочная оснастка должна быть рассчитана на сварку и наплавку преимущественно в нижнем положении.

1.3.17. При фиксировании взаимного расположения свариваемых деталей при помощи прихваток площадь их сечения не должна превышать 1/3 площади сечения шва, а максимальная площадь сечения должна быть не более 25 — 30 мм2. Прихватки рекомендуется выполнять покрытыми электродами, в защитных газах или под флюсом.

1.3.18. Размеры и места постановки прихваток должны быть указаны в технологических картах и оговорены в технологических процессах. Прихватки должны быть очищены от шлака и брызг, а прихватки с трещинами, наплывами и другими дефектами необходимо удалить и выполнить вновь.

Все прихватки должны быть полностью переварены в процессе выполнения сварного соединения.

1.3.19. Выводные планки, если они предусмотрены технологическим процессом, должны быть установлены в одной плоскости со свариваемыми деталями и плотно прилегать к их кромкам. Допуски на точность установки выводных планок такие же, как и при сборке элементов под сварку.

1.3.20. Собранные под сварку элементы и узлы вагонов должны быть проверены в соответствии с чертежами, технологической документацией и настоящей Инструкцией.

Постоянный контроль качества подготовленных под сварку узлов и деталей должен осуществлять бригадир или мастер цеха, а периодический — службы ОТК завода или приемщик вагонов ЦВ МПС в депо.

1.3.21. При транспортировке и кантовании собранных под сварку элементов и сборочных единиц вагонов необходимо обеспечить сохранение их форм и исключить атмосферное или случайное увлажнение подготовленных к сварке и наплавке поверхностей.

1.4. Общие требования к сварным конструкциям вагонов

1.4.1. Сварка встык деталей не одинаковой толщины в случае разницы по толщине, не превышающей значений, указанных в табл. 1.1, должна производиться так же, как деталей одинаковой толщины.

Таблица 1.1

Рис. 1.2. Скос кромок толстых листов стыковых соединений

1.4.3. Допускается при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом смещение свариваемых кромок деталей относительно друг друга не более: 0,5 мм — для толщины до 4 мм; 1 мм — для толщины от 4 до 10 мм; 0,1S толщины, но не более 3 мм — для толщины более 10 мм. При дуговой сварке в защитном газе допускается следующее смещение: 0,25 мм — для деталей толщиной до 4 мм; 0,1S + 0,5 мм — для деталей толщиной 5 — 25 мм и 3 мм — для деталей толщиной 25 — 50 мм.

1.4.4. При стыковом соединении элементов разной ширины на более широком элементе должны быть выполнены скосы с уклоном 1:5 (рис. 1.3).

1.4.12. Следует избегать приварки деталей сложной формы или косынок внахлестку к элементам, работающим на растяжение.

1.4.13. С целью повышения предела выносливости сопряжение отдельных элементов сварных сборочных единиц следует выполнять в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Нерекомендуемые	Рекомендуемые
Приварка бобышки к листу	Бобышка зафиксирована в осевом направлении
Приварка втулки к рычагу	Пережог кромки предотвращен увеличением ее сечения
Приварка фланца к обечайке	Оплавление кромки отверстия предотвращено удалением отверстия от сварного шва. Другое решение — сверление отверстия после сварки
Угловое соединение
Соединение профилей с листами
Приварка косынки

1.5. Основные сведения о сталях и их свариваемости

1.5.1. При изготовлении деталей вагонов применяют главным образом конструкционные низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и низколегированные прокатные и литые стали, а также коррозионно-стойкие стали. Основным легирующим элементом в углеродистых сталях, определяющим механические свойства и свариваемость, является углерод. Стали с содержанием углерода до 0,25% относятся к низкоуглеродистым, от 0,26 до 0,45% — к среднеуглеродистым, от 0,45 до 0,8% — к высокоуглеродистым. Углеродистые стали бывают обыкновенного качества и качественные. По степени раскисления стали обыкновенного качества подразделяются на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп).

Кипящая сталь содержит не более 0,07% кремния, имеет неравномерное распределение серы и фосфора по толщине, склонна к старению и охрупчиванию. Полуспокойная сталь занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталями (ГОСТ 380-94 и ГОСТ 14637-89).

1.5.2. Стали, содержащие специально введенные элементы, называются легированными. Если содержание каждого элемента не превышает 2%, а суммарное содержание легирующих элементов — 5%, то сталь считается низколегированной. Применение низколегированных сталей (ГОСТ 19281-89) позволяет повысить прочность и надежность деталей и сварных конструкций, а также сопротивление атмосферной коррозии, в ряде случаев снизить их массу.

В табл. 1.4 и 1.5 показан характер воздействия легирующих элементов и примесей в стали на свариваемость, свойства и характеристики металла.

1.5.3. Технологическое свойство материалов образовывать в процессе сварки соединения, не уступающие по свойствам соединяемым материалам и отвечающим конструктивным и эксплуатационным требованиям, называется свариваемостью. В табл. 1.6 и 1.7 дана классификация сталей по группам свариваемости и приведены примеры распределения сталей по этим группам.

Таблица 1.7

1.6.2. Стыковые сварные соединения являются надежными соединениями. В зависимости от толщины свариваемого металла в основном применяют следующие виды сварных швов:

а) стыковые соединения без скоса кромок:

1. с двусторонним швом (рис. 1.7, а), обладающие высокой прочностью. Рекомендуется применять при толщине свариваемого металла 3 — 8 мм;

2. с односторонним швом (рис. 1.7, б), при которых возможен непровар с обратной стороны, что обуславливает некоторое снижение прочности соединения. Не рекомендуется применять для деталей, работающих при динамических нагрузках, и в случаях, когда корень шва оказывается в растянутой зоне при изгибе;

4. односторонние без подварки (рис. 1.7, г);

5. односторонние с подкладкой (рис. 1.7, д, е). Применяются медные съемные подкладки или остающиеся стальные (технологические) подкладки, которые должны плотно прилегать к свариваемым элементам и проплавляться до 1/3 толщины; местные зазоры не должны превышать 0,5 мм. Соединения на остающейся подкладке следует применять, когда невозможно выполнить двусторонний шов;

6. стыковые соединения с X-образным скосом кромок (рис. 1.7, ж). Соединения таких типов обладают высокой прочностью и являются наиболее экономичными. Объем наплавленного металла шва X-образного соединения на 30 — 40% меньше объема шва с V-образной разделкой.

а — с двусторонним швом без скоса кромок; б — с односторонним швом без скоса кромок; в — с V-образным скосом кромок, двусторонние с подваркой корня шва; г — с V-образным скосом кромок, односторонние; д — на остающейся подкладке с V-образным скосом кромок; е — на остающейся подкладке без скоса кромок; ж — с X-образным скосом кромок

1.6.3 Угловые соединения выполняются:

1.6.4 Тавровые соединения выполняют:

1.7. Обозначения сварных швов

1.7.2 Шов сварного соединения, независимо от способа сварки, обозначают:

От изображения шва проводят линию-выноску, заканчивающуюся односторонней стрелкой. Обозначения вспомогательных знаков приведены в табл. 1.9.

Вспомогательный знак	Значение вспомогательного знака	Расположение вспомогательного знака относительно линии-выноски, проведенной от изображения шва
		с лицевой стороны	с оборотной стороны
	Усиление шва снять
	Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу
	Шов выполнить при монтаже изделия, т.е. при установке его на месте применения
	Шов прерывистый или точечный с цепным расположением. Угол наклона линии \sim 60^{\circ}
	Шов прерывистый или точечный с шахматным расположением
	Шов по замкнутой линии. Диаметр знака 3 — 5 мм
	Шов по незамкнутой линии. Знак применяют, если расположение шва ясно из чертежа

1.7.3. Швы сварных соединений в зависимости от способа сварки, типа, расположения шва и дополнительных требований обозначаются, как показано на рис. 1.12.

1 — вспомогательные знаки шва по замкнутой линии и монтажного шва; 2 — обозначение стандарта; 3 — буквенно-цифровое обозначение шва; 4 — условное обозначение способа сварки; 5 — обозначение размера катета шва; 6 — дополнительные требования; 7 — вспомогательные знаки

1.7.4. Примеры условных обозначений стандартных швов различных сварных соединений приведены в Приложении 1 к ГОСТ 2.312-72. На рис. 1.13 показано обозначение одностороннего шва соединения внахлестку без скоса кромок, выполняемого дуговой механизированной сваркой катетом 5 мм в защитных газах плавящимся электродом по незамкнутой линии.

1.7.5. В соответствии с ГОСТ 5264-80 в конструкторской и технологической документации принято следующее обозначение сварных соединений: С — стыковое, У — угловое, Т — тавровое, Н — нахлесточное.

По ГОСТ 11969-79 принимаются следующие обозначения: Л — в лодочку, Н — нижнее, Г — горизонтальное, Пг — полугоризонтальное, Пв — полувертикальное, В — вертикальное, П — потолочное, Пп — полупотолочное.

1.7.6. Для обозначения неразъемных соединений для пайки принято обозначение С, а для склеивания — К. В соединениях, получаемых пайкой и склеиванием, место соединения элементов изображают сплошной линией удвоенной толщины по сравнению с основными линиями чертежа, как показано на рис. 1.14.

и склеенных (б) соединений

1.8. Ручная дуговая сварка

1.8.1. При ручной дуговой сварке основными видами сварных соединений являются стыковые, угловые, тавровые и соединения внахлестку в соответствии с ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75. Ручную дуговую сварку плавящимся электродом выполняют покрытыми металлическими электродами диаметром от 1,6 до 12 мм и длиной от 200 до 450 мм.

1.8.2 Электроды классифицируют по следующим признакам:

1. материалу, из которого они изготовлены;

2. назначению;

3. виду покрытия и его толщине;

4. характеру шлака;

5. свойствам металла швов;

6. допустимым пространственным положениям сварки или наплавки;

7. роду и полярности тока.

Электроды подразделяют на типы в зависимости от свариваемых материалов и назначения. Их изготавливают в соответствии с ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 и ГОСТ 10052-75.

По назначению электроды подразделяют на:

У — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм2 (600 МПа);

Л — для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2 (600 МПа);

Т — для сварки легированных теплоустойчивых сталей;

В — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами;

Н — для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Электроды разделяют на марки по техническим условиям и паспортам. Каждому типу электродов могут соответствовать одна или несколько марок.

По толщине покрытия электроды подразделяют на:

М — с тонким покрытием;

С — со средним покрытием;

Д — с толстым покрытием;

Г — с особо толстым покрытием.

По видам покрытия электроды подразделяют на:

А — с кислым;

Б — с основным;

Ц — с целлюлозным;

Р — с рутиловым;

П — с покрытием прочих видов.

При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20% в обозначение электрода добавляют букву Ж.

По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды подразделяют на:

1. электроды для всех положений;

2. для всех положений, кроме вертикального сверху вниз;

3. для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх;

По роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока, а также по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц электроды подразделяются в соответствии с табл. 1.10.

1 — тип; 2 — марка; 3 — диаметр, мм; 4 — обозначение назначения электрода; 5 — обозначение толщины покрытия; 6 — группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва по ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 (табл. 1.11), ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75; 7 — обозначение вида покрытия; 8 — обозначение допустимых пространственных положений сварки или наплавки; 9 — обозначение рода применяемого при сварке или наплавке тока, полярности постоянного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц; 10 — обозначение ГОСТ 9466-75; 11 — обозначение стандарта на типы электродов

Рис. 1.15. Структура условного обозначения электродов

1.8.4. Для электродов марок, не относящихся к типам по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75, в условном обозначении тип электродов не приводят, а вместо обозначения стандарта на типы электродов указывают обозначение стандарта или ТУ на электроды конкретной марки.

1.8.5. Условное обозначение, приведенное в п. 1.8.3, должно быть указано на этикетках или в маркировке коробок, пачек и ящиков с электродами. Во всех видах документации (кроме конструкторской) условное обозначение электродов должно состоять из марки, диаметра и обозначения ГОСТ 9466-75.

Например, обозначение \frac{\text{Э}42\text{А} - \text{УОНИ} - 13/45 - 3,0 - \text{УД}}{\text{Е}432(5) - \text{Б}10} ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 расшифровывается следующим образом: электроды типа Э42А по ГОСТ 9467-75, марки УОНИ-13/45, диаметром 3 мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей (У), с толстым покрытием (Д), с временным сопротивлением металла шва, гарантируемым данной маркой электрода, не менее 43 кгс/мм2 (43), с относительным удлинением металла шва 22% (2), минимальная температура, при которой ударная вязкость металла шва и наплавленного металла составляет не менее 3,5 кгс/см2, равняется -40 °C (5), с основным покрытием (Б), для сварки во всех пространственных положениях (1) на постоянном токе обратной полярности.

Полная расшифровка всех индексов приведена в таблицах ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75.

1.8.6. В табл. 1.12 приведены характеристики наиболее распространенных марок электродов общего назначения для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, в табл. 1.13 даны краткая характеристика типов покрытий и соответствующие им типы и марки электродов, а в табл. 1.14 - сведения о режимах прокалки электродов.

Таблица 1.12

Таблица 1.13

1.8.7. Зависимость между диаметром электродов и толщиной свариваемого встык металла приведена в табл. 1.15.

1.8.8. При выполнении ручной дуговой сваркой многослойных швов первый слой в корне шва должен выполняться электродами диаметром не более 4 мм.

1.8.9. При выполнении ручной дуговой сваркой швов в вертикальном положении должны применяться электроды диаметром не более 5 мм, а в потолочном — диаметром от 3 до 4 мм.

1.9. Автоматическая и механизированная (полуавтоматическая) сварка под флюсом

1.9.1. Сварку под флюсом применяют при массовой сварке однотипных деталей, имеющих соединения правильной формы и удобных для удержания флюса.

1.9.2. Механизированную сварку следует использовать при сварке конструкций, имеющих швы с малым радиусом кривизны, небольшой длины или расположенные в труднодоступных местах, а также при мелкосерийном производстве.

Сваркой под флюсом выполняют швы, расположенные в нижнем положении при толщине металла от 2 до 100 мм.

1.9.3. Форма и размеры разделки кромок для различных видов сварных соединений установлены ГОСТ 8713-79 и ГОСТ 11533-75. Подготовку кромок под автоматическую сварку производят механическим способом или термической резкой.

1.9.4. На расстоянии не менее 20 мм от наружной кромки разделки с каждой стороны необходимо удалить краску, масло, влагу, ржавчину и другие загрязнения.

1.9.5 В целях повышения производительности автоматической сварки под флюсом разрешается применять:

1. сварку подогретым электродом;

2. многоэлектродную и двухдуговую сварку;

3. сварку по узкощелевой разделке (в узкий зазор);

4. сварку с металлическими присадками (крупкой, нарезанной из проволоки диаметром 1,0 — 1,6 мм, с длиной частиц, не превышающих двух диаметров проволоки).

1.9.6. При сборке стыковые соединения закрепляют струбцинами, скобами, прихватками, электродами, которые затем тщательно очищают от шлака.

В начале и в конце стыка приваривают технологические планки длиной 100 — 120 мм и шириной 60 — 120 мм. Форма разделки их кромок должна соответствовать форме разделки основного стыка.

1.9.7. Стыковые соединения выполняют двусторонней и односторонней сваркой, а также однопроходными или многопроходными швами.

При наложении двусторонних однопроходных швов глубина проплавления при сварке первой стороны должна составлять не менее половины толщины металла. При сварке второй стороны должна быть проплавлена вершина первого шва. Величина зазора не должна превышать 1 мм. Контроль проводить в соответствии с п. 1.23 настоящей Инструкции.

Автоматическую сварку односторонних швов рекомендуется производить без разделки при толщине до 18 мм.

1.9.8. Для получения полного провара и предупреждения вытекания жидкого металла сварку выполняют на флюсовой подушке, медной и флюсо-медной подкладке, на остающейся стальной подкладке или с ручной подваркой корня шва, а также на весу (рис. 1.16).

а — флюсовой подушки; б — флюсо-медной подкладки; в — ручной подварки; г — стальной временной подкладки, удерживаемой с помощью поджатия; д — стальной временной подкладки на прихватках; е — стальной остающейся подкладки

При сварке на стальной остающейся подкладке необходимо проплавлять не только все сечение состыкованных изделий, но и часть подкладки. Ширина подкладок: 8 — 30 мм при их толщине 1 — 3 мм и толщине свариваемого металла 2 — 6 мм; 25 — 50 мм при толщине подкладок 2 — 4 мм и толщине свариваемого металла 6 — 10 мм. Контроль проводить в соответствии с п. 1.23.

Сварку на медной подкладке применяют для соединения тонких листов. Зазор между подкладкой и деталью должен составлять от 0,5 до 1,0 мм. Контроль проводить в соответствии с п. 1.23.

1.9.9. В зависимости от способа сварки и диаметра электродной проволоки устанавливают род и полярность тока (табл. 1.16).

Таблица 1.16

1.9.10. При многопроходной сварке каждый последующий проход необходимо проводить после тщательной зачистки металла шва и прилегающих участков от шлака. Начало шва длиной 30 — 40 мм и конец шва длиной 40 — 50 мм следует выводить на технологические планки.

1.9.11. Сварку угловых и тавровых швов выполняют в лодочку вертикальным электродом и наклонным электродом в нижнем положении. Во избежание затекания жидкого металла в зазор при сварке в лодочку применяют ручную подварку, флюсовую подушку, флюсо-медную подкладку.

Для предупреждения образования подрезов, наплывов и непроваров при сварке наклонным электродом угловые швы с катетом свыше 8 мм необходимо сваривать в несколько проходов.

1.9.12. Однопроходной механизированной сваркой наклонным электродом выполняют швы таврового соединения с катетом до 8 мм. При больших катетах необходима многопроходная сварка.

1.9.13. Листы толщиной до 8 мм разрешается приваривать дуговой точечной сваркой. При большей толщине сварку выполняют через отверстие в верхнем листе. Диаметр отверстия должен превышать диаметр электрода на 2 — 6 мм. Для дуговой точечной сварки могут применяться также специальные электрозаклепочники.

Основные типы и конструктивные элементы соединений сварных точек регламентированы ГОСТ 14776-79.

1.9.14. Углеродистые и низколегированные конструкционные стали, поставляемые по ГОСТ 380-94 и ГОСТ 5520-79, обладают хорошей свариваемостью. При содержании в них углерода соответственно до 0,25% и 0,18% предварительный подогрев не требуется.

При большем содержании углерода сварку рекомендуется производить с предварительным подогревом до 200 — 250 °C, а затем делать отпуск или нормализацию.

1.9.15. При сварке и наплавке углеродистых и низколегированных сталей применяют флюсы АН-348А, АН-348В, ОСЦ-45, ФЦ-9, АН-60 по ГОСТ 9087-81Е и др. (табл. 1.17). Для электрошлаковой сварки углеродистых и низколегированных сталей, а также для дуговой сварки низколегированных сталей используют флюсы АН-22 и АН-8. Автоматическая и механизированная сварка нержавеющих сталей выполняется под флюсами АН-26С, АН-26СП и АН-26П. Сварочная проволока выбирается по ГОСТ 2246-70 (см. табл. 1.17).

Таблица 1.17

Флюс ОСЦ-45 не следует применять при сварке в замкнутых емкостях без вентиляции. Допускается применение флюса АНЦ-1 при сварке и наплавке углеродистых и низколегированных сталей при условии, что содержание легирующих элементов в стали в сумме не превышает 1,5%.

1.9.16. Для сварки под флюсом рекомендуется применять сварочные агрегаты А-1412 с источником питания ТДФЖ-2002; А-1416 с источником питания ВДУ-506; сварочные тракторы типа АДФ-1002, АДФ-1202, АДФ-1209; полуавтомат А-1197Ф с источником питания ВС-632, а также оборудование, имеющее аналогичные характеристики.

1.9.17. Не допускается использование флюсов и сварочных проволок, не имеющих сертификата завода-изготовителя, удостоверяющего их соответствие стандартам или ТУ.

1.10. Сварка порошковой проволокой

1.10.1. Порошковую проволоку для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 900 МПа изготавливают по ГОСТ 26271-84.

По условиям применения она подразделяется на газозащитную (ПГ), применяемую для сварки в углекислом газе или газовых смесях, и самозащитную (ПС), сварка которой осуществляется без дополнительной защиты.

В соответствии с пространственным положением сварки проволока подразделяется:

3. для нижнего, горизонтального, вертикального — В;

4. для всех положений — У.

1.10.2. В зависимости от предела текучести металла шва порошковая проволока делится на типы, указанные в табл. 1.18. Проволоки типов Д и 34 применять при сварке ответственных узлов и элементов вагонов (рамы вагона, кузова, детали тележек и автосцепного устройства) не допускается.

По ударной вязкости металла шва, которая должна быть не менее 35 Дж/см2 (3,5 кгс · м/см2) в соответствии с ГОСТ 26271-84, порошковая проволока подразделяется на уровни:

При ремонте сваркой ответственных узлов и элементов вагонов следует использовать проволоки 4, 5 и 6-го уровней. Допускается использование проволок 2-го и 3-го уровней для отдельных деталей по согласованию с ЦВ МПС.

1.10.3. По содержанию углерода, серы и фосфора в наплавленном металле порошковая проволока подразделяется на категории A, B, C (табл. 1.19). Для сварки ответственных конструкций следует применять проволоку категории A. Проволоку категории C использовать при ремонте элементов рамы, кузова и тележек грузовых вагонов не разрешается.

Таблица 1.19

1.10.4 Условные обозначения порошковых проволок выполняются по следующей схеме:

Обозначение порошковой проволоки начинается с букв ПП, затем идут буквы или цифры, указывающие шифр регистрации сварочного материала, принятый в отрасли организации-разработчика.

Например, обозначение ПП-АН3 3,0 ПС44-А2Н ГОСТ 26271-84 означает: порошковая проволока марки ПП-АН3 диаметром 3,0 мм, самозащитная (ПС), по величине предела текучести металла шва — типа 44, по составу наплавленного металла — категории А, ударная вязкость металла шва не ниже 35 Дж/см2 при температуре -20 °C (2), для сварки в нижнем положении (Н).

1.10.5. Характеристики наиболее широко применяемых самозащитных проволок и проволок с дополнительной защитой углекислым газом приведены в табл. 1.20 и 1.21 соответственно.

1.10.6. Типы сварных соединений, подготовка свариваемых кромок, формы и размеры сварных швов должны соответствовать ГОСТ 14771-76.

При сварке стыковых соединений порошковой проволокой необходимо устанавливать зазоры в корне шва или между свариваемыми кромками в соответствии с табл. 1.22.

1.10.7. Прихватки следует выполнять порошковой проволокой марки, указанной в технологии, или электродами аналогичного типа. В сварных соединениях на остающихся подкладках катет шва не должен превышать 4 мм. Контроль проводить в соответствии с п. 1.23 настоящей Инструкции. При сварке изделия или конструкций их необходимо располагать так, чтобы обеспечить максимальный объем работ в нижнем положении.

1.11. Сварка в углекислом газе и газовых смесях

1.11.1. Механизированная и автоматическая сварка в углекислом газе проволоками сплошного сечения Св-08Г2С, Св-08ГС (ГОСТ 2246-70), Св-09Г2СЦ (ТУ 1-3735-84) широко применяется при изготовлении и ремонте сварных металлоконструкций из углеродистых и низколегированных сталей.

Для сварки используют углекислый газ высшего и первого сорта (ГОСТ 8050-85). Баллоны с углекислым газом окрашены в черный цвет и имеют желтую надпись «Углекислота» или « CO_{2} сварочный». Расход газа при сварке составляет 1,0 — 1,4 м3/ч.

1.11.2. Основными вредными примесями CO_{2} являются воздух и вода, которые скапливаются сверху и снизу баллона. Перед началом работы следует выпустить первые порции газа и осторожно удалить влагу. В целях исключения замерзания влаги в редукторе и осушителе необходим подогрев газа специальным прибором (например, ПУ-70).

1.11.3. Для выполнения сварочных работ необходимо применять сварочные полуавтоматы типов ПДГ-508, ПДГ-515, ПДГ-516, ПДГ-603, ПДГ-312, а также А-547, А-825, А-1197, А-1230, ПДГ-302.

Допускается использование других полуавтоматов, имеющих характеристики, соответствующие технологическим условиям сварки.

1.11.4. Основными параметрами режима сварки в углекислом газе являются: род, полярность и сила тока, диаметр проволоки, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, расход газа, наклон электрода относительно шва и скорость сварки. Сварку в углекислом газе выполняют на постоянном токе обратной полярности. Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемого металла:

    Толщина металла, мм .............. 0,6 - 1,0   1,2 - 2,0     3,0 - 4,0
    Диаметр проволоки, мм ............ 0,5 - 0,8   0,8 - 1,0     1,0 - 1,2
    Толщина металла, мм .............. 5,0 - 8,0   9,0 - 12,0   13,0 - 18,0
    Диаметр проволоки, мм ............ 1,6 - 2,0      2,0        2,0 - 2,5

Рекомендуемые значения сварочного тока и вылета электродной проволоки в зависимости от диаметра проволоки даны в табл. 1.23.

Таблица 1.23

1.11.5. Вылет электродной проволоки (ее длина от торца токоподводящего наконечника до изделия) оказывает большое влияние на устойчивость процесса сварки в CO_{2} и качество шва. Завышенный вылет ухудшает устойчивость горения дуги, формирование шва, увеличивает разбрызгивание.

1.11.6. Наклон электрода относительно оси шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество сварки. Сварка «углом вперед» применяется для уменьшения величины проплавления; сварка «углом назад» — для ее увеличения; последняя является предпочтительной.

При сварке в CO_{2} в положениях, отличных от нижнего, следует применять электродную проволоку диаметром до 1,4 мм. Значения тока и напряжения дуги должны быть минимальными, однако обеспечивающими устойчивое горение дуги. При механизированной сварке металла толщиной более 3 мм применяют колебательные движения горелки, как и при ручной дуговой сварке.

1.11.7. Стыковые соединения толщиной до 4 мм сваривают на весу (без приспособлений, предохраняющих от протекания с обратной стороны шва).

Сварку нахлесточных соединений при толщине металла до 2 мм производят на весу или медной подкладке. Сварку угловых швов металла толщиной более 3 мм выполняют с петлеобразным перемещением горелки. Вертикальные швы на тонком металле (до 2 мм) накладывают сверху вниз, а при толщине более 6 мм — снизу вверх «углом назад».

Сварку в потолочном положении ведут при минимальном напряжении дуги; рекомендуется при этом увеличить расход углекислого газа на 15 — 20%. Диаметр проволоки и сварочный ток должны быть меньше, чем при сварке в нижнем положении.

В нахлесточных соединениях возможно применение дуговой точечной сварки в CO_{2} во всех пространственных положениях. При сварке металла в нижнем положении при толщине его более 6 мм необходимо делать отверстие в верхнем листе. При сварке в вертикальном и потолочном положениях отверстия под сварку подготавливаются при толщине металла более 1,5 мм. Ориентировочные режимы дуговой точечной сварки в CO_{2} приведены в табл. 1.24.

1.11.8. Для сварки соединений из углеродистых и низколегированных сталей толщиной от 3 мм и более в CO_{2} широко используют порошковые проволоки типов ПП-АН8, ПП-АН10 с рутиловым сердечником, а также типа ПП-АН22 с рутил-флюоритным сердечником. Характеристики проволок приведены в п. 1.10 настоящей Инструкции.

1.11.9. Для повышения стойкости против образования пор и трещин в сварном соединении, а также стабилизация горения дуги, уменьшения разбрызгивания электродного металла, улучшения внешнего вида соединений при сварке углеродистых и низколегированных сталей следует применять сварку в газовых смесях: Ar + CO_{2} и CO_{2} + O_{2} .

1.11.10. Рекомендуемый состав смеси аргона с углекислым газом: 75% Ar (ГОСТ 10157-79) и 25% CO_{2} (ГОСТ 8050-85). Расход газовой смеси в 1,2 — 1,5 раза больше расхода CO_{2} .

Для получения смеси используются однопостовой смеситель УГС-1 и многопостовой УСГ-1.

1.11.11. Механизированную сварку в смеси Ar + CO_{2} выполняют проволоками Св-08Г2С, Св-08ГС, Св-09Г2СЦ диаметром 1,2 — 2,0 мм.

Сварка производится полуавтоматами типов ПДГ-508, А-1197, ПДГ-515, ПДГ-516, А-547, ПДГ-312 и др.

Разделка кромок под сварку в газовых смесях аналогична разделке под сварку в CO_{2} (ГОСТ 14771-76).

Сварку в смеси Ar + CO_{2} выполняют на постоянном токе прямой или обратной полярности. В первом случае повышается производительность процесса. При сварке на обратной полярности проволокой диаметром 1,6 — 2,0 мм производительность составляет около 9,0 — 10,0 кг/ч, на прямой полярности — 11 — 12 кг/ч. Техника механизированной сварки в смеси Ar + CO_{2} не отличается от техники сварки в CO_{2} .

Режимы сварки приведены в табл. 1.25.

Таблица 1.25

1.11.12. Рекомендуемый состав газовой смеси углекислого газа и кислорода — 70\%CO_{2} + 30\%O_{2} или 80\%CO_{2} + 20\%O_{2} .

Для получения газовой смеси используют смесители типов УКП-1-71 и УГС-1. Механизированную сварку в смеси CO_{2} + O_{2} выполняют на серийно выпускаемом оборудовании для сварки в CO_{2} проволокой Св-08Г2С и Св-09Г2СЦ следующих диаметров:

1. 1,2 — 2,0 мм при сварке с увеличенным вылетом электрода в нижнем положении, а также в горизонтальном положении стыковых швов с разделкой кромок;

2. 0,8 — 1,4 мм — с обычным вылетом во всех положениях.

1.11.13. Ориентировочный режим сварки стыковых швов в смеси газов с обычным вылетом электрода приведен в табл. 1.26.

Таблица 1.26

1.11.14. При механизированной сварке многопроходных швов для уменьшения количества слоев и при сварке сталей, склонных к образованию кристаллизационных трещин, рекомендуется применять сварку в CO_{2} + O_{2} в нижнем положении на увеличенном вылете.

В табл. 1.27 даны режимы сварки угловых швов проволокой диаметром 2 мм с обычным (20 мм) и увеличенным вылетом электрода. При сварке с увеличенным вылетом рекомендуется использовать держатели, модернизированные в соответствии с предложениями Института электросварки им. Е.О. Патона.

Таблица 1.27

При сварке в CO_{2} ответственных элементов вагона не допускается применение электродной проволоки диаметром более 1,2 мм.

При сварке в смеси газов CO_{2} + O_{2} на удлиненном вылете допускается использование проволок диаметром до 2 мм включительно для всех элементов вагонных конструкций.

1.12. Наплавка изношенных поверхностей

1.12.1. В целях продления срока эксплуатации деталей узлов и конструкций разрешается при капитальном и деповском ремонтах, а также при изготовлении запасных частей применять различные способы наплавки, а также газотермического напыления.

1.12.2. К способам наплавки относятся автоматическая и механизированная наплавка под флюсом, порошковой проволокой, в среде защитных газов, ручная штучным электродом, плазменная, вибродуговая, газопорошковая, индукционная, лентой и др.

1.12.3. Выбор способа восстановления или упрочнения должен определяться требованиями, предъявляемыми к качеству нанесенного металла, характером эксплуатационной нагрузки, производительностью и его стоимостью.

Наплавка и напыление имеют два основных назначения: восстановление изношенных поверхностей до первоначальных геометрических размеров и нанесение материалов, придающих рабочему слою деталей повышенные свойства.

1.12.4. Конструкции и детали вагонов, имеющие большой износ (от 2 мм и более) и подвергающиеся в эксплуатации трению качения (например, гребни колес), абразивному изнашиванию, а также динамической (ударной) нагрузке (например, автосцепка), рекомендуется восстанавливать и упрочнять, как правило, дуговыми методами наплавки. Может использоваться и индукционная наплавка.

1.12.5. Детали и узлы, у которых основной причиной выхода из строя является износ сопрягаемых деталей (увеличение зазора) в подвижных соединениях (например, детали типа вала), не требуют при ремонте большой толщины и высокой прочности наносимого слоя покрытия. При этом рекомендуется вибродуговая наплавка.

1.12.6. Для автоматической и механизированной наплавки применяются наплавочные, сварочные и порошковые электродные проволоки, порошковая и холоднокатаная электродная лента, порошки, плавленые и керамические флюсы и др.

1.12.7. При выборе электродной проволоки необходимо учитывать химический состав наплавляемой детали и проволоки, условия работы, величину износа и требуемую износостойкость.

В табл. 1.28 приведены марки наиболее употребляемых наплавочных проволок и твердость наплавленного металла.

Таблица 1.28

Для наплавки гребней колес и деталей машин, в том числе работающих в условиях сухого трения, рекомендуется проволока марки Св-08ХГ2СМФ, обеспечивающая высокую износостойкость при сравнительно невысокой твердости (HV 275 - 350). Наплавленный металл имеет повышенные прочностные и высокие пластические свойства.

Для получения мягкого неизносостойкого наплавленного металла при наплавке под флюсом можно применять сварочную проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2, а при наплавке в среде защитного газа CO_{2} или смеси газов CO_{2} + O_{2} - сварочную проволоку марок Св-08ГС, Св-12ГС, Св-08Г2С, Св-15ГСТЮЦА и др.

1.12.8. При наплавке деталей из углеродистых и низколегированных сталей следует применять плавленые флюсы марок АН-20 (всех индексов), АН-22, АН-60, АН-348А, АН-348АМ, ОСЦ-45 (ГОСТ 9087-81) и марки АНЦ-1 (ТУ 108-1424-86).

Рекомендуемые режимы автоматической наплавки под флюсом плоских деталей приведены в табл. 1.29.

Для механизированной износостойкой наплавки рекомендуется использовать порошковые проволоки, приведенные в табл. 1.30, а также проволоку ПП-СП-10 (см. табл. 1.20). Перед началом наплавочных работ проволоку следует прокалить в следующем режиме: нагрев до температуры 250 - 280 °C со скоростью 50 - 100 °C/ч, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе. При соблюдении режима прокалки проволока приобретает "соломенный" цвет.

Таблица 1.30

1.12.9. При ручной дуговой наплавке для получения твердого износостойкого наплавленного металла рекомендуется применять электроды, приведенные в табл. 1.31. Влияние режима наплавки на геометрию шва показано в табл. 1.32. Для наплавки деталей вагонов, работающих в условиях сухого трения, рекомендуется использовать электроды АНП-13. Возможна наплавка без последующей механической обработки. Износостойкость наплавленных деталей по сравнению с ненаплавленными повышается в 3 - 5 раз, их твердость составляет HB 260 - 320. Электроды АНП-13 перед наплавкой должны обязательно подвергаться прокалке при температуре 380 - 400 °C в течение 2 ч. Наплавка ведется на постоянном токе обратной полярности углом назад (15 - 20°) с плавными поперечными колебаниями амплитудой 25 - 30 мм.

1.13. Газотермическое нанесение покрытий

1.13.1. Наиболее часто применяемыми способами нанесения газотермических покрытий являются газопламенное и плазменное напыление, газопорошковая наплавка и электродуговая металлизация.

Газотермические способы восстановления и упрочнения вагонных деталей рекомендуется применять в тех случаях, когда требуется нанесение тонкого (до 2 - 3 мм) износо- и коррозионно-стойкого слоя металла, а при эксплуатации наплавляемых деталей отсутствуют значительные ударные и усталостные нагрузки. Целесообразно использование этих способов при ремонте деталей и узлов, работающих в условиях жидкостной смазки, граничного трения и в неподвижных соединениях (например, посадка колеса на ось).

1.13.2. При газотермическом нанесении покрытий источником энергии являются газовое пламя, плазма или электрическая дуга. Материал в виде порошка или проволоки подается в источник нагрева, разогревается, распыляется и транспортируется к восстанавливаемой поверхности детали.

1.13.3. Восстанавливать изношенные детали допускается, если их износы не превышают предельные нормы, которые обусловлены правилами ремонта, настоящей Инструкцией и распоряжениями МПС. Износостойкость нанесенного слоя должна быть не ниже износостойкости основного металла и соответствовать требованиям технических условий и чертежа.

1.13.4. Процесс напыления состоит из: подготовки напыляемого материала; подготовки поверхности детали (см. п. 1.3); напыления; оплавления покрытия; механической обработки.

Оплавление покрытия производят только при использовании порошков самофлюсующихся сплавов марок ПГ-10Н-...; ПГ-12Н-...; СНГН; ПГ-СР... <*> и т.п.

1.13.5. При газопламенном напылении порошковые материалы наносят на деталь с помощью кислородно-ацетиленового пламени горелками марок ГН-2, ГН-3 и др., или пропано-кислородного пламени горелкой ГН-5П, имеющей специальный бункер для порошка. При плазменном напылении в качестве плазмообразующих газов применяются аргон, азот и их смеси, аргон с водородом, пропан-бутан, воздух.

Напыление производится на стационарных плазменных установках типов УПУ-3д, УПУ-8, УН-108, УН-120 и др.

1.13.6. Марки, технические характеристики и области применения порошков при газопламенном и плазменном напылении приведены в табл. 1.33.

1.13.7. Газопорошковая наплавка заключается в нанесении покрытия с одновременным его оплавлением небольшими участками по всей поверхности детали.

При газопорошковой наплавке используются порошковые материалы, приведенные в табл. 1.33.

Горелку подносят к поверхности детали на расстояние 5 - 7 мм от ядра пламени и нагревают до температуры от 900 до 950 °C, контроль осуществляют приборами дистанционного контроля или по цветам каления (от ярко-красного до желто-красного). Затем отводят горелку на расстояние 30 - 40 мм и на 3 - 5 с включают подачу порошка. После этого оплавляют порошок. Таким же образом проводят напыление соседних участков.

1.13.8. Дуговая металлизация заключается в расплавлении проволочного напыляемого материала электрической дугой, горящей между двумя проволоками-электродами, и его распылении сжатым воздухом давлением не ниже 0,5 МПа, одновременно переносящим частицы металла к поверхности детали. Дуговую металлизацию производят проволочными материалами диаметром 1,6 - 2,0 мм марок 65 и 65Г по ГОСТ 14959-79, 65ГА по ГОСТ 1071-81, 60 по ГОСТ 1050-88 и 30ХГСА по ГОСТ 4543-71.

1.13.9. Для металлизации крупногабаритных деталей на токарном станке используют стационарные электрометаллизаторы марки ЭМ-17, для металлизации мелких деталей - ручной электрометаллизатор марки ЭМ-14М. Питание электрической дуги металлизаторов осуществляют от сварочных источников постоянного тока, имеющих жесткую вольт-амперную характеристику.

1.13.10. Участок для газотермического нанесения покрытий должен быть оборудован местной вентиляцией и подводом сжатого воздуха. В случае необходимости восстановления деталей типа вала участок оснащается специализированным вращателем или токарным станком.

1.13.11. Механическая обработка покрытий, нанесенных порошковыми материалами, производится на токарных станках резцами марки Т15К6 или с пластинками из твердых сплавов ВК2, ВК4 и ВК6. Шлифовку покрытий осуществляют карборундовым или алмазным инструментом при обильном охлаждении. В качестве карборундового инструмента используют круги марки КЗ.

Металлизационные покрытия обрабатывают точением резцами с твердосплавными пластинками ВК-8 и резцами марки Т15К6; шлифование можно производить алундовыми или корундовыми кругами на мягкой основе.

Режимы резания и шлифования должны исключать растрескивание нанесенного слоя, отслоение, царапины и другие дефекты.

Покрытие должно иметь ровную поверхность без видимых дефектов. Бракованные детали после удаления покрытия подвергают повторному напылению.

1.13.12. Все работы по ремонту и изготовлению новых деталей и узлов вагонов с использованием напыления в депо и на ремонтных заводах МПС России должны выполняться с соблюдением требований настоящей Инструкции, чертежей и государственных стандартов.

Технологические процессы и режимы восстановления деталей нанесением газотермических покрытий, на которые не имеется технологической документации, устанавливаются главным инженером завода или начальником депо и согласовываются с ЦВ МПС, ВНИИЖТ или с АО "Желдорреммаш" и АО "Вагонреммаш" в соответствии с Перечнем деталей подвижного состава, утвержденным Главным техническим управлением МПС 29.03.90 г.

Восстановленная деталь должна удовлетворять требованиям безопасной работы и обеспечивать необходимый срок службы.

Все ТУ по восстановлению деталей вагонов любым способом нанесения покрытий должны быть согласованы с ЦВ МПС.

1.14. Многоэлектродная наплавка

1.14.1. Для нанесения слоя металла на поверхность деталей вагонов с целью их восстановления или упрочнения наряду с другими способами разрешается применять многоэлектродную наплавку. Наплавку производят под слоем флюса двумя и более электродами при общем подводе сварочного тока. С увеличением числа проволок ширина и производительность наплавки увеличиваются. Глубина проплавления меньше, чем при наплавке одной проволокой, что способствует снижению чувствительности металла, особенно с повышенным содержанием углерода к образованию трещин, в связи с уменьшением в расплавленном металле ванны доли основного металла.

1.14.2. Наплавку производят на установках, состоящих из узла крепления и перемещения (вращения) детали, наплавочной головки, оборудованной механизмом подачи электродных проволок, и источника питания. Используют постоянный или переменный ток, подаваемый от преобразователей, выпрямителей или трансформаторов.

1.14.3. В качестве материала применяют сварочные и наплавочные проволоки сплошного сечения диаметром 1 - 5 мм, а также порошковые проволоки (чаще всего марок ПП-Нп-14ст, ПП-Нп-18Х1Г1М). Используют флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АНЦ-1, АН-60 и др. Проволоку выбирают в зависимости от назначения и требуемых механических свойств наплавленного металла. Минимальная твердость металла получается при использовании сварочной проволоки марки Св-08А и наплавочной марки Нп-30.

1.14.4. Устойчивость процесса и качество наплавки зависят от подготовки поверхности детали под наплавку, количества, химического состава и взаимного расположения электродных проволок, вылета и скорости подачи электродов, толщины наплавляемого слоя, состава флюса и др.

Перед наплавкой поверхность детали должна быть зачищена, а поверхностные дефекты удалены. Примерные значения параметров наплавки приведены в табл. 1.34.

Таблица 1.34

Количество проволок и их расположение существенно влияют на ширину наплавки, ее форму, а также на глубину проплавления основного металла.

1.14.5. Количество электродных проволок выбирают в зависимости от ширины наплавляемого слоя и диаметра проволок. При одной и той же ширине число проволок увеличивают с уменьшением их диаметра и наоборот. Многоэлектродной наплавкой выполняют слои толщиной до 12 мм (в редких случаях до 30 мм) и шириной до 200 мм.

1.14.6. Среднее расстояние между проволоками должно быть равным трем-четырем диаметрам электродной проволоки.

Расстояние между двумя-тремя крайними проволоками должно быть равно одному-двум диаметрам электродной проволоки при ширине наплавки более 50 мм.

1.14.7. Наплавку выполняют при вертикальном расположении электродов, а также "углом вперед" и "углом назад". Для получения наплавленного металла толщиной 4 - 8 мм рекомендуется располагать электроды вертикально к наплавляемой поверхности.

1.15. Индукционная наплавка

1.15.1. Для восстановления и упрочнения поверхностей деталей вагонов разрешается применять индукционную наплавку (индукционно-металлургический способ), при которой для нагрева наплавляемых поверхностей и расплавления наплавочного материала используются токи средней и высокой частоты. Сущность индукционной наплавки заключается в нагреве наплавляемой поверхности с помощью индуктора, локализации энергии в поверхностном слое и расплавлении его вместе с порошковым наплавочным материалом, нанесенным на восстанавливаемую поверхность.

1.15.2. Для индукционной наплавки рекомендуется применять высокочастотные установки типов ВЧИ 60/0,44, ВЧИ 2 100/0,066, ВЧЗ 2 160/0,066 и др. с мощностью, потребляемой индуктором, не ниже 30 кВт, колебательной мощностью не ниже 60 кВт и частотой тока 0,066 - 0,44 МГц.

В качестве наплавочного материала применяются порошки на основе железа марки УСЧ-30 или УСЧ-31 по ТУ 48-4206-312-87 в смеси с флюсом в соотношении 3:1, а также порошковые материалы УСЧ-32, УСЧ-33, УСЧ-34, УСЧ-35. Химический состав подбирают с учетом служебных характеристик восстанавливаемой детали. Допускается применение других порошковых материалов, в том числе самофлюсующихся.

1.15.3 Технологический процесс индукционной наплавки состоит из следующих операций:

1. удаление поверхностных дефектов и загрязнений с зачисткой наплавляемой поверхности до металлического блеска;

2. нанесение на наплавляемую поверхность порошкового материала в смеси с флюсом на заданную толщину;

3. установка детали в индуктор, включение генератора на рабочий режим и проведение наплавки;

4. при необходимости механическая обработка детали после охлаждения.

1.15.4. Перед наплавкой порошок смешивают с флюсом и сушат в печи при температуре 100 - 150 °C в течение 35 - 40 мин. Соотношение флюса и порошка в смеси устанавливают в зависимости от требований, предъявляемых к восстанавливаемой поверхности детали. Грануляция порошка должна находиться в пределах 150 - 250 мкм.

1.15.5. Индукционным способом допускается наносить слои металла толщиной до 5 мм при наплавке, до 3 мм - при упрочнении. Толщина слоя наплавленного металла составляет 1/3 от исходной высоты насыпаемого слоя порошковой смеси.

1.15.6. При естественном остывании детали шлаковая корка должна отделиться от наплавленного металла самопроизвольно. Наплавленная поверхность должна иметь серебристо-матовый цвет и быть без дефектов (трещин, непроваров, раковин, скоплений пор и др.). Неровности и наплывы зачищают шлифовальным кругом.

1.15.7. При большом износе восстанавливаемую поверхность детали разрешается сначала наплавлять металлом, имеющим небольшую твердость, одним из дуговых способов с последующей механической обработкой поверхности и ее упрочнением индукционной наплавкой.

1.16. Газовая сварка и наплавка

1.16.1. При ремонте деталей вагонов газовой сваркой и наплавкой применяют кислород по ГОСТ 5583-78 трех сортов с чистотой от 99,2 до 99,7%, поставляемый в баллонах, окрашенных в голубой цвет, под давлением 15 - 16,5 МПа. В качестве горючего газа используют ацетилен, природные газы, пропан-бутановые смеси и др. Ацетилен вырабатывают в ацетиленовых генераторах из карбида кальция (ГОСТ 1460-81) или используют поставляемый в баллонах в растворенном состоянии (ГОСТ 5457-75). Природные газы на основе метана по ГОСТ 5542-87 к месту потребления доставляют по трубопроводам, реже в баллонах.

Объемная доля бутана в пропан-бутановых смесях составляет 5 - 30%, поэтому эти смеси называют техническим пропаном. Они тяжелее воздуха, при утечках могут скапливаться в углублениях и образовывать взрывоопасные концентрации. Хранение и транспортировка пропан-бутановых смесей производится в баллонах, окрашенных в красный цвет, вместимостью 40 и 55 л и в 50-тонных цистернах под давлением 1,6 МПа.

1.16.2. Для газовой сварки стали применяют присадочный материал в виде проволоки или литых прутков.

Присадочные материалы для чугуна указаны в п. 1.19.

1.16.3. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления окислов применяют сварочные флюсы, которые вводят в сварочную ванну или пламя горелки в виде порошков, паст и газов.

1.16.4. Технические характеристики ацетиленовых генераторов приведены в табл. 1.35.

Таблица 1.35

1.16.6. Для понижения давления газа и его поддержания постоянным служат редукторы, типы и основные параметры которых регламентированы ГОСТ 13861-89Е.

1.16.7. Подводящие шланги должны обладать достаточной прочностью и гибкостью (ГОСТ 9356-75). Внутренний диаметр для горелок малой мощности составляет 6 мм, для горелок нормальной и повышенной мощности - 9, 12 и 16 мм.

1.16.8. Газовую сварку выполняют горелками типов Г1, Г2, Г3, Г4, оборудованными комплектом наконечников. Технические характеристики горелок (ГОСТ 1077-79Е) приведены в табл. 1.36. Они относятся к однопламенным универсальным горелкам, предназначенным для ручной ацетилено-кислородной сварки, пайки, подогрева и других видов газопламенной обработки металлов. Наконечники к инжекторным горелкам подбирают в зависимости от толщины свариваемого металла в соответствии с табл. 1.37, в которой приведены также расход и давление на входе в горелку ацетилена и кислорода. Типы горелок подразделяются на модели.

Рекомендуется горелку модели ГС-4 применять для подогрева. Горелка модели Г2-04 по конструкции подобна горелке Г2-05, а также горелкам Г2-02, "Звездочка", "Малютка". Горелка Г3-03 аналогична горелке Г3-05 и ранее выпускавшимся горелкам "Звезда", "Москва", ГС-3, ГС-3А.

Сведения по двум маркам инжекторных горелок малой и средней мощности, предназначенных для ацетиленокислородной сварки, приведены в табл. 1.38.

1.16.9. Сварку тонколистовой стали, наплавку, пайку и нагрев деталей допускается производить горелками, работающими на смеси кислорода с газами - заменителями ацетилена (природным газом, пропан-бутановыми смесями), типов ГЗУ-3-02, ГЗУ-4 или им аналогичных. Горелка ГЗУ-3-02 - универсальная, ГЗУ-4 предназначена для сварки чугуна, цветных металлов, а также наплавки, пайки, нагрева (табл. 1.39).

1.16.10. Металл малой толщины (до 2 мм) соединяют встык без разделки кромок и без применения присадочного металла, металл толщиной 2 - 5 мм допускается соединять встык без разделки кромок, но оставляя зазор. При сварке металла толщиной свыше 5 мм целесообразно применять стыковое соединение с односторонней разделкой кромок.

При толщине стали до 3 мм более производительным является левый способ сварки (горелка перемещается справа налево), а при бульших толщинах, в особенности при сварке со скосом кромок, - правый способ.

1.16.11. Режимы газовой сварки зависят от толщины свариваемого металла и характеризуются мощностью пламени, скоростью сварки, диаметром присадочного прутка, углом наклона мундштука горелки.

Мощность пламени определяется расходом горючего газа. Расход ацетилена V_{a} \approx S \cdot K , где S - толщина металла, мм; K - коэффициент, равный при сварке левым способом для стали и чугуна 75 - 130, алюминия - 100 - 150, меди и ее сплавов - 150 - 225; при сварке правым способом этот коэффициент несколько больше.

Скорость сварки должна обеспечивать стабильность процесса и надежное проплавление основного металла.

Диаметр присадочного прутка выбирают для левого способа d = S/2 + 1; для правого d = S/2.

Угол наклона мундштука горелки к поверхности детали 20° при сварке металла толщиной до 1 мм, 30° - толщиной 1 - 3 мм, 40° - 3 - 5 мм, 60° - 7 - 10 мм, 80° - 15 мм и более. При сварке алюминия, меди и их сплавов угол наклона следует увеличить. Допускаемое отклонение +/- 5°.

1.16.12. Для сварки низкоуглеродистых сталей (до 0,25% C) применяют сварочные проволоки Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2, Св-10ГА без флюса. Рекомендуется проковка шва в горячем состоянии. При сварке с заменителем ацетилена используют проволоки марок Св-12ГС, Св-08Г2С и др. Сварку выполняют левым и правым способами.

Среднеуглеродистые стали сваривают проволокой марок Св-18ХГС, Св-06Н3 или проволоками, указанными выше. Флюс не требуется. При толщине стали свыше 3 мм нужен подогрев до 250 - 350 °C. Аналогичные проволоки пригодны и для сварки высокоуглеродистых сталей. При содержании углерода 0,7% и более требуется флюс (бура). Предпочтительнее левый способ сварки.

Низколегированные конструкционные стали сваривают с применением проволок, близких по химическому составу к основному металлу.

1.16.13. Газовой наплавкой наплавляют чаще всего стальные и чугунные детали латунью. Применяют все марки латуней, в которых содержание свинца не превышает 0,1%. Качество наплавки достигается при хорошем смачивании поверхности, которое обеспечивают бура, газообразный флюс БМ-1 и др. При применении порошкообразных флюсов используют пламя с избытком кислорода, газообразного флюса - нормальное пламя. Мощность пламени выбирают в зависимости от толщины наплавки:

    Толщина наплавки, мм ..................... 3 - 4   5 - 6       6 - 7
    Мощность пламени по ацетилену, л/ч ....... 4 - 7   6 - 11   10,5 - 17,5

Разрешается также использовать литые износостойкие сплавы. Перед наплавкой поверхность детали зачищают до металлического блеска. Наплавку ведут левым способом горелками с наконечниками номеров 2, 3 или 4 в зависимости от толщины металла и размеров детали, непрерывно подогревая наплавляемую поверхность. Наплавку производят в нижнем положении с применением прокаленной буры и последующим обязательным медленным охлаждением.

1.17. Кислородная, плазменная и воздушно-дуговая резка

1.17.1. Процесс кислородной резки основан на сгорании металла, нагретого до температуры, близкой к температуре плавления, в струе режущего кислорода. В качестве горючих газов применяют ацетилен, пропан-бутановые смеси, природный, пиролизный и городской газы, водород, а также пары бензина или керосина.

1.17.2. Плазменную резку выполняют плазмотронами, позволяющими получить дугу постоянного тока. Дуга, окруженная газовым потоком, горит между электродом (катодом) и деталью в охлажденном медном сопле, сжимающем дугу и газовый поток. Газ нагревается до температуры диссоциации и частичной ионизации, благодаря чему образуется горячая плазма с температурой до 30000 K. В месте нагрева металл быстро плавится и выдувается газовым потоком из образующегося реза. В качестве плазмообразующих газов используют аргон, азот, смеси аргона с азотом или аргона с водородом и воздух. При аргонной плазменной резке для изготовления электрода используют вольфрам. В других плазмообразующих газах вольфрам быстро разрушается, поэтому часто (особенно при воздушно-плазменной резке) его заменяют цирконием или гафнием. Скорость реза зависит от разрезаемого материала, мощности плазмотрона, рода и скорости истечения плазмообразующего газа, других технологических факторов и достигает 6 м/мин.

Воздушно-плазменная резка отличается высокой производительностью, качеством реза и экономичностью. Однако при использовании этого способа содержание азота в приповерхностных слоях реза в 10 — 12 раз больше, чем в основном металле. Это вызывает опасность старения свободных кромок конструкций. В сварных швах после резки содержание азота вследствие перемешивания ниже, но вдвое больше, чем в основном металле. Целесообразно применение присадочных металлов, легированных алюминием и титаном для снижения отрицательного влияния азота.

1.17.3. Плазменные стационарные и переносные машины и резательные комплекты более сложны, чем кислородные. Плазменная резательная оснастка, помимо резака — плазмотрона, включает в себя специализированный выпрямитель с устройством поджига дуги и автоматикой управления. Для каждого резака необходим отдельный выпрямитель. Однако они обеспечивают резку практически всех промышленных металлов толщиной 3 — 100 мм и более. Скорость резки сталей толщиной 3 — 40 мм более чем в 1,5 раза выше, чем кислородными машинами. При резке сталей большей толщины плазменные машины уступают кислородным.

1.17.4. Классификация сталей, исходя из возможности кислородной резки, приведена в табл. 1.40.

Таблица 1.40

1.17.5. Для кислородной резки используют ручные, специальные и машинные резаки. Резаки по виду резки подразделяют для разделительной и поверхностной резки, по назначению — для ручной и механизированной резки, а также специализированные, по роду горючего — для ацетилена, газов-заменителей и жидких горючих, по принципу действия — на инжекторные и безынжекторные, по конструкции мундштуков — на щелевые и многосопловые.

1.17.6. Наибольшее применение получили универсальные ручные инжекторные резаки для разделительной резки с щелевыми мундштуками, которые разрезают металл толщиной 3 — 300 мм.

Инжекторные резаки для ручной резки выпускаются по ГОСТ 5191-79Е. Режимы кислородной резки указаны в табл. 1.41.

1.17.7. Широкое распространение получили резаки типа Р2А-02, а также резаки Р1-01А, «Огонь-1», «Факел РЗ», «Урал», «Искра 6РВ», «Искра 6РК», работающие на ацетилене, и типа РЗП-02, а также резаки Р1-01П, «Огонь-2», «Дальник», АСР-1П и РГР-300, работающие на газах-заменителях; резаки для поверхностной и разделительной резки типов РПА-2 (для ацетилена) и РПК-2 (для пропан-бутана, природного газа и коксового газа).

Используются также ручные универсальные резаки «Хорс» типа Р-2, РГР-100, «Урал».

Специальные резаки целесообразно применять для резки труб, срезки заклепок, вырезки отверстий малого диаметра. Конструктивно такие резаки выполняют вставными (типов РВ-1А-02, РВ-2А-02, РСВ-1А, РСВ-2А, РСВ-1П и РСВ-2П) и присоединяют к стволам сварочных горелок типа Г2 или Г3.

1.17.8. Стационарные машины предназначены для кислородной плазменной резки наиболее распространенного листового проката. Они выпускаются трех типов: портальные, портально-консольные и шарнирные. Ряд машин оснащен устройством числового программного управления (УЧПУ).

1.17.9. Портальная машина «Искра-2,5К» с УЧПУ предназначена для кислородной резки листов размером до 2,5 x 8 м и толщиной 5 — 150 мм, а со скосом кромок — толщиной 12 — 80 мм. Машина «Комета» предназначена для резки листов длиной до 8 м, имеет шесть модификаций в зависимости от максимальной ширины разрезаемого листа: 2,5К; 3,2К; 3,6К и др. Буква К означает, что машина для кислородной резки; цифры соответствуют максимальной ширине листа в метрах. Для резки больших листов используются также плазменные машины «Енисей» и «Комета» (с индексом ПЛ).

Портальные раскройные машины «Комета» для кислородной резки, предназначенные для вырезки полос из листов, имеют индекс Л в обозначении марки машины (например, «Комета» КЛ 3,6). Если машина предназначена для прямолинейного раскроя и вырезки заготовок простых форм (прямоугольники, квадраты, треугольники, диски и др.), в ее обозначение вводится индекс О (например, Комета КО-2,5).

Портальная машина «Енисей» с УЧПУ предназначена для плазменной фигурной резки различного металла по контурам произвольной конфигурации.

1.17.10. Шарнирные магнитокопировальные машины предназначены для точной вырезки из листов металла заготовок произвольной формы малых и средних размеров. Машина ШКМ-1,6-1 «Огонек» рассчитана на кислородную резку металла толщиной 5 — 300 мм, а машина ШПлМ1-4-1 выполняет плазменную резку металла толщиной 5 — 100 мм.

1.17.11. Для машинной и ручной плазменной резки металла средней толщины применяют полуавтоматическую установку АПР-205К (до 60 м), а для малой толщины при ручной резке УПРП-0501-1 (УХЛ-4) для стали и алюминия толщиной 1 — 10 мм и УПРП-101 (УХЛ-4) для металла толщиной до 20 мм.

1.17.12. Поперечную кислородную резку профильного проката из низкоуглеродистой или низколегированной стали перпендикулярно или под углом к их продольной оси можно выполнять профилерезом, выпускаемым промышленностью. Он используется для резки двутавров № 20 — 40, швеллеров № 20 — 40, уголков и врезки с края или пробивки отверстий в стойке у полки двутавра или швеллера.

1.17.13. Переносные машины «Гугарк» и «Микрон 2-02» предназначены соответственно для кислородной резки металла толщиной до 300 мм и плазменной резки металла толщиной до 40 мм. При этом выполняется прямолинейный раскрой листов, вырезка отверстий или заготовок с круговыми контурами, вырезка листовых заготовок криволинейного очертания с большим радиусом кривизны. Возможна вырезка с одновременной V-образной подготовкой кромок под сварку кислородной газоплазменной машиной.

В качестве горючего газа в машинах разных моделей могут использоваться ацетилен, пропан-бутан, природный газ и др.

1.17.14. Режим кислородной резки определяется мощностью подогревающего пламени, давлением и расходом режущего кислорода, скоростью резки, шириной реза.

Мощность подогревающего пламени зависит от толщины стали:

    Толщина стали, мм ........ 3 - 25      25 - 50      50 - 100  100 - 200
    Мощность  пламени

(расход ацетилена),
м3/ч ................... 0,3 - 0,55  0,55 - 0,75  0,75 - 1,0  1,0 - 1,2

Давление и расход режущего кислорода определяют в зависимости от толщины разрезаемого металла, чистоты кислорода и формы режущего сопла. Давление режущего кислорода при резке металла толщиной от 3 до 300 мм составляет 0,3 — 1,4 МПа, расход 3 — 42 м3/ч. Уменьшение чистоты кислорода на 1% увеличивает время резки на 10 — 15%, а расход кислорода на 25 — 30%. Ширина реза увеличивается с увеличением толщины разрезаемого металла. При толщине металла от 3 до 25 мм она составляет 3 — 4 мм, а при толщине 25 — 50 мм — 4 - 5 мм.

1.17.15. Для удаления различных накладок, срезки болтов, заклепок, гаек, вырезки дефектных мест, разделки трещин, разрезки труб и профильного проката с толщиной стенок до 10 мм, прожигания отверстий рекомендуется применять воздушно-дуговую резку и строжку. При разделке трещин в ответственных конструкциях обязательна последующая механическая зачистка поверхности разделки на глубину не менее 1 мм для удаления науглероженного слоя металла.

1.17.16. Резка и строжка производятся в различных пространственных положениях. Оптимальная толщина металла при разделке трещин — до 20 мм. Трещина хорошо просматривается во время разделки и после ее окончания. Засверловка концов трещины не требуется.

1.17.17. К работам по воздушно-дуговой резке допускаются сварщики, прошедшие подготовку для выполнения данных работ.

1.17.18. Воздушно-дуговую резку производят резаком конструкции ВНИИЖТ (марка ВДР-400) или резаками другой конструкции, обеспечивающими удовлетворительное качество поверхности реза.

1.17.19. Резка (строжка) производится с использованием источников постоянного тока. Допускается использование многопостовых источников тока.

1.17.20. Для зачистки науглероженного слоя рекомендуется использовать угловые ручные шлифовальные машины типов УЗМ-100, УЗМ-200 и армированные отрезные шлифовальные круги толщиной 4 — 6 мм.

1.17.21. Для резки используют круглые омедненные угольные электроды диаметром 6, 8, 10 мм по ТУ 16-757.034-86. Допускается использование иных марок угольных электродов при условии, что по геометрии поверхности реза и ее качеству они не уступают соответствующим показателям, получаемым при использовании указанных выше электродов. Степень науглероживания поверхности реза должна быть не выше, чем при применении электродов по ТУ 16-757.034-86.

1.17.22 При выполнении резки или строжки следует:

1. продуть магистраль сжатого воздуха для удаления влаги;

2. подключить резак к воздушной магистрали и к плюсовому зажиму источника постоянного сварочного тока, изделие — к минусовому зажиму;

3. проверить надежность соединения проводов и их изоляцию;

4. проверить расположение отверстий — два должны быть расположены вдоль оси ручки резака и два под углом 90°;

5. продуть головку резака сжатым воздухом и убедиться, что из всех четырех отверстий воздух выходит под одинаковым давлением. При необходимости прочистить отверстия выхода воздуха;

6. проверить омедненные электроды. Они должны иметь гладкую поверхность без задиров, при необходимости зачистить шкуркой. Максимальный вылет электрода — 120 — 140 мм;

7. включить источник питания и установить режим;

8. зажечь дугу и, достигнув требуемой глубины, но не более диаметра электрода, начать процесс резки без возвратных движений. Рабочий вылет электрода должен находиться в пределах от 140 до 40 мм.

1.17.23. Угол наклона электрода к поверхности реза должен составлять 40 — 50°, чтобы обеспечить лучший выдув расплава и уменьшить науглероживание кромок реза.

1.17.24 Перед началом резки необходимо подобрать режим на пластинах. Ориентировочные режимы резки и строжки:

    Диаметр электрода, мм                        8            10
    Ток, А                                     300 - 350     380 - 450
    Напряжение, В                               44 - 48       44 - 48
    Давление воздуха, МПа (кгс/см2)            0,5 - 0,6     0,5 - 0,6
                                                (5 - 6)       (5 - 6)

1.17.25. После воздушно-дуговой разделки трещин (с целью их последующей заварки) на ответственных изделиях произвести зачистку для удаления науглероженного слоя, убедиться в отсутствии дефектов в виде шлаковых включений, окалины, следов меди, брызг расплавленного металла и т.п.

1.17.26. Во избежание непровара при разделке сквозных трещин перед последующей односторонней ручной сваркой необходимо обеспечить толщину металла под дном канавки с трещиной не более 2 мм. При двусторонней ручной сварке допустимая толщина металла под дном канавки 3 мм.

1.17.27. При организации работ по воздушно-дуговой резке и строжке необходимо руководствоваться требованиями по технике безопасности при сварочных работах, действующими на предприятии.

1.17.28. Учитывая, что струя воздуха способствует выносу расплавленных брызг металла на большое расстояние, необходимо перед началом работ поставить ограждения.

1.18. Пайка

1.18.1. Пайка — процесс образования соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, их смачивания припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации.

1.18.2. Пайка применяется при ремонте соединений деталей и узлов холодильных и дизель-генераторных установок рефрижераторного подвижного состава (медных, латунных и стальных трубопроводов между собой и со стальными фланцами и элементами конструкции, проводов кабельных изделий).

В соответствии с ГОСТ 19248-90 различают низкотемпературные припои (до 45 °C) и высокотемпературные (среднеплавкие — 450 — 1100 °C, высокоплавкие — 1100 — 1850 °C и тугоплавкие — более 1850 °C). Припои по составу подразделяют на оловянно-свинцовые, оловянные, кадмиевые, свинцовые, цинковые, алюминиевые, серебряные, медно-цинковые (латунные), медные, никелевые, марганцевые и др.; по способности к флюсованию — на флюсуемые и самофлюсующиеся; по виду полуфабриката — на пастообразные, порошковые, листовые, ленточные, трубчатые и др.

При пайке используют газопламенные горелки, паяльные лампы, паяльники, вакуумные печи с контролируемой атмосферой, высокочастотные установки, ванны (для пайки погружением в расплавы солей и припоя), лучевое оборудование, установки электроконтактного нагрева и др.

При ремонте рефрижераторных секций предпочтительным является способ газопламенной пайки.

1.18.3 Процесс пайки включает:

1. подготовку деталей;

2. сборку деталей с фиксацией требуемого зазора;

3. флюсование соединяемых поверхностей и нанесение припоя,

4. непосредственно пайку;

5. обработку соединения после пайки;

6. контроль паяных соединений.

1.18.4. Подготовка деталей состоит из механической зачистки поверхности от окалины и ржавчины металлической щеткой, шабером, абразивной шкуркой или другим инструментом, а при необходимости — травлением и обезжириванием.

Удаление оксидных пленок с соединяемых поверхностей производится травлением в водных растворах (10 — 20%-ных) соляной, серной или фосфорной кислоты при температуре 30 — 50 °C в течение 10 — 20 мин. Для травления алюминия и его сплавов применяют растворы едкого натра (50 — 160 г/л), меди — смесь азотной (180 г/л) и соляной (10 г/л) кислот. После травления детали многократно промывают, обезжиривают химическими растворителями, бензином, щелочными растворами, уайт-спиритом и т.д.

1.18.5. Детали при сборке должны быть надежно зафиксированы с помощью различных способов и приспособлений.

1.18.6. На прочность паяных швов существенно влияет размер паяльного зазора соединения. При его назначении следует учитывать изменение при нагреве. Для гарантированного заполнения паяльного зазора припоем его глубина должна составлять 3 — 5 толщин паяемого металла.

Размеры зазоров для наиболее распространенных сочетаний «паяемый металл — припой» приведены в табл. 1.42.

Таблица 1.42

При использовании активных паяльных флюсов требуется удаление их остатков из-за высокого коррозионного воздействия на основной металл и шов путем тщательной промывки в воде или растворителях.

1.18.7 Рекомендуемые для пайки флюсы приведены в табл. 1.43.

При низкотемпературной пайке в основном применяют канифоль (температура плавления 70 — 100 °C) или ее растворы в спирте или органических растворителях, хлористый цинк, соляную кислоту, хлористый аммоний.

При высокотемпературной пайке используют (в сочетании с медными, серебряными и железными припоями) прокаленную буру в виде порошка или пасты, замешанной на ацетоне с добавками вазелина. Для пайки конструкционных и нержавеющих сталей, жаропрочных сплавов, меди и ее сплавов, латуни рекомендуются также флюсы, приведенные в табл. 1.44.

1.18.9. Составы и области применения оловянно-свинцовых припоев приведены в табл. 1.46, медно-цинковых — в табл. 1.47, медно-фосфористых — в табл. 1.48 и серебряных — в табл. 1.49. В обозначении марок припоев буквы означают: Ср — серебро, Кд — кадмий, Ц — Цинк, Су — сурьма, М — медь, Ф — фосфор, О — олово, С — свинец. Цифры после букв показывают содержание в процентах основных элементов в припое в последовательности, соответствующей расположению в обозначении указанных выше букв, следующих после буквы П (припой).

1.18.10. Пайка углеродистых сталей особых затруднений не вызывает и может быть выполнена любым из известных способов. Припои, содержащие фосфор, применять из-за охрупчивания шва в ответственных соединениях не рекомендуется. Высокое содержание графита в чугуне затрудняет пайку из-за его плохой смачиваемости.

Алюминий и его сплавы паяют с применением реактивных флюсов на основе хлористых солей цинка, олова, аммония и фтористых солей натрия, калия или лития, а также органических флюсов на основе фторборатов кадмия, цинка или аммония. Пайку алюминия можно вести и без флюса.

1.18.11. Дефекты паяных соединений (непропай, трещины, поры, раковины, включения) выявляют внешним осмотром, испытанием на плотность, нагружением, выборочным определением механических свойств соединений. Ответственные соединения контролируют электромагнитными, рентгеновскими и акустическими методами, металлографическими исследованиями и коррозионными испытаниями.

1.19. Сварка чугуна

1.19.1. Чугун — конструкционный материал, содержащий более 1,7% углерода, имеет хорошие литейные свойства, малый коэффициент линейного расширения, пониженную чувствительность к концентраторам напряжения, высокую износостойкость.

Чугуны подразделяют на белые, серые, ковкие и высокопрочные.

Белый чугун имеет высокую твердость, плохо обрабатывается режущим инструментом и практически сварке не подвергается. Серые чугуны при определенных условиях удовлетворительно свариваются и хорошо поддаются механической обработке.

1.19.2. Сварочные или наплавочные процессы выполняют с расплавлением основного металла (сварка), либо без него (пайко-сварка, пайка). Их делят на две основные группы: к первой относятся процессы, в которых наплавленный металл имеет структуру чугуна с заданными свойствами; ко второй — процессы, в которых наплавленный металл является сплавом с высоким содержанием никеля, меди, высоколегированной или углеродистой стали. В первом случае применяют сварку с предварительным нагревом. При исправлении небольших дефектов рекомендуется газовая сварка, обеспечивающая условия образования структуры серого чугуна. При заварке крупных дефектов применяют ручную дуговую сварку с использованием чугунных электродов или механизированную сварку порошковой проволокой.

1.19.3. Сварка чугуна может быть горячей, низкотемпературной и холодной.

Горячую сварку применяют при ремонте деталей ответственного назначения. Высокий предварительный или сопутствующий подогрев чугуна до температуры 600 — 650 °C и замедленное охлаждение дают возможность получать сварные соединения, мало отличающиеся по прочности и плотности от основного металла.

Низкотемпературную (полугорячую) сварку выполняют дуговым и газопламенным способами при местном или полном нагреве детали до температуры 300 — 400 °C. При заварке дефектов на краях небольших деталей достаточен подогрев до температуры 150 — 200 °C.

Холодную сварку осуществляют без предварительного подогрева детали. Этим способом восстанавливают крупногабаритные изделия из серого чугуна, подогрев которых затруднен (блоки дизелей, детали компрессоров и др.). Этот вид сварки в основном выполняют дуговым способом с применением электродов из цветных сплавов, порошковой проволоки, чугунных прутков, а также стальных электродов.

1.19.4. Подготовка кромок под сварку должна выполняться механическим способом; при горячей газовой сварке разрешается разделывать дефектные места газовой горелкой.

1.19.5. Технология горячей сварки предусматривает подогрев и медленное охлаждение. Подогрев должен выполняться равномерно до температуры 600 — 650 °C со скоростью 20 — 100 °C/ч (появление темно-красного свечения) без сквозняков.

1.19.6 Горячая сварка подразделяется на:

1. газовую с применением чугунных прутков;

2. дуговую плавящимися электродами со стержнем из чугунных прутков;

3. дуговую угольным электродом с применением чугунных прутков;

4. механизированную порошковой проволокой марок ПП-АНЧ-2 и ППЧ-3М.

1.19.7. Сварочный ток устанавливается в зависимости от диаметра электродов. Ориентировочные значения тока приведены в табл. 1.50.

Таблица 1.50

1.19.8. Газовую сварку чугуна горячим способом производят ацетилено-кислородным пламенем с использованием универсальных горелок типов Г2, Г3 и их прототипов. Разрешается применение газов — заменителей ацетилена. Для сварки используют специальные горелки типа ГЗУ, которые комплектуют наконечниками на один номер больше, чем при ацетиленокислородной сварке. Сварку производят нормальным пламенем или с небольшим избытком ацетилена.

1.19.9. Небольшие детали нагревают до температуры 300 — 400 °C, более крупные — до 500 — 700 °C в зависимости от толщины стенок, жесткости конструкции и размера дефекта.

1.19.10. В качестве присадочного металла используют чугунные прутки диаметром 6 — 12 мм и длиной 400 — 700 мм. Рекомендуются следующие номера наконечника горелки и диаметра прутка:

Площадь дефекта, см2 .................. 5 5 — 20 20 — 30 Более 30

    Номер наконечника горелки ............. 5     6         6         7

    Диаметр присадочного прутка, мм ....... 6   6 - 8     8 - 10     12

1.19.11. При горячей сварке обязательно применение порошковых флюсов, состав которых приведен в табл. 1.51.

Таблица 1.51