Дослідження процесу зварювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Зварювання - це процес одержання нероз'ємного з'єднання шляхом встановлення міжатомних зв'язків між зварюваними частинами при їх місцевому або загальному нагріванні, пластичною деформацією або їх спільною дією.

Процес зварювання з'явився ще в бронзовому віці, коли людина почала набувати досвід при обробці металів для виготовлення знарядь праці, бойової зброї, прикрас та інших виробів.

Першим відомим способом зварювання було ковальське. Воно забезпечувало достатньо високу, на той час, якість з'єднання, особливо при роботі з пластичними металами, такими, як мідь. Із винайденням бронзи, яка є твердішою і гірше піддається куванню, виникло ливарне зварювання. Під час ливарного зварювання крайки з'єднуваних деталей заформовують спеціальною сумішшю і заливають розігрітим рідким металом. Цей присадковий метал сплавляється із виробом і, застигаючи утворює шов.

В 1802 академік Василь Володимирович Петров звернув увагу на те, що при пропусканні електричного струму через два прутики з вугілля або металу між їхніми кінцями виникає яскрава дуга (електричний розряд), яка має дуже високу температуру. Він дослідив та описав це явище, а також указав на можливість використання тепла електричної дуги для розплавлення металів і тим заклав основи дугового зварювання металів.

В той час результати досліджень Василя Володимировича Петрова не були використані. Лише через 80 років інженери - Микола Миколайович Бенардос і Микола Гаврилович Слав'янов застосували відкриття Василя Володимировича Петрова на практиці та розробили різні промислові способи зварювання металів електричною дугою.

1. Зварювання пластин встик у нижньому положенні шва

1.1 Організація робочого місця зварника

Зварювальним постом називається робоче місце зварника, обладнане всім необхідним для виконання зварювальних робіт. Зварювальний пост електрозварника укомплектовують джерелом живлення (трансформатор, випрямляч, перетворювач, ацетиленовий генератор), зварювальними кабелями, електродотримачем або пальником, пристосуваннями, інструментами, засобами захисту.

Зварювальні пости можуть бути стаціонарні й пересувні.

Стаціонарні пости - це відкриті зверху кабіни для зварювання виробів невеликих розмірів. Каркас кабіни висотою 1800-2000 мм виготовляють із сталі. Для кращої вентиляції стіни кабіни піднімають над підлогою на 200-250 мм, їх виготовляють із сталі, азбестоцементних плит, інших негорючих матеріалів і фарбують вогнетривкою фарбою (цинкові, титанові білила, жовтий крон), яка добре поглинає ультрафіолетові промені зварювальної дуги. Дверний проміжок закривають брезентовою ширмою. Підлогу роблять з бетону, цегли, цементу.

Малюнок 1. Зварювальний пост. Размещено на http://www.allbest.ru/

Кабіни повинні освітлюватись денним і штучним світлом і добре провітрюватись. Для роботи сидячи, використовують столи висотою 500-600 мм, а при роботі стоячи - близько 900 мм. Кришку стола площею 1 м2 виготовляють із сталі товщиною 15-20 мм або з чавуну товщиною 25 мм. До стола під'єднують струмопровідний кабель від джерела живлення. Поряд із столом розміщують кишені для електродів та їх відходів, інструменти (молоток, зубило, сталева щітка тощо) й технологічну документацію. Для зручності при зварюванні встановлюють металеве крісло з діелектричним сидінням. Під ногами має бути гумовий килимок, а все обладнання кабіни - надійно заземлене (малюнок 2)

Малюнок 2. Обладнання зварювальної кабіни.

Пересувні пости використовують при зварюванні великих виробів безпосередньо на виробничих ділянках.

1.2 Зварювальні матеріали

Види електродних матеріалів.

Електрод -- це металевий або неметалевий стрижень, призначе¬ний для підведення струму до зварювальної дуги. При ручному дуго¬вому зварюванні використовують покриті електроди. Це покриті спеціальною обмазкою стрижні круглого перерізу різного діаметра. Для напівавтоматичного та автоматичного зварювання використовують зварювальні порошкові й самозахисні дроти різних марок і діаметра.

Електроди можуть бути плавкі й неплавкі. Плавкі електроди виготовляють із сталі, чавуну, міді, алюмінію, їх сплавів тощо; неплавкі -- із вольфраму та його сплавів, вугілля та графіту.

Плавкі електроди одночасно є й присаджувальним матеріалом. Неплавкі електроди тільки підводять зварювальний струм до дуги, а присаджувальний метал при необхідності подають окремо.

Покриті електроди класифікують: за призначенням, за типом покриття, за механічними властивостями металу шва, за товщиною 1 покриття, за допустимими просторовими положеннями зварювання, за родом струму й полярністю, а також за діаметром стрижня та іншими ознаками.

1.3 Інструменти, обладнання та пристосування що використовується при зварювальних роботах

Устаткування для дугового зварювання плавленням складається із таких основних видів обладнання:

- механічного зварювального устаткування (обертачі, маніпулятори, кантувачі, роликові стенди тощо);

- технологічного обладнання;

- джерел живлення;

- систем керування.

Основні технічні показники джерел живлення зварювальної дуги - зовнішня характеристика, напруга холостого струму, відносна тривалість роботи (ТР) та відносна тривалість вмикання (ТВ) у переривистому режимі.

Основним, а деколи і єдиним видом зварювального устаткування є джерело живлення, яке залежно від виду електричної енергії і способу її перетворювання може бути віднесене до одного з таких типів:

- трансформатор - джерело змінного струму, яке перетворює напругу мережі у знижену змінну напругу, що необхідна для зварювання;

- генератор - джерело постійного струму, що перетворює механічну енергію обертання якоря в енергію постійного струму, що використовують для зварювання; електродний зварювання пластина

- перетворювач - джерело постійного струму, що складається з генератора в комбінації з електродвигуном змінного струму і яке перетворює енергію напруги мережі живлення в енергію постійного струму, необхідну для зварювання;

- агрегат - джерело постійного струму, що складається з генератора і двигуна внутрішнього згоряння, який перетворює енергію спалювання хімічного палива в енергію постійного струму, що застосовують для зварювання;

- випрямляч - джерело постійного струму, що перетворює енергію напруги мережі у випрямлений постійний струм для зварю вання.

Усі джерела живлення класифікують за галузями застосування як загальнопромислові (група О) та спеціалізовані (група С).

1.4 Інструменти та приладдя електрозварника

Зварювальні пости комплектують джерелом живлення, електродотримачем, зварювальними проводами, щитком з світлофільтрами, різними інструментами для зачищання й вимірювання та іншим приладдям.

Електродотримач - це пристосування для закріплення електродів і підведення до них струму (рис. 7). За конструкцією електродотримачі поділяють на:

важільні - ЭР-1 (зварювальний струм 300 А), ЭР-2 (500 А);

пасатижні - ЭП-2 (250 А), ЭП-3 (500 А), ЭД-1201(125 А), ЭД-3102(315 А), ЭД-5001(500 А);

защіпні - ЭДС-1201 (125 А), ЭДС-3101 (315 А), ЭУ-3001 (315 А), ЭУ-5001(500А);

гвинтові - ЭВ-2(125 А), ЭВ-3(315 А), ЭВ -4(500 А).

Електродотримачі мають відповідати таким вимогам:

- забезпечувати надійне затискання електродів;

- допускати затискання електрода не менше ніж у двох положеннях -- перпендикулярно та під кутом не менше 1150 до осі електрода;

- забезпечувати швидку й легку зміну електродів (4 с);

1.5 Порядок і технологія виконання зварювання пластин встик у нижньому положенні

Стикове з'єднання пластин до 6 мм без скосу кромок зварюють одностороннім швом електродами діаметром 3мм. Зварювання пластин товщиною 7мм виконують двостороннім швом без розчищання кромок.

Дугу переміщуємо таким чином, щоб забезпечувалось проплавлення зварюваних кромок та одержання необхідної якості розплавленого металу при нормальному формуванні шва. Для цього рухи електроду виконуємо у трьох напрямках.

При обриві дуги очищають кратер від шлаку і повторне запалення дуги виконують перед кратером, потім переміщують електрод назад, розваривши метал кратера і продовжують зварювання. Також наприкінці шва треба трохи затримати електрод на місці, щоб заплавити кратер шва.

Низьковуглецеві сталі зварюються без попереднього підігріву і наступної термообробки.

Рід струму й полярність установлюють залежно від зварювального металу і його товщини.

Швидкість зварювання встановлюється залежно від вибраного способу зварювання, властивостей основного металу, характеристики електроду.

Низьковуглецеві сталі зварюють на максимально можливих режимах, які забезпечують високу продуктивність й високу якість зварного шва та з'єднання.

Швидкість переміщення електроду встановлює зварник.

Рухи електроду виконуємо у трьох напрямках. При обриві дуги очищають кратер від шлаку.

Якщо утворилася тріщина, треба спочатку засвердлити кінці тріщини, розширити її (вирубити) та заварити заново.

Напливи - треба збільшити швидкість зварювання Vзв (+), зменшити силу струму І(-) - зрубати напливи і місце непровару, підварити.

Пори - треба сушити електроди перед зварюванням прокалюванням у печі, щоб вони не були вологими та вода не утворила пори в шві. А також зачищати метал від іржи перед зварюванням- розчистити шов й знову заварити.

Підрізи - зменшити Ізв (-) та збільшити Vзв (+), змінити кут нахилу електроду- усунути дефект підварюванням.

Непровари - треба обирати правильний режим зварювання, І зв (+), V зв (-)

Кратер шва - треба затримати електрод до обриву дуги на кінці шва.

Теплова деформація металу- рівномірно вносити тепло в метал під час зварювання, спочатку заварити прихватки з однієї сторони. Перекантувати пластини, а потім починати зварювання шва з другої сторони, неможна починати варити шов з того боку, де заварили прихватки, щоб не було теплового прогину пластини.

Інструкційно-технологічна карта.

Зварювання пластин встик у нижньому положенні шва

Причини виникнення дефектів стикових швів та запобіжні заходи

Охорона праці

Створення безпечних умов праці є основною і найважливішою задачею будь-якого виробництва. За правильну організацію і стан техніки безпеки несе відповідальність керівництво підприємства, а всі поточні питання вирішуються відділами техніки безпеки або інженерами по техніці безпеки.

Дотримання Правил техніки безпеки на підприємствах контролюється інспекцією Держтехнягляду України, інспектором ЦК профспілок робітників даної галузі промисловості, Державною санітарною інспекцією і Державною інспекцією пожежної охорони.

Крім загальних положень необхідно враховувати деякі спеціальні правила по техніці безпеки при зварюванні металів і санітарних умов. Відповідно до трудового законодавства до зварювальних робіт допускаються особи не молодше 18 років; зварники мають додаткову відпустку тривалістю до 12 робочих днів; при роботі всередині посудин робочий день зварювальника обмежений до шести годин.

Кожен зварювальник повинен у досконалості знати правила техніки безпеки, проходити інструктаж перед допуском до роботи, здавати відповідні іспити.

При виконанні зварювальних робіт можуть відбуватися нещасні випадки по наступних причинах: поразка електричним струмом, шкідливий вплив світлового випромінювання електричної дуги, опіки від бризів розплавленого металу і шлаку, забруднення повітря продуктами горіння зварювальної дуги, вибухи судин і вибухонебезпечних речовин, недотримання протипожежних правил.

Електричний струм уражає нервову систему людини або викликає опіки. Ступінь враження залежить від сили струму, його напруги й опору тіла людини. Величина струму до 0,002 А не представляє небезпеки, струм від 0,002 до 0,05 А небезпечний, може викликати болючі відчуття, сприяє різкому скороченню м'язів, а вище 0,05 А може привести до смертельного результату.

У сухих приміщеннях безпечним вважається напруга до 36 А, а в сирих до 12 А, що необхідно враховувати при проводці лінії для освітлювальних цілей.

Промені електричної дуги шкідливо впливають на зварювальників і людей, які знаходяться поруч з ними. За своїми властивостями вони поділяються на видимі і невидимі.

До видимих відносять світлові промені електричної дуги, які осліпляюче діють на очі. При довгочасному опроміненні послаблюють зір.

До невидимих відносять ультрафіолетові і інфрачервоні промені, які визивають запалення очей і опіки шкіри.

Ультрафіолетові промені шкідливо діють на сітчатку і рогівку очей. Якщо на протязі декількох хвилин дивитись на світло дуги без захисних засобів, то через деякий час появляється світлобоязкість, сльозоточивість і сильні болі в очах. Складається враження, що очі забруднені піском. Невеликі запалення очей проходять через кілька годин. Інфрачервоні промені при тривалій дії викликають захворювання очей, сприяють загальній утраті зору (катаракта крихталика).

Крім опіків від електричної дуги (ультрафіолетовими променями) при зварюванні можуть бути опіки від бризг розплавленого металу і шлаку.

Для попередження опіків зварникові необхідно:

- мати спецодяг із брезенту або щільного сукна;

- не заправляти куртку в штани, а штани в чоботи, не робити на спецодязі відкриті кишені;

- прикривати голову беретом або будь-яким головним убором без козирка.

- працювати в рукавицях;

- забезпечувати мінімальне розбризкування металу шляхом відповідного підбору режимів зварювання;

- зачищати шви після повного остигання шлаку, оглядати шви після зварювання і зачищати їх тільки в окулярах із простим склом;

- при зварюванні вертикальних і стельових швів надягати азбестові нарукавники і щільно перев'язувати їх поверх рукавів.

У зварювальних цехах, на будівельно-монтажних площадках, на зварювальних і наплавочних ділянках необхідно суворо дотримуватися наступні правила, що запобігають можливість виникнення пожеж від іскор, що розлітаються, і бризк розплавленого металу:

- робоче місце зварника повинно бути цілком очищене від легкозаймистих або вибухонебезпечних матеріалів. Легкозаймисті рідини і різні пальні матеріали повинні знаходитися від місця зварювання на відстані не менш 30 м, ацетиленові генератори і балони з пальними газами -- на відстані не менш 10 м;

- у місцях виконання зварювальних робіт захист від іскор, що розлітаються, і бризк металу повинна забезпечуватися металевими або брезентовими ширмами, на ділянках зварювання повинні бути вогнегасники, шухляди з піском, бочки з водою, різний пожежний інвентар, обов'язково телефонний зв'язок і пристрої для звукових сигналів;

- усі робітники та службовці при влаштуванні на роботу або при зміні робочих місць повинні бути проінструктовані з протипожежної безпеки і по прийнятому на підприємстві протипожежному режимі. На великих ділянках і в цехах повинні бути офіційно назначені відповідальні за стан протипожежних засобів і виконання протипожежного режиму роботи.

Висновки і пропозиції

Під час навчання в ДНЗ «Ананьївський професійний аграрний ліцей» та проходження виробничої практики я вивчив будову електрозварювальних машин, вимоги до зварного шва та поверхонь після кисневого різання (стругання); вимоги до покриття електродів та його значення; основні види контролю зварних швів; способи підбирання марок електродів; причини виникнення внутрішніх напруг і деформацій в зварюваному металі та заходи з їх запобігання.

Навчився виконувати ручне дугове зварювання середньої складності деталей, вузлів і конструкцій з вуглецевих сталей, і простих деталей з конструкційних сталей, кольорових металів і сплавів у всіх просторових положеннях зварного шва, крім стельового. Виконувати ручне дугове, кисневе різання, стругання деталей середньої складності з маловуглецевих, легованих, спеціальних сталей, чавуну і кольорових металів в різних положеннях. Наплавляти спрацьовані прості інструменти і деталі з вуглецевих та конструкційних сталей.

Список використаної літератури

1. Биковський О.Г., Піньковський І. В. Довідник зварника. -К.: Техніка, 2002. - 336 с.

2. Глизманенко Д.Л. Дугове зварювання та різання металу.-К.:Техніка, 1971.

3. Гуменюк І.В. Обладнання і технологія зварювальних робіт. -К.: Грамота, 2005.

4. Стеклов О.І. Основи зварювального виробництва.- К.:Вища школа, 1990.

Размещено на Allbest.ru