Розробити технологічний процес збирання і зварювання столу верстатного

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розробити технологічний процес збирання і зварювання столу верстатного



1. Характеристика конструкції

зварювання технологічний верстатний

Верстатний стіл застосовується для розміщення деталі на столі і надання їй однозначного положення відносно системи координат або виконавчих органів верстата.

Конструкція повинна забезпечувати надійне закріплення заготовки, достатню жорсткість та вібровитривалість при екстремальних умовах механічної обробки, мінімальні витрати часу на установку і зняття деталі. Ефективність використання верстатного столу, при безумовному виконанні технічних умов, залежить від технологічності конструкції, оптимального співвідношення експлуатаційних і ремонтних витрат.

База для стола - листова сталь товщиною 3 мм,

Вихідні дані: Матеріал - сталь 10,

Каркас - профіль 60Х60Х2 мм

Габаритні розміри: висота - 804 мм, ширина - 600 мм, довжина -1200 мм

Рисунок 1. Верстатний стіл

2. Фізико-хімічні і механічні властивості матеріалу

Марка сталі 10 (замінники 08, 15, 08 кп)

Клас: Сталь конструкційна вуглецева якісна

Використання в промисловості: деталі, що працюють при температурі від -40 до 450°С, до яких пред'являються вимоги високої пластичності, після химіко-термічної обробки - деталі з високою поверхневою твердістю при невисокій міцності серцевини.

Серед різноманіття різних сталей приділимо увагу конструкційній вуглецевій групі матеріалів. Сталь 10 відноситься до якісних металів, застосовується при виготовленні різних механізмів і конструкцій. Особливості Ст. 10 полягають у відносно невеликій концентрації вуглецю в складі. За рахунок цього істотно підвищується міра зварюваності.

Хімічний склад

У багато саме хімічний склад визначає основні властивості металу Ст 10. Група конструкційних сталей характеризується тим, що в склад включається невелика кількість легуючих елементів. До інших особливостей віднесемо наступні моменти:

1. Основних елементом прийнято рахувати вуглець, оскільки навіть невелика зміна концентрації приводить до істотного підвищення або падіння твердості, міцності або міри зварюваності. У даному випадку показник концентрації складає 0,07-0,14%.

2. У склад включається досить велике кількостей кремнію 0,17-0,37%. Ще є і магній в концентрації 0,35-0,65%.

3. Метал представлений поєднанням і інших хімічних елементів, у тому числі і шкідливих. Їх концентрація менше 0,4%.

Більш всього у складі даного металу заліза. Хімічний склад контролюється згідно зі встановленими нормами в ГОСТ.



Таблиця 2.1. Хімічний склад металу конструкції

Хімічний склад в% сталі марки 10
C	0,07 - 0,14
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,35 - 0,65
Ni	до 0,25
S	до 0,04
P	до 0,035
Cr	до 0,15
Cu	до 0,25
As	до 0,08
Fe	~98

Основні властивості

Сталь 10 (ГОСТ визначає концентрацію всіх хімічних елементів і наявність певних характеристик) відноситься до групи конструкційних вуглецевих металів. Широка сфера застосування матеріалу пов'язана з особливими експлуатаційними характеристиками:

1. Хороша пластичність, що дозволяє застосовувати їх для виробництва штампованих деталей. Для випуску великої кількості продукції часто застосовується технологія холодного штампування.

2. Хороша міра зварюваності матеріалу. Вживання зварювального апарату не вимагає попереднього нагріву заготівки. Процес зварки може проводиться при вживанні різних технологій. Отримуваний шов характеризується відмінною міцністю і надійністю, додаткова термічна обробка не потрібна.

3. Структура характеризується хорошою корозійною стійкістю. Варто враховувати, що ця сталь не відноситься до групи нержавіючої сталі, оскільки в склад не включається велика кількість хрому або інших легуючих елементів. Стійкість до вологи істотно розширює сферу застосування матеріалу, проте поверхня може реагувати на дію деяких кислот і інших хімічних елементів.

4. Варто враховувати і низьку теплостійкість. Саме тому ст10, характеристики якої визначають широке поширення в машинобудівної області, не можна застосовувати при виготовленні деталей, які схильні до активного зносу. Дуже сильний нагрів може привести до істотного погіршення експлуатаційних характеристик. Наприклад, нагріваючи на момент тертя стає причиною зниження зносостійкості, а також твердості поверхні.

5. Є можливість провести обробку різанням. Ця властивість також вказується в ГОСТ 1050-88. Заготовки з даної сталі легко обробляти на верстатах і ручних інструментом.

6. Високу межу витривалості визначає вживання матеріалу при виготовленні відповідальних деталей, які призначені для тривалої роботи.

7. Прокалюваня дозволяє також істотно розширити сферу застосування деталей, що виготовляються.

Механічні властивості сталі 10

Для поліпшення основних якостей проводиться термообробка стали 10. Вона дозволяє істотно підвищити твердість поверхні. Процес термічної обробки може привести до того, що структура стає крихкою. Саме тому наступний крок полягає у відпустці для зниження внутрішньої напруги. Охолоджування заготівки проводиться на відкритому повітрі або у воді, а також маслі. Останнім часом найчастіше використовується масло, оскільки рівномірне охолоджування дозволяє понизити вірогідність появи серйозних дефектів у вигляді окалини і структурних тріщин.

Щільність якісної вуглецевої сталі 10 складає 7800 - 7870 кг/м3.

Питома вага: 7856 кг/м3

Твердість матеріалу: HB 10 ^-1 = 143 МПа

Температура критичних крапок: Ac₁ = 732, Ac₃(Ac_m) = 870, Ar₃(Arc_m) = 854, Ar₁ = 680

Зварюваність матеріалу: без обмежень, окрім деталей після химіко-термічної обробки. Способи зварки: РДС, АДС під флюсом і газовим захистом, КТС.

Таблиця 2.2. Механічні властивості метлу сталь 10

Механічні властивості сталі 10
ГОСТ	Стан постачання, режим термообробки	ув(МПа)	д5 (%)	НВ, не більше
8731-87	Труби гарячедеформовані термооброблені	355	24	137
8733-87	Труби холодно- і теплодеформовані термооброблені	345	24	137

Примінення сталі Ст. 10

Марка стали 10 вельми поширена унаслідок низької вартості і високих експлуатаційних якостей. На виробничі лінії вона поставляється у вигляді прокату, листів, пакувань і інших різновидів заготовок.

До особливостей сфери застосування віднесемо наступні моменти:

1. Деталі, що виготовляються, можуть експлуатуватися при температурі від -40 до 450 градусів Цельсія. До створюваних заготовок пред'являються високі вимоги пластичності.

2. Термічна обробка дозволяє отримати заготівки з високою твердістю поверхневого шару і низької міцності серцевини, яка характеризується пластичністю. Подібні якості більш всього личать для валів і інших виробів, утворених тілами обертання.

3. Матеріал часто застосовується при створенні казанів високого тиску або трубопроводів, гвинтів або електричних нагрівачів, листів з високою корозійною стійкістю.

2.1 Зварюваність сталі марки Ст10

Оцінка зварності матеріалу

Зварюваність - це властивість металу утворювати при встановленій технології зварювання, з'єднання, яке відповідає експлуатаційним вимогам конструкції.

Отже на зварюваність мають вплив три основні, поєднані між собою поняття: технологічна, металургійна і конструкційна зварюваності.

Металургійну зварюваність визначають властивості використаного матеріалу, які в свою чергу залежать від його хімічного складу, кристалічної структури, наявності фазових змін також макро- і мікроструктури. На металургійну зварюваність впливають також нерівності і внутрішні дефекти матеріалу, що виникли перед і під час процесу зварювання.

Технологічна зварюваність визначається впливем застосованого методу зварювання, застосованими параметрами (залежно від методу зварювання), способу підготовки країв основного матеріалу, послідовність окремих швів, а також теплова обробка в процесі і після зварювання.

Конструкційна зварюваність залежить від виду виконуваної конструкції, її жорсткості/негнучкості, товщини застосованого матеріалу та виду передбачених з'єднань.

За зварюваність сталі, підрозділяють на чотири групи:

Добре зварювані сталі - це низьковулецеві та низьколего-вані сталі, які не гартуються та зварюються без обмежень, незалежно від товщини металу, конфігурації швів і жорсткості конструкції в широкому інтервалі режимів зварювання. Для низьколегованих сталей з вмістом вуглецю більше 0,16%, товщині понад 25 мм і жорсткій конструкції необхідний попередній підігрів до 100-150°С;

Задовільно зварювані сталі - це вуглецеві сталі з вмістом вуглецю від 0,22% до 0,30% і низьколеговані сталі з вмістом вуглецю від 0,14% до 0,22%. Такі сталі зварюються при температурі довкілля не нижче + 5°С і товщині металу не більше 20 мм. Вироби з металів більшої товщини і при жорсткій конструкції потребують попереднього підігріву до температури 100-150°С. Задовільно зварювані сталі не схильні до утворення холодних тріщин при правильному виборі режиму зварювання;

Обмежено зварювані сталі - це вуглецеві сталі з вмістом вуглецю від 0,3% до 0,4%, низьколеговані й середньовуглецеві з вмістом вуглецю від 0,22% до 0,30%. Такі сталі схильні до утворення гартованих структур і зварюються з попереднім або супровідним підігрівом при температурі 150-350° С, який знижує швидкість охолодження металу шва та утворює відносно м'яку мікроструктуру. При зварюванні виробів складної конфігурації й великої жорсткості необхідний загальний підігрів до температури 200-450°С. Після зварювання обов'язково проводять високий відпуск при температурі 650°С, а для відповідальних виробів рекомендують термообробку;

Погано зварювані сталі - це середньолеговані (від 3 до 6% легуючих елементів), середньовуглецеві та високовуглецеві сталі з вмістом вуглецю понад 0,22%. Такі сталі гартуються при зварюванні і тому виконують попередній та супровідний підігрів до температури 200-500°С із наступною термообробкою за режимами для даної марки сталі.

Найпоширеніший спосіб оцінки зварності (оцінка схильності до утворення тріщин) - розрахункове визначення вуглецю С_екв. Існує дуже багато виразів для обчислення його величини, які відрізняються коефіцієнтами при концентраціях легувальних елементів. На практиці еквівалентний вміст вуглецю С_екв. Найчастіше підраховують відповідно до рекомендації Міжнародного інституту зарювання:



С_{екв =} С +Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5, %

Сталі, в яких С_екв. не більше 0.40, вважають несхильними до холодних тріщин при зварюванні, а при більших його величинах - потенційно схильними до їхнього утворення.

Якість конструкційної сталі визначається корозійною стійкістю, механічними властивостями та здатністю до зварювання. За своїми механічними характеристиками сталь поділяються на декілька груп: звичайна сталь, високої та підвищеної міцності.

Основні властивості сталі безпосередньо залежать від хімічних елементів, що входять до складу сплаву і технологічних особливостей виробництва.

Одне з найважливіших переваг даної марки - це відмінна зварюваність. Сталь Ст10 не схильна до відпускної крихкості, зварювання - без обмежень, окрім деталей після химіко-термічної обробки. Сталь дозволяє використовувати автоматичні дугові і ручні способи зварювання, а також контактно-точковий і електрошлаковий методи.

3. Вибір способу зварювання

Спосіб зварювання вибирається відповідно до протяжності зварних швів, конфігурації та положення зварювання, тому доцільно використовувати ручне дугове зварювання. До основних переваг відносять простоту реалізації, простоту обладнання, можливість зварювання в різних просторових положеннях. До недоліків: мала продуктивність, залежність якості від кваліфікації зварника.

Так як, дана марка сталі має добру зварюваність, то для виготовлення конструкції можна застосувати велику кількість способів зварювання, але найбільш економічно обґрунтованим є ручне дугове зварювання.

Ручнем (електро) дуговем звамрювання - технологічний процес отримання нероз'ємного з'єднання, при якому довжина дуги, подача електрода зі швидкістю його розплавлення та переміщення уздовж зварюваних кромок відбувається вручну. Ручне дугове зварювання - джерелом енергії є електрична дуга.

Рисунок 3.1. Сутність сучного дугового зварювання



3.1 Вибір параметрів режиму зварювання

Режимом зварювання називають основні показники, що визначають процес зварювання, які встановлюються на основі вихідних даних і виконаються для отримання зварного з'єднання необхідної якості, розмірів, форми встановлених проектом. До цих показників при ручного дугового зварювання відносяться: марка електрода, його діаметр, сила і рід зварювального струму, полярність при постійному струмі, число шарів в шві.

Для визначення режиму зварювання використовують вихідні дані:

- Марку і товщину основного металу;

- Протяжність і форму зварних швів;

- Положення швів в просторі.

В залежності від марки зварюваного металу і його товщини підбирають тип і марку електрода.

Діаметр електрода вибирається залежно від положення зварювання і товщини металу.

Для зварювання даної конструкції вибираємо діаметр електрода рівним 2 або 3 мм.

Важливою характеристикою режиму зварювання є сила зварювального струму, яку можна визначити за формулою:

І св. = K * d ел.,

Де k - коефіцієнт, що застосовується в залежності від діаметра електрода.

D е. - Діаметр електрода, таким чином:

Iсв. = (35 - 40) 3 = 110 - 120 A., приймаємо силу зварювального струму 120 А.

Рід струму і полярність визначають залежно від застосовуваних для зварювання електродів.

Так для зварювання проектованої конструкції вибираємо електроди типу Е-50А, марки УОНИ 13/55 з основним покриттям, струм встановлюємо постійний зворотної полярності.

При ручного дугового зварювання напруга на дузі вибираємо в межах 18 - 22 В.

Швидкість зварювання повинна бути рівною швидкості плавлення електрода. Всі встановлені параметри зведемо в таблицю 3.1

Таблиця 3.1. Параметри режиму зварювання для виготовлення конструкції

Діаметр електрода, мм	Сила зварювального струму, А	Рід струму, полярність	Тип і марка електрода	Джерело живлення дуги
3	110-120	постійний, зворотної полярності	Э-50А, УОНИ-13/55 -	Інвертор

Зварювання виробу при встановленому режимі зварювання забезпечує отримання якісної зварної конструкції, без дефектів, таких як тріщини, непровари, пропали, які, як правило, виникають внаслідок порушення режимів зварювання.

3.2 Вибір зварювальних матеріалів

Для зварювання сталей електроди виготовляють із сталевого зварювального дроту за ГОСТ 2246-70, яким передбачено 75 її марок. З них шість виготовляють з низьковуглецевої, 30 ? з легованої і 39 ? з високолегованої сталі. Всі вони мають обмежений вміст вуглецю, сірки і фосфору. Дугове зварювання стрижнями із сталевого дроту (голими електродами) не застосовують через нестійке горіння дуги і велике насичення металу шва киснемо і азотом повітря. Для підвищення стійкості горіння дуги і захисту розплавленого металу від взаємодії з повітрям на електродні стрижні наносять так звані товсті, або якісні, покриття. Їх складовими, крім стабілізуючих і клейких (рідке скло), є шлако- і газоутворювальні речовини і розкислювачі. Для одержання наплавленого металу спеціального складу і властивостей вони містять також різні легуючі елементи. До стабілізуючих належать різні сполуки лужних (калію, натрію) і лужноземельних (кальцію) металів, які в дузі легше іонізуються, ніж кисень і азот повітря, і цим поліпшують стійкість горіння дуги.

Шлакоутворювальними речовинами є оксиди й інші сполуки, які вносять в покриття у вигляді мінералів (кремнезему, мармуру) і руд (титанової, манганової). Під час плавлення покриття вони утворюють шлаки, які покривають краплини З електродного металу в дузі і зварювальну ванну на металі шва і цим захищають розплавлений метав від азоту і кисню повітря. Після остигання металу шва і шлаку шлакова кірка легко відділяється від поверхні шва.

Для газового захисту в електродні покриття вносять різні органічні сполуки, наприклад електродну целюлозу, які під час згоряння утворюють навколо дуги захисні гази ? оксиди вуглецю, водень ? і цим захищають розплавлений метав від взаємодії з повітрям.

Легуючими елементами є хром, манган, вольфрам, молібден. В електродні покриття їх вносять тоді, коли електроди призначені для зварювання легованих сталей, одержання стійких до спрацювання наплавок тощо. Розкислювачі та легуючі елементи вносять у покриття переважно у вигляді феросплавів.

За хімічним складом електродні покриття поділяють на кислі й основні. В шлаках кислих покриттів переважають кислотні оксиди. У покриття цих електродів входять манганова і титанова руди у вигляді концентратів, рутил (в якому понад 90% двооксиду титану), польовий шпат, граніт тощо, а також газоутворювальні речовини і розкислювачі, скріплені рідким склом. Електроди з кислим покриттям використовують для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей. Найліпші зварювальні властивості, як хорошу стабільність дуги, можливість здійснювати зварювання як на постійному, так і змінному струмі, якісне формування металу шва і легке відділення від нього шлакової кірки тощо, мають електроди з рутиловим покриттям.

Крім шлакоутворювальної та стабілізуючої дії мармур створює навколо дуги ще і газовий захист.

В даному випадку такими електродами є електроди типу Е50А марки УОНІ13/55.

Це електроди з фтористокальцієвим покриттям, що мають в якості основи фтористий кальцій (плавниковий шпат) і карбонати кальцію (мармур, крейда).

Хімічний склад електродів наведено в таблиці 3.2.

Зварювання цими електродами забезпечує отримання зварного з'єднання із заданими механічними властивостями.

Таблиця 3.2. Хімічний склад електродів марки УОНІ 13/55, %

Мармур	Плавиковий шпат	Кварцовий пісок	Феромарганець	Феросилиций	Феротитан
Вміст елементів в%
51	15	9	5	5	15

Зварювальний шов, утворений електродами «УОНИ-13/55», має такі механічні характеристики:

межа текучості, МПа - 420;

межа міцності, МПа - 540;

відносне подовження, % - 22;

Метал, наплавлений даними електродами, має мінімальний вміст кисню та азоту, хорошу стійкість проти утворення кристалізаційних тріщин і старіння, високими показниками ударної в'язкості, як при позитивних, так і при негативних температурах. Тому ці електроди призначені для зварювання особливо відповідальних конструкцій з вуглецевих і низьколегованих високоміцних сталей. Придатні для зварювання у всіх просторових положеннях.

3.3 Вибір зварювального обладнання

1. Для ручного дугового зварювання в основному використовують спеціальні обладнані кабінки, так звані зварювальні пости так як у мене конструкція невеликих розмірів я використовував стаціонарний зварювальний пост.

2. Важливою умовою отримання зварного шва високої якості є стійкість процесу зварювання. Це залежить від зварювального обладнання, а в першу чергу від джерела живлення дуги. Для цього вони повинні забезпечувати збудження з стабільне горіння дуги.

Вибір зварювального обладнання виконується відповідно до вибраних способів зварювання з урахуванням забезпечення заданих режимів зварювання. Основними критеріями для вибору раціональних типів обладнання є:

ь технічна характеристика, що найбільше відповідає режимам зварювання вибраним у розроблюваному техпроцесі;

ь найбільша експлуатаційна надійність і простота обладнання;

ь найбільший коефіцієнт корисної дії і наименьше споживання енергії під час роботи;

ь найменші габарити, що зумовлюють мінімальну площу при розміщенні для роботи;

ь найменша маса і мінімальна вартість.

Для підбору сучасних раціональних типів обладнання, що відповідають переліченим ознакам, необхідно користуватися даними найновішої довідкової та інформаційної літератури, проспектами та каталогами-довідниками, в яких наводяться описи, технічні характеристики і вартість зварювального обладнання.

Вибір джерел живлення

Зварювальні апарати бувають різних типів, і вибір відповідного приладу буде залежати від вимог зварника і умов експлуатації. Зварювальні апарати розрізняються в першу чергу конструктивно. Найпоширеніший і дешевий варіант - трансформатор. Його переваги - це доступна ціна і велика потужність. До недоліків відносяться труднощі в розпалюванні дуги, сильні скачки напруги при роботі, великі габарити і вага апарату. Такий трансформатор вважається не найкращим вибором для домашнього господарства.

Хорошою альтернативою зварювального трансформатора є інверторний апарат. За рахунок використання силової напівпровідникової схеми замість потужного трансформатора, такі зварювальні апарати мають невеликі розміри і вагу. Також перевагою такого приладу є легке розпалювання дуги (яка горить стабільно і рівно, не розбризкуючи метал), плавне регулювання струму і відсутність різких стрибків напруги при роботі приладу, що ідеально підходить для домашнього використання і ніяк не відіб'ється на роботі електролічильника та вхідних автоматів. Головним недоліком такого вибору є його вартість - він обійдеться практично в два рази дорожче трансформатора, також такі апарати можуть бути чутливі до рівня напруги в мережі.

Я обираю для виконання данної роботи зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd (рис. 3.2).

Рисунок. 3.2. Зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd

Зварювальний апарат інверторного типу Limex IZ-MMA 255rd призначений для ручного дугового зварювання в режимі ММА металевих виробів.

Зварювання здійснюється на постійному струмі металевими плавкими електродами для постійного і змінного струму з основним, рутиловим, целюлозним, кислим, змішаного типу та іншими видами покриттів діаметром 1,6-5,0 мм.

Область застосування зварювального апарату інверторного типу Limex IZ-MMA 255rd досить широка. Ця модель може використовуватися як в стаціонарних, так і в польових умовах в складі мобільних комплексів, які забезпечені бензиновою або дизельною мініелектростанцією відповідної потужності (на виробництві, станціях технічного обслуговування автомобілів, будівельних майданчиках, дачі, у гаражі, селі, городі і т.д.).



Таблица 3.3. Характеристики зварювального інвертора Limex IZ-MMA 255rd

Напруга, В	150-240
Частота струму, Гц	50
Максимальна споживана потужність, кВА	5,3
Напруга холостого ходу, В	70
Діапазон регулювання зварювального струму, А	20-255
Тривалість вмикання (ТВ) на максимальному струмі, %	60
Зварювальний струм при 100% ТВ, А	198
Діаметр електрода, що використовується, мм	1,6-5,0
ККД, %	85
Коефіцієнт потужності	0,93
Клас ізоляції	F
Клас захисту	IP21S
Цифровий дисплей	+
Пластиковий кейс	-
Електродотримач, А	500
Довжина кабелю електродотримача, м	2,0
Довжина кабелю затиску «маса», м	1,5
Переріз кабелю, мм2	35
Габарити упаковки, мм	330х195х230
Вага нетто / брутто, кг	4,5/5,0

Сучасна конструкція зварювального апарату інверторного типу, заснована на передових інверторних технологіях, дозволяє навіть зварювальникові, який не має високої кваліфікації, швидко та без зайвих питань отримати надійне зварювальне з'єднання.

Інвертори ТМ «Limex» виконані на основі силових транзисторів Toshiba і конденсаторів Nichicon японського виробництва.

Високоякісний комплект необхідних аксесуарів: електродотримач на 500А, затиск «маса» на 300А, посилені кабелі перетином 1х35 ммІ, наявність транспортувального ременя для зручного перенесення зварювального апарату.



4. Механізоване зварювання

Найбільш ефективним засобом підвищення продуктивності праці зварників є застосування механізованої шланговому зварювання. Цей вид зварювання багато в чому схожий на ручну дугову зварку. Зварювальник тримає в руці пальник шлангового держателя і направляє зварювальну дріт стик або у кут кутового з'єднання. При необхідності він маніпулює дротом, повідомляючи їй зворотно-поступальні рухи уздовж шва або поперечні рухи. Пуск захисного газу, включення струму, приведення у дія механізму подачі зварювального дроту здійснюються зварювальником натисканням кнопки або пускового клапана на пальнику. Механізовано тільки операції подачі дроту, процес початку зварювання і закінчення її з заваркою кратера.

4.1 Вибір параметрів режиму зварювання

Залежно від товщини зварювальних металів підбираються оптимальні режими зварювання в вуглекислому газі, налаштовується зварювальне обладнання. У таблиці 1 наведені параметри, що впливають на вибір режимів зварювання.



Аналізуючи дані таблиці, слід зазначити важливі моменти:

· Глибина провару буде збільшуватися при збільшенні зварювального струму.

· Напруга дуги знаходиться в прямій залежності від довжини дуги. При її збільшенні збільшується і напруга, а отже, ширина і глибина провару;

· Швидкість подачі дроту повинна забезпечувати стабільне горіння дуги при заданих параметрах напруги;

· Виліт електрода забезпечує стійкість процесу горіння дуги, при його збільшенні погіршуються властивості дуги і, відповідно, якість зварного шва. На малому вильоті процес зварювання погано спостерігаємо через зварювальну маску, при цьому контактний наконечник часто підгорає.

· Виліт підбирається в залежності від діаметра використовуваної електродної проволоки.

Тепер, коли ми розібралися з режимами зварювання напівавтоматом, приступимо до підготовки і подальшої роботи.

4.2 Вибір зварювальних матеріалів

Стелевий зварювальний дріт виготовляється таких видів:

· низьковуглецевий дріт із вмістом вуглецю менше від 0,12%, який використовується для зварювання низько - та средньовуглецевих і деяких низьколегованих сталей;

· легований дріт, що використовується для зварювання низьколегованих, конструкційних та теплостійких сталей;

· високолеговані дроти для зварювання хромистих, хромонікелевих, неіржавних та високолегованих сталей.

Покриття виготовляють із газоутворювальних (деревне борошно, мармур, магнезит, електродна целюлоза), шлакоутворювальних (польовий шпат, мармур, марганцева руда, кремнезем, рутил ТіО₂), а також легувальних (хром, молібден, ванадій, титан та ін.) і розкиснювальних (феросплавів) речовин. За видом покриття розрізняють електроди з:

· рутиловим покриттям, є найпоширенішими, завдяки низькій токсичності, забезпечують стабільне горіння дуги та міцні шви;

· целюлозним покриттям, які мають обмежену кількість шлаку, тому втрати металу від розбризкування істотні, що зумовлює обмежене їх застосування;

· основним покриттям, які застосовують для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей з підвищеним вмістом вуглецю. Вони забезпечують стійке горіння дуги, та низький вміст кисню та водню в металі шва;

· кислим покриттям, які можна використовувати для зварювання металу із іржавими краями змінним і постійним струмом та отримувати якісні шви.

Електроди з покриттям застосовують для ручного дугового зварювання, непокриті зварювальні електроди у вигляді дроту, стрічки або пластини - для дугового зварювання під флюсом, електрошлакового зварювання, електрозварювання в захисних газах і газового зварювання.

Порошковий зварювальний дріт являє собою металеву оболонку, заповнену порошкоподібними газо- і шлакоутворювальними речовинами феросплавами або металами. Його застосовують для напівавтоматичного дугового та автоматичного зварювання^[3].

Неплавкі електроди - електроди з тугоплавкого електропровідного матеріалу, який не плавиться під час зварювання^[1]. Неплавкі електроди для аргоно-дугового зварювання та плазмового зварювання виготовляють з вольфраму (з домішками оксидів ітрію, лантану, торію), для електронно-променевого зварювання використовують лантанборидні катоди, плазмове зварювання та різання виконують з використанням вольфрамових електродів та плазмоутворюючого газу (азот, кисень, аргон, повітря).

Зварювальний флюс контролюють методом перевірки грануляції й технологічної проби, яка дозволяє, як і у випадку перевірки електродів і зварювального дроту, визначити за зовнішнім оглядом шва і його зламу якість формування, поро- і шлакоутворення, відділення шлаку. При зварюванні відповідальних конструкцій флюс перед роботою перевіряють на грануло утворюючий склад, однорідність, насипну щільність і забрудненість. При вологості понад 0,1% флюс просушують.

Захисні гази (вуглекислий газ, аргон) при наявності сертифікатів заводу - виготовлювач піддають контролю тільки в тому випадку, коли у зварних швах, виконаних з їх використанням, виявляють недопустимі дефекти.

4.3 Вибыр зварювального обладнання

Зварювальний напівавтомат - це апарат призначений для електродугового зварювання зварювальними дротами суцільного перетину або порошковими дротами в середовищі захисних газів, самозахисними порошковими дротами і зварювальними дротами суцільного перетину з використанням захисту зварюємого металу флюсом.

Для використання зварювального напівавтомата також необхідні: зварювальний пальник та кабелі (для з'єднання полюсів джерела струму і виробу i для підключення до мережі), зварювальний дріт.

Всі апарати нами комплектуються необхідним зварювальним приладдям (зварювальний пальник, затискач зворотного кабелю, зварювальні та кабелі живлення і т.ін.).

Технічний опис та класифікація полуавтоматів

Напівавтомат складається з джерела зварювального струму, механізму подачі зварювального дроту, системи керуваня.

Конструктивні особливості напівавтоматів:

Зварювальні напівавтомати бувають з вбудованим в зварювальний напівавтомат механізмом подачі дроту, або з відокремленим від джерела зварювального струму механізмом подачі зварювального дроту. Ці полуавтомати, як правило, більш потужні і зручні для використання, так як дозволяють зварювати металоконструкціі великих розмерів. Приклади цих зварювальних полуавтоматів:

Kuhtreiber KIT 405

Інверторний напівавтомат для зварювання SSVA 180-Р

Полуавтомат Caddy Mіg 200і



MIG-160 (N219)

5. Вибір інструменту і пристосувань

Для виконання зварювальних робіт зварник повинен мати певний набір інструментів і приладдя.

Електродотримачі. Це один з основних інструментів електрозварника, від якого багато в чому залежать продуктивність і безпечні умови праці. Елетродотримач повинен бути легким (не більше 0,5 кг) і зручним, мати надійну ізоляцію, не нагріватися при роботі, забезпечувати швидке і надійне закріплення електрода. Залежно від способу кріплення електродів розрізняють засувні, пасатижні, ексцентрикові і інші електродотримачі. Найбільш поширені пасатижні електродотримачі (Рис. 4.1.).



Рисунок 4.1. Електродотримач пасатижний: 1 - захисний ковпачок пружини; 2 - пружина; 3 - важіль з верхньою лещатою; 4 - теплоізоляційний захист; 5 - нижня лещата; 6 - конус різьбової втулки

Щитки та шоломи. Це обладнання виготовляють відповідно до ГОСТ 12.4.035-78 з струмонепровідних матеріалів - фібри або пластмаси. Маса щитка не повинна перевищувати 0,48 кг, шолома - 0,6 кг. Їх внутрішня поверхня повинна бути гладкою, матовою, чорного кольору. Щиток складається з корпусу з оглядовим вікном і ручки, що має круглий поперечний переріз і довжину не менше 120 мм. Шолом представляє собою захисне пристосування, що надягається зварником на голову. Він складається з корпусу з оглядовим вікном і наголовника, який повинен забезпечувати два фіксованих положення корпуса: опущене (робоче) і відкинуте назад.

Для захисту очей від шкідливих випромінювань щитки і шоломи забезпечені світлофільтрами типу С темно-зеленого кольору, які випускають (замість світлофільтрів типу Е) 13 класів для зварювання із застосуванням струмів силою 13… 900 А.

Для захисту світлофільтру від бризок металу використовують покривні органічні скла, які в міру пошкодження замінюють новими (Рис. 4.2.).



Рисунок 4.2. Маска зварника

Струм від силової мережі підводиться до зварювальних апаратів по проводах марки КРПТ. Від зварювальних апаратів до робочих місць зварювальний струм надходить по гнучкому проводу марки ПРГ, АПР або ПРГД з гумовою ізоляцією. До електродотримача повинен бути підключений гнучкий мідний дріт марки ПРГД довжиною не менше 3 м.

Довжина проводів від зварювальних апаратів до робочого місця не повинна бути більше 30-40 м, тому що при великій довжині проводів напруга в них значно падає, що призводить до зменшення напруги дуги. Для з'єднання зварювальних проводів застосовують спеціальні муфти, мідні наконечники і болти. Температура нагріву проводів не більше 70° С.

У комплект одягу входять куртка, брюки та рукавиці. Куртку і штани шиють з брезенту, сукна або азбестової тканини (Рис. 4.3.). Одяг із прогумованого матеріалу не застосовують, оскільки її легко пропалити нагрітими металевими частинками. Штани повинні прикривати взуття для запобігання ніг від опіку. Рукавиці можуть бути брезентовими або робочими.



Рисунок 4.3. Костюм зварника

Для зачищення країв перед зварюванням і видалення з поверхні швів залишків шлаку застосовують сталеві щітки - ручні або з електроприводом. Остиглий шлак з поверхні шва видаляють молотком-шлаковідділячем (Рис. 4.4.).

Для під'єднання «маси» до заготівлі служать гвинтові або пружинні затиски, в які струмопровідний дріт впаюють високотемпературним припоєм або закріплюють механічно.

Рисунок 4.4. Інструмент для зачистки зварного шва і крайок, що зварюються: а - металева щітка; б - молоток-шлаковідділяч

Для клеймування швів, вирубки дефектних місць, видалення бризок і шлаку застосовують відповідно клейма, зубила і молотки. Складальні операції перед зварюванням виконують за допомогою шаблонів, схилів, лінійок, косинців і спеціальних пристосувань. При монтажних зварювальних роботах зварювальники використовують надягають через плече брезентові сумки, в які поміщають електроди.

5. Технологічний процес збирання і зварювання конструкції

Технологічний процес зварювання виробу представляє собою опис послідовно виконуваних операцій підготовки деталей до зварювання, зварювання цих деталей і подальшої обробки.

Опис технологічного процесу оформляють у вигляді технологічної карти. У технологічній карті на зварювання деталей і вузлів вказують зварювані матеріали, види зварювання, що застосовується устаткування, присадочні та електродні матеріали, зварювальний струм, режими зварювання.

Послідовність операцій застосовуються при виготовленні верстатного столу в технологічну карту.

№	Операція, ескіз	Зміст операції	Устаткування	Пристосування і інструмент	Параметри режиму зварювання
1.		Підготовча. Металевою щіткою зачистити поверхню від бруду і окалини, різаки, тощо	Слюсарний верстак	Щітка металева
2.		Складально-зварювальна. Зібрати заготовки на столі згідно креслення. 2. Прихватити ніжки столу між собою	Стіл зварника, зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd	Електродотримач, фіксатори механічні	dел. - 3 мм; Iзв. - 110-120 А; марка ел-ду - Э-50А, УОНИ-13/55, постійний струм зворотна полярність
3.		Контрольна. Перевірити якість збирання в двох площинах	Стіл зварника,	шаблони
4.		Зварювальна. Елементи обварюємо щільними швами.	Стіл зварника, зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd	Електродотримач, фіксатори механічні
5.		Складально-зварювальна. Збираємо конструкцію згідно ескізу, прихвачуємо ніжки до поверхні столу (до основного каркасу).	Стіл зварника, зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd	Електродотримач, фіксатори механічні	dел. - 3 мм; Iзв. - 110-120 А; марка ел-ду - Э-50А, УОНИ-13/55, постійний струм зворотна полярність
		Контрольна. Перевірити якість збирання, перпендикулярність елементів	Стіл зварника	Шаблони
		Зварювальна. Елементи обварюємо щільними швами.	Стіл зварника, зварювальний інвертор Limex IZ-MMA 255rd	Електродотримач, фіксатори механічні
		Слюсарна. В місцях зварювання відбиваємо шлак та зачищаємо шви до рівня основного металу	Стіл зварника, слюсарна плита	Болгарка 125 мм GWS 1400 BOSCH, молоток, щітка металева, коло зачисне
6.		Контрольна. Проводимо зовнішній огляд зварних швів. Неприпустимо: тріщини, пропали, непровари.	Стіл зварника	Лупа 5-го збільшення, шаблон



6. Контроль якості зварювання

Якість зварювання визначає надійність і довговічність зварних конструкцій. Контроль швів у з'єднаннях металоконструкцій є найважливішою операцією перевірки надійності. За умови позитивних результатів перевірки можна використовувати виріб або конструкцію за призначенням. З часом навіть якісні шви піддаються зносу, тому перевірка повинна виконуватися регулярно. Після неї і за результатами аналізу дається висновок щодо технічного стану конструкції. На основі цього документа відповідальний інженер приймає рішення або про усунення дефектів, чи про допуск об'єкта до подальшого використання.

Види і причини браку при зварюванні

Дефектами зварних швів називають різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог, що висуваються до зварних з'єднань. Дефекти зменшують міцність зварних з'єднань і можуть призвести до руйнування всієї конструкції. Дефекти зварних з'єднань бувають зовнішні і внутрішні (рис. 6.1). До зовнішніх дефектів при дуговому зварюванні належать: нерівномірність поперечного перерізу по довжині швів, незаплавлені кратери, підрізи основного металу, зовнішні тріщини, відкриті пори тощо. Внутрішні дефекти: непровар кромок або несплавлення окремих шарів при багатошаровому зварюванні, внутрішні пори і тріщини, шлакові включення тощо.

а б в

г д

е ж

Рисунок 6.1. Дефекти зварних швів: а - тріщини; б - підріз; в-наплив; г - незаверений кратер; д - газові пори; е - свищі; ж - непровари

До дефектів форми шва відносять: нерівномірні ширину і висоту шва, хвилястість шва, неоднакові розміри катетів кутових швів. Причиною їх утворення є коливання напруги, нерівномірність швидкості зварювання, недостатня кваліфікація зварника.

Тріщини (рис. 6.1, а) є найбільш небезпечним дефектом зварних швів. Вони можуть виникати як у самому шві, так і в навколошовній зоні. Однією з багатьох причин утворення тріщин є підвищений вміст вуглецю, який сприяє утворенню структур загартування. На утворення тріщин впливає також підвищений вміст у наплавленому металі шкідливих елементів - сірки та фосфору.

Напливи (рис. 6.1, в) утворюються в результаті натікання рідкого металу на кромки холодного основного металу. Це відбувається внаслідок надмірного струму, неправильного нахилу електрода.

Підрізи (рис. 6.1, б) являють собою продовгуваті заглибини (канавки), які утворились в основному металі по кореню шва внаслідок надмірного струму і напруги на дузі.

Незаплавлені кратери (рис. 6.1, г) утворюються при різкому обриванні дуги. Вони зменшують переріз шва і можуть бути місцем утворення тріщин. Пропалюванням називають проплавлення основного металу і утворення наскрізних отворів. Вони утворюються внаслідок великого зазору, надмірного струму при високих швидкостях зварювання.

Газові пори (рис. 6.1, д) утворюються внаслідок перенасичення рідкого металу газами, які не встигли вийти на поверхню в процесі швидкого затвердіння шва. Причиною пор є:

- іржа, масло і фарба на кромках основного металу і на поверхні електродів;

- використання вологих електродів;

- надмірна швидкість зварювання, що призводить до порушення газового захисту ванни рідкого металу;

- неправильно вибрана марка електродів.

Шлакові включення утворюються внаслідок незадовільної зачистки кромок металу і електродів від окалини, іржі та інших забруднень.

Непровари (рис. 6.1, ж) - це несплавлення основного металу з наплавленим, їх основна причина - недостатня сила струму і відхилення електрода від осі шва.

Причини утворення дефектів

Дефекти в зварних з'єднаннях утворюються з різних причин. При дуговому зварюванні переріз швів буде нерівномірним, якщо порушено режим зварювання або низька кваліфікація зварника. Причинами підрізів здебільшого є велика сила струму і велика потужність зварювального пальника. Основна причина утворення пор у зварних швах ? насиченість їх воднем, азотом та іншими газами, що потрапляють у шов при зварюванні електродами зі зволоженим покриттям, або при наявності оксидів чи інших забруднень на кромках зварюваного металу. Тріщини і непровари є найбільш небезпечними дефектами зварних з'єднань. Тріщини утворюються найчастіше під час зварювання сталей із підвищеним вмістом вуглецю або легуючих домішок та коли метал шва насичений сіркою, фосфором або іншими шкідливими елементами. Причинами непроварів можуть бути мала сила струму або недостатня потужність пальника, погане зачищення кромок основного металу або шарів при багатошаровому зварюванні, низька кваліфікація зварника, неправильна технологія складання і зварювання деталей.

Методи контролю якості зварювання

Сучасна зварювальна техніка має у своєму розпорядженні різноманітні методи контролю якості зварювання. Ретельному контролю піддається кожен готовий виріб перед тим, як його допустять до експлуатації. Перед перевіркою металоконструкції на відповідність вимогам ГОСТ, спочатку обов'язково потрібно перевірити, наскільки якісно зроблені шви - на цьому етапі виявляються всі зовнішні і внутрішні недоліки швів, а також виправляються, якщо це можливо.

Перший і найпростіший рівень контролю якості: візуальний огляд. Візуальний огляд дозволяє виявити зовнішні і найбільш явні деформації швів, такі як тріщини, непровари та інші недоліки. Більшість подібних деформацій дозволяє визначити звичайний візуальний огляд без використання додаткового обладнання, однак, в деяких випадках практикується застосування спеціальних пристроїв. Види контролю зварних швів діляться на руйнівні та неруйнівні. При будь-якому не руйнуючому способі перевірки зовнішній вигляд виробу не деформується, що робить його більш зручним і популярним, ніж руйнівний спосіб.

Перший вид контролю передбачає лише візуальний огляд, всі інші, більш складні техніки перевірки належать до другого типу. Другий вид контролю може бути капілярним, ультразвуковим, радіаційним, магнітним і перевіркою на проникність.

Найбільш бюджетним є візуальний огляд, оскільки він не вимагає жодних фінансових витрат. Проте він використовується не в цілях економії, а через необхідність, оскільки дозволяє виявити найбільш значні порушення швів. Візуальний огляд необхідний для абсолютно всіх видів металевих з'єднань, незалежно від того, які методи контролю підуть за ним. Часто візуальний огляд за ГОСТ проводять без застосування будь-яких допоміжних пристроїв, однак у деяких випадках для того, щоб перевірка була більш точною, використовують лупу, яка здатна збільшити оглядовий простір швів в 10 разів. У цьому випадку можна помітити навіть найдрібніші непровари, підрізи, напливи та інші дефекти. Зовнішній контроль швів включає не тільки безпосередньо візуальний огляд, але також обмір зварних швів, заміри крайок та застосування спеціальних шаблонів, що дозволяють виконувати точні і однакові виміри всіх параметрів зварних швів. Якщо візуальний перегляд пройшов успішно, то за ним проводять фізичний огляд, на якому виявляється якість шовного з'єднання та інші характеристики. Мета такого контролю у тому, аби переконатися, що за своїми характеристиками зварні шви повністю відповідають ГОСТ. Перевірка фізичними і хімічними методами проводиться з підключенням спеціального обладнання, наприклад, електромагнітного сердечника, а також інших пристроїв. Головна мета проведення будь-якого типу контрольної перевірки - виявити не тільки безпосереднє стан швів, але також перевірити, наскільки якісно сама металева деталь, і не було порушень під час зварювальних робіт. В залежності від типу металу, характеристики швів будуть дещо відрізнятися між собою, проте всі вони повинні відповідати ГОСТу-6996-66, у якому зазначені всі належні до виконання види контрольних робіт.

Наш готовий виріб ми перевіримо зовнішнім контролем швів, що включає не тільки безпосередньо візуальний огляд, але також обмір зварних швів.



Список використаних джерел

1. Алексеев Е.К., Мельник В.И. Сварка в промышленном строительстве, М.: Высшая школа, 1977 - 248 с.

2. Винокуров И.А. Сварка в машиностроении. М.: «Машиностроение», 1979 г. - 568 с.

3. Волченко В.Н. Контроль якості зварювання: Навчальний посібник для машинобудівних вузів - М.: 1975. - 328 стор з мал.

4. Г.А. Николаев., В.А. Винокуров Сварные конструкции. Расчет и проектирование. М: Высшая школа, 1990 г. - 458 с.

5. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - Л.: 1976. - 366 с.

6. Куркин С.А. и Г.А. Николаев Сварные конструкции М: Высшая школа; 1991 г. - 397 с.

7. Ручная дуговая сварка, под ред. Б.Д. Малышева, М.: Стройиздат, 1990 - 210 с.

8. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка, М.: Высшая школа, 1986 - 270 с.

9. Сокол И.И. Газовая сварка и резка металлов, М.: Высшая школа, 1978 - 310 с.

10. Стеклов О.И. Основы сварочного производства, К.: Высшая школа, 1986 - 327 с.

11. Технологія електродугового зварювання «підручник» І.В. Гуменюк, 2006 р. К.: «Грамота» - 510 с.

12. Фоминых В.П., Яковлев А.П. Ручная дуговая сварка, М.: Высшая школа, 1990 - 296 с.

Размещено на Allbest.ru

...