+7 (495) 963-96-25

+7 (495) 964-16-58

Когда не горит дуга– горят ваши деньги

личный кабинет

корзина 0 товаров

Технические щётки для обработки сварных швов с применением метода поверхностно-пластического деформирования

10.02.2015

Применение технических щёток для обработки поверхности сварного шва с применением метода поверхностно-пластического деформирования (ППД) имеет ряд преимуществ перед другими способами обработки поверхности сварного шва.

1.    Влияние на товарный вид поверхности шва.

Не секрет, что внешний вид сварного шва очень сильно влияет на клиента в части оценки качества изделия. Шов, который был обработан абразивом, очень часто оценивается, как попытка завуалировать дефекты – т.е. вызывает такую же реакцию, как и перекрашенный автомобиль. Обработка поверхности сварного шва  техническими щётками свободно от такого восприятия.

2.   Улучшение прочностных характеристик.

Состояние поверхности шва после механической или термической обработки деталей может оказывать влияние на прочностные характеристики изделия. Следы от инструмента, остающиеся на поверхности металла после механической обработки, работают как концентраторы напряжений. Физико-химические изменения в поверхностных слоях металла после механической, химической или термической обработок способны существенно влиять на сопротивление металла усталости, как положительно, так и отрицательно.

2.1.    Коррозионная стойкость.

Внешний осмотр поверхности образцов после коррозионных испытаний показал, что поверхность сварного шва после обработки абразивом полностью покрыта слоем продуктов коррозии бурого цвета (ржавчиной) и имеющим плохое сцепление с поверхностью. А поверхность сварного шва, обработанного методом ППД щётками Osborn, окисляется значительно меньше, а также сохраняет первоначальный металлический блеск. Таким образом, при обработке сварного шва абразивным инструментом, замедления растворения основного металла в процессе коррозии не наблюдается.

2.2.    Остаточные напряжения.

Усталостная прочность сварных соединений как правило часто ниже, чем у сплошных изделий. Для повышения усталостной прочности в этих случаях  обычно применяют, как правило, поверхностный наклёп. Разновидностью наклёпа является ППД металлическими щётками, как наиболее простое и распространённое технологическое средство повышения ресурсных характеристик изделий. Положительное действие ППД объясняется главным образом появлением сжимающих остаточных напряжений в сварном шве. На Рис. 1 и 2 показано распределение остаточных напряжений в пластине и зоне сварного шва в зависимости от типа обработки поверхности: без обработки, обработки абразивным кругом и обработки металлической щёткой Osborn.

image002.jpg

2.3.    Концентраторы напряжения.

Сварные изделия очень часто подвергаются последующей механической обработке с целью удаления усиления шва или получения ровной поверхности без усилений и подрезов. Под действием режущего инструмента происходит разрушение зёрен металла, часть которых срезается, а часть отрывается. Межзёренный характер разрушения ослабляет их границы и приводит к появлению в поверхностном слое т.н. «пустот» и к многочисленным пограничным микротрещинам. Также к поверхностным дефектам в результате механической обработки можно также отнести направленные следы режущего инструмента.  После точения и шлифования поверхности детали основное влияние на усталостную прочность оказывают риски от режущего инструмента. Так на полированном образце из титанового сплава ВТ9 след (риска) от обработки глубиной 0.3 мм снижает предел его выносливости от 440 МПа до 340 МПа. Поверхностные слои металла изделия определяют прочность ещё и потому, что они при распространённых типах напряжённого состояния (кручение, изгиб) испытывают максимальное напряжение от приложенных внешних нагрузок. В результате упрочнение поверхности является действенной мерой повышения усталостной прочности изделия. В результате обработки поверхности изделий методом ППД щётками также ещё  сглаживает резкие переходы (риски) от обработки металлорежущим инструментом и тем самым уменьшает действие концентраторов напряжения.

3.    Экономические аспекты.

Применение вращающихся щёток Osborn со специальным жгутом для обработки сварных швов позволяет зачистить поверхность в углублениях ячеистой поверхности шва. Проволочный жгут, разработанный специально для обработки поверхности швов, свободно проникает во все неровности. Это исключает удаление усиления сварного шва  механическим или абразивным инструментом и тем самым отпадает необходимость в удалении до 30% металла шва, в итоге  экономится до 30% времени сварки.

3.1.    Снижение запылённости.

В результате отказа от использования абразивного инструмента уменьшаются вредные производственные факторы, в первую очередь запылённость помещения, и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия работы персонала. Как следствие сокращается текучесть кадров и снижаются расходы на выполнение требований подразделений охраны труда и техники безопасности.

3.2.    Визуальный и измерительный контроль.

Визуальный и измерительный контроль является одним из методов неразрушающего контроля оптического вида. ВИК заключается в получении первичной информации о контролируемом изделии при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов и средств измерений. Как правило, все сварные соединения контролируют внешним осмотром независимо от других  контрольных операций. Это во многих случаях достаточно информативно, наиболее дёшево и оперативно. Визуальный метод контроля позволяет обнаружить несплошности, отклонения размера и формы от заданных параметров более 0,1 мм при использовании лупы до 10х. во всех сомнительных случаях допускается применение луп с увеличением до 20х. Перед контролем сварной шов и околошовная зона на расстоянии не менее 20 мм  с обоих сторон от шва и с 2-х сторон должна быть очищена от ржавчины, окалины, грязи, краски, масла, брызг металла и других загрязнений. Для выполнения этого требования хорошо подходят проволочные технические щётки. Отдельные Руководящие документы требуют проводить зачистку до металлического блеска. ВИК выявляет после окончания сварки или на отдельных её этапах следующие поверхностные дефекты: трещины, раковины,  поры, свищи, подрезы, прожоги, наплывы, грубую чешуйчатость, западания между валиками, непровары и др., а также отклонения геометрических размеров шва от требованиям, установленных стандартами. Не своевременно проведённый ВИК приводит к дополнительной потере времени и непредусмотренным расходам, повторному проведению неразрушающих методов контроля, а иногда к тому, что контроль уже технически неосуществим.

4.    Проволочные технические щётки, наиболее часто применяемые для обработки сварных швов.

Широкие (13 мм шириной) со жгутом общего назначения, проволока 0,50 мм
Размер Код Посадочное отверстие Примечание: Все упаковки по 12 шт.
ф 115  0422-631 151 Резьба М14
ф 115  0202-631 151 Посадка 22,2 мм
ф 125  0222-631 151 Посадка 22,2 мм
ф 150  0202-641 151 Посадка 22,2 мм
ф 178  0202-653 151 Посадка 22,2 мм

Широкие (13 мм шириной) со жгутом общего назначения, проволока 0,80 мм
Размер Код Посадочное отверстие Примечание: Все упаковки по 12 шт.
ф 178  0202-653 181 Посадка 22,2 мм
Широкие (13 мм шириной) со специальным жгутом для сварных швов, спец. проволока Osborn 0,63 мм
Размер Код Посадочное отверстие Примечание: Все упаковки по 12 шт.
ф 150  9906-026 249 Посадка 22,2 мм
ф 165  9886-026 039 Посадка 22,2 мм
ф 178  9906-026 551 Посадка 22,2 мм
Узкие (6 мм шириной) со специальным жгутом для сварных швов, спец. проволока Osborn 0,50 мм
Размер Код Посадочное отверстие Примечание: Все упаковки по 12 шт.
ф 115  2906-026 501 Резьба М14
ф 125  0002-626 251 Посадка 22,2 мм
ф 150  9906-026 501 Посадка 22,2 мм
ф 165  0002-626 061 Посадка 22,2 мм Для электродов с рутиловым покрытием, 60 жгутов
ф 171  9706-026 904 Посадка 22,2 мм Для электродов с основным покрытием, 76 жгутов
ф 178  9706-026 051 Посадка 22,2 мм Для электродов с целлюлозным покрытием, 48 жгутов


Для гарантированного эффекта зачистки сварных швов до металлического блеска необходима линейная скорость близкая к 80 м/с. При скоростях ниже 75 м/с возникновение металлического блеска зависит от множества других факторов. Низкокачественные щётки и недостаточная линейная скорость являются основной предпосылкой для внедрения шлака в основной металл.

Выбор скорости вращения в зависимости от диаметра щётки
Диам. УШМ Скорость вращения об/мин Диаметр щётки (мм)
100 115 125 150 165 171 178
мм Линейная скорость обработки сварного шва  (м/с)
230 6000 31,4 36,13 39,27 47,12 51,83 53,72 55,92
6500 36,63 42,15 45,81 54,98 60,47 62,67 65,24
7000 36,63 42,15 45,81 54,98 60,47 62,67 65,24
180 7500 39,25 45,16 49,09 58,9 64,79 67,15 69,9
8000 41,87 48,17 52,36 62,83 69,11 71,63 74,56
8500 44,48 51,18 55,63 66,76 73,43 76,1 79,22
125 10000 52,33 60,21 65,45 78,54 86,46 89,53 93,2
10500 54,95 63,22 68,72 82,46 90,71 94,01 97,86
11000 57,57 66,23 71,99 86,39 95,03 98,49 102,52
11500 60,18 69,24 75,27 90,32 99,35 102,96 107,18
12000 62,8 72,25 78,54 94,25 103,67 107,44 111,84
12500 65,42 75,27 71,71 98,17 107,99 111,92 116,5
         Оптимальное сочетание диаметра щётки и скорости вращения
         Качество зачистки под вопросом

Материалы фирмы «Osborn International» В подготовки статьи были использованы:

  1. «Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений» В.А. Винокуров, Москва, Машиностроение, 1973 г.
  2. «Сварка в машиностроении», справочник, том 3, под редакцией В.А. Винокурова, Москва, Машиностроение, 1979 г.
  3. «Сварка стальных газопроводов и газового оборудования в городском коммунальном хозяйстве и энергетических установках» Руководящий документ РД 01-001-06

Назад к списку новостей