Особенности механизированной сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление Алтайского края по образованию и делам молодежи

Краевое государственное бюджетное образовательное учреждение

Начального профессионального образования

Профессиональное училище №43

150709. 2 СВАРЩИК (электросварочные

и газосварочные работы)

К защите допущена.

Зам. директора по УПР. _________Т. Н. Захарова

ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема работы: «Особенности механизированной сварки»

Выпускник Колыванов В. Н. Группа №108

Работа выполнена_________________

Руководитель работы Дьякова Т. М «___»________2014г

Алейск, 2014г.

Содержание

Введение

Выбор сортового проката

Подбор оборудования, инструментов, приспособлений

Разработка технологического процесса изготовления конструкции

Техника безопасности при выполнении сварочных работ

Технико-экономическое обоснование

Заключение

сварочная работа

Введение

В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения. В 1881 году русский изобретатель Н. Н. Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н. Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н. Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н. Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу. В 1888 году русский инженер Н. Г. Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н. Г. Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г. Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой судов и ответственных конструкций. Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование - сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 - было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский учёный В. П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927г. В 1928 году учёный Д. А. Дульчевский изобрёл автоматическую сварку под флюсом. Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е. О. Патона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом. В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е. О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе. Сварка во многих случаях заменила такие трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и литьё, соединение на резьбе и ковка. Преимущество сварки перед этими процессами следующие: * экономия металла - 10... 30% и более в зависимости от сложности конструкции * уменьшение трудоёмкости работ, сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости * удешевление оборудования * возможность механизации и автоматизации сварочного процесса * возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей * герметичность сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых * уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих

В экзаменационной работе использованы материалы по сварке полуавтоматами в среде защитных газов углеродистых конструкционных сталей, как наиболее часто применяемом способе сварки.

Выбор сортового проката

Листовой прокат.

К данному виду металлопродукции относятся металлические листы, предназначенные для изготовления сварных труб и конструкций, гнутых профилей, корпусов судов, химической и теплообменной аппаратуры, кузовов автомобилей, летательных аппаратов и вагонов, корпусов электрошкафов, электронных машин, холодильников и многих других изделий. Металлический лист обеспечивает оптимальные решения конструкционных задач при минимизации затрат металла.

Листовую сталь подразделяют по:

Способу производства:

- горячекатаная;

- холоднокатаная.

По толщине.

От 0, 5 до 3, 9 мм - тонколистовая;

От 4 до 160 мм - толстолистовая.

По видам поставки:

листы;

рулоны.

Электроды - сварочная проволока.

Проволоку различают по назначению: для сварки или выплавки.

Всего выпускается около 80 марок проволоки:

- для сварки низкоуглеродистых сталей используют 6 марок

- для сварки среднелегированных сталей - 30 марок

- для сварки высоколегированных сталей - 41 марку

Маркировка. Буквы «Св» означают, что проволока сварочная. Через дефис указывают марку стали, из которой изготовлена проволока. Первая цифра соответствует содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы означают наличие легирующих элементов в процентах, которые указываются числом, следующим за буквенным обозначением.

Если после буквы цифра отсутствует, то количество данного элемента не превышает 1%. Буква «А» в конце маркировки свидетельствует о пониженном содержании серы и фосфора, а буквы «АА» - о еще меньшем их количестве. Низко углеродистую и легированную проволоки выпускают неомедненными и омедненными (ус. обозн. - О). Омеднение защищает проволоку от окисления и улучшает токоподвод. В конце маркировки может стоять буква «Э». Это означает, что проволока служит для изготовления электродов. Буквы «Ш», «ВД» или «ВИ» говорят, о том что сталь для проволоки изготовлена соответственно электрошлаковым, вакуумно-дуговым переплавом или в вакуумно-индукционных печах.

Подбор оборудования, инструментов, приспособлений

Источник питания

Сварочный полуавтомат Спутник М предназначен для дуговой сварки углеродистой и низколегированной стали сварочной проволокой в среде защитного газа (MAG). При сварке используется либо углекислый газ, либо его смесь с аргоном. Также сварочный аппарат Спутник М используется для сварки MIG нержавеющей стали сварочной проволокой и сварки алюминия в среде инертного газа аргона с использованием необходимой марки сварочной проволоки

Полуавтомат сварочный Спутник М сконструирован для сварки тонколистовых металлов и ремонта легковых и грузовых автомобилей. Для удобства работы силовой блок питания (источник сварочного тока) и падающий механизм смонтированы в один корпус

Газобаллонное оборудование

Газовая магистраль состоит из баллона с газом, подогревателя и осушителя, которые применяют только при использовании углекислого газа, а также из редуктора, расходомера, газоэлектрического клапана и шланга, соединяющего эти элементы со сварочной горелкой.

Электрический подогреватель устанавливают для того, чтобы предупредить замерзание влаги в каналах редуктора и закупорку их льдом, между вентилем баллона и редуктором.

Осушители предназначены для поглощения влаги, содержащейся в углекислом газе. Применяют два вида осушителей: высокого и низкого давления. Редуктор служит для понижения сетевого давления или давления, под которым газ находится в баллоне, до рабочей величины и автоматического поддержания рабочего давления неизменным независимо от давления в баллоне или в сети. Расходомеры предназначены для измерения расхода защитного газа. Применяются расходомеры двух типов: поплавкового и дроссельного.

Углекислый газ С02 (ГОСТ 8050-85) не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д. Поставляется в сжиженном (жидком) состоянии в баллоне типа А вместимостью 40 л, в который при максимальном давлении 7, 5 МПа вмещается 25 кг углекислоты (при испарении образуется около 12 750 л газа). Для целей сварки используют сварочную углекислоту. Чистота углекислоты первого сорта должна быть не менее 99, 5%, а высшего сорта - 99, 8%. Баллоны с углекислотой окрашивают в черный цвет с желтой надписью. Применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.

Сварочные материалы (марка диаметр провлоки).

К сварочным материалам при п/автоматической сварке в защитных газах относятся защитные газы и сварочные проволоки.

Стальная сварочная проволока, предназначенная для сварки и наплавки, изготавливается по ГОСТ 2246-70.

Стандартом предусматривается 77 марок сварочной проволоки различного химического состава: 6 марок низкоуглеродистой проволоки, 30 марок легированной проволоки и 41 марка высоколегированной проволоки.

В легированной проволоке содержится от 2, 5 до 10% легирующих компонентов, в высоколегированной - свыше 10%.

Св-08г2с: Св- сварочная проволока, 08 - содержание углерода 0, 08%,

Г2 - легирующая добавка марганец 2% содержание, С - кремний 1%

Разработка технологического процесса изготовления конструкции

Техника и технология п/автоматической сварки плавящимся электродом имеет много общего при использовании обычной стальной, имеющей сплошное сечение, порошковой газозащитной и порошковой самозащитной электродной проволоки. Различия в основном касаются значений параметров режима, рекомендуемых для сварки различных классов сталей той или иной толщины, величины вылета электродной проволоки, длины дугового промежутка. Основные типы и конструктивные элементы выполняемых дуговой сваркой в защитном газе швов сварных соединений регламентированы ГОСТ 14771-76, которым предусмотрены четыре типа соединений: стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные.

Подготовка металла.

Металл, предназначенный для изготовления сварных конструкций, предварительно выпрямляют, размечают, разрезают на отдельные детали-заготовки и выполняют, если это необходимо, разделку кромок в соответствии с рекомендациями ГОСТа. Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной очистке их от ржавчины, окалины, грязи, масла и других инородных включений. Очищают кромки стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробеметным способами, абразивными кругами, пламенем сварочной горелки травлением в растворах кислот или щелочей.

Выбор режимов сварки.

Род и полярность тока. Сварку обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности. Иногда возможна сварка на переменном токе. При прямой полярности скорость расплавления в 1, 4-1, 6 раз выше, чем при обратной, однако дуга горит менее стабильно, с интенсивным разбрызгиванием.

Диаметр электродной проволоки. Выбирают в пределах 0, 5-3, 0 мм в зависимости от толщины свариваемого и положения шва в пространстве.

Сварочный ток. Устанавливают в зависимости от диаметра электрода и толщины свариваемого металла. Сила тока определяет глубину проплавления. Ток регулируют скоростью подачи сварочной проволоки.

Напряжение на дуге. С ростом напряжения на дуге глубина проплавления уменьшается, а ширина шва и разбрызгивание увеличиваются. Ухудшается газовая защита, образуются поры.

Скорость подачи электродной проволоки. Связана со сварочным током. Устанавливают с таким расчетом, чтобы процесс происходил стабильно, без коротких замыканий и обрывов дуги.

Скорость сварки. Устанавливают в зависимости от толщины свариваемого металла с учетом качественного формирования шва. Металл большой толщины лучше сваривать узкими швами на высокой скорости. Медленная сварка способствует разрастанию сварочной ванны и повышает вероятность образования пор в металле шва.

Расход защитного газа. Определяют в зависимости от диаметра проволоки и силы сварочного тока. Для улучшения газовой защиты увеличивают расход газа, снижают скорость сварки, приближают сопло к поверхности металла или используют защитные экраны.

Вылет электрода. Расстояние от точки токоподвода до торца сварочной проволоки. С увеличением вылета ухудшаются устойчивость горения дуги и формирование шва, интенсивнее разбрызгивается металл. Малый вылет затрудняет процесс сварки, вызывает подгорание газового сопла и токоподводящего наконечника.

Выпуск электрода. Расстояние от сопла горелки до торца сварочной проволоки. С увеличением выпуска ухудшается газовая защита зоны сварки. При малом выпуске усложняется техника сварки, особенно угловых и тавровых соединений.

Сборка.

Сборку выполняют в специальных приспособлениях (в серийном и массовом производстве) или на прихватках (коротких швах, скрепляющих детали). Длина прихваток и расстояние между ними зависят от вида изделия, толщины металла и длины шва. При сборке несложных соединений из тонколистовой стали длина прихваток делается не более 5 мм, а расстояние между ними устанавливается 50-100 мм. При сборке деталей толщиной 3-4 мм и более и при значительной протяженности швов длина прихваток составляет 20-30 мм, а расстояние между ними - до 300-500 мм. Высота (толщина) шва в месте прихватки должна быть в пределах 0, 5-0, 7 толщины основного металла.

Сварка.

П/автоматическая сварка в защитных газах может производиться во всех пространственных положениях шва, из которых наиболее удобным является нижнее. Сварка в нижнем положении производится с наклоном горелки вперед или назад. Предпочтительнее вести сварку углом назад, так как при этом обеспечивается более надежная защита расплавленного металла и лучший внешний вид шва. Горелку рекомендуется наклонять на 5... 15° относительно вертикали. При сварке металла толщиной 1... 2 мм поперечные колебания горелки не производят. Сварку ведут на максимально возможной длине дуги с максимальной скоростью сварки, при которой обеспечивается хорошее формирование сварного шва и удовлетворительная газовая защита

Сварку осуществляют на режимах, ориентируясь на справочную литературу, производственные инструкции, операционные технологические карты и личный производственный опыт. При сварке в углекислом газе обратная полярность тока позволяет получать более высокое качество шва, чем сварка на прямой полярности.

Технологические особенности сварки различных сталей заключаются, прежде всего, в подборе марки сварочной проволоки в зависимости от химического состава свариваемой стали.

Методы контроля сварных швов.

Качество сварного соединения зависит от процессов происходящих во всех элементах соединения (металл шва, зона сплавления, зона терм. влияния 720гр, основной металл) Все методы контроля можно разделить по следующим направлениям:

по месту проведения - пооперационный и окончательный.

по способу проведения - неразрушающий и разрушающий

Неразрушающий контроль, к ним относятся: технический осмотр, радиационные методы (рентгеновские лучи, гамма-лучи), ультразвуком, магнитографический, наливом, проливом.

Пооперационный контроль заключается в проверке качества каждой операции., например, при обработке кромок качество определяется геометрическими размерами кромки, зачистка до металлического блеска на расстоянии 5-7 мм от края кромки, проверяются размеры подготовленной детали.

Заключительный или окончательный контроль всего изделия, проверяются габаритные размеры, прочность, плотность соединений, производятся пробы и испытания

Техника безопасности при выполнении сварочных работ

Выполнение сварочных работ связано с использованием электрических устройств, горючих и взрывоопасных газов, излучающих электрических дуг и плазмы, с интенсивным расплавлением, испарением и брызгообразованием металла и т. д. Это требует мер безопасности и защиты работающих от производственного травматизма.

При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма: поражение электрическим током; поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги; ожоги от капель металла и шлака; отравление организма вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке; ушибы, ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.

Для обеспечения условий, предупреждающих указанные виды травматизма, следует выполнять следующие мероприятия.

Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Заземление осуществляют медным проводом, один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля»; второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю, вбитому в землю.

Заземление передвижных источников питания производится до их включения в силовую сеть, а снятие заземления - только после отключения от силовой сети.

При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом, в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы не производят, а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.

Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование, а также наблюдать за их исправным состоянием в процессе эксплуатации обязан электротехнический персонал. Сварщикам запрещается выполнять эти работы.

Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию соответствовать применяемым токам. Применение проводов: ветхой и растрепанной изоляцией во избежание несчастного случая категорически запрещается.

При сварке швов резервуаров, котлов, труб и других закрытых и сложных конструкций необходимо пользоваться резиновым ковриком, шлемом и галошами. Для освещения следует пользоваться переносной лампой напряжением 12 В.

Для защиты зрения и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги электросварщики и их подручные должны закрывать лицо щитком, маской или шлемом, в смотровые отверстия которых вставлено специальное стекло - светофильтр. Светофильтр выбирают в зависимости от сварочного тока и вида сварочных работ.

Для защиты окружающих лиц от воздействия излучений в стационарных цехах устанавливают закрытые сварочные кабины, а при строительных и монтажных работах применяются переносные щиты или ширмы.

В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды, карманы, ботинки, прожечь одежду и причинить ожоги. Во избежание ожогов сварщик должен работать в спецодежде из брезента или плотного сукна, в рукавицах и головном уборе. Куртку не следует заправлять в брюки. Карманы должны быть плотно закрыты клапанами. Брюки надо носить поверх обуви. При сварке потолочных, горизонтальных и вертикальных швов необходимо надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов у кистей рук. Зачищать швы от шлака и флюса следует лишь после их полного остывания и обязательно в очках с простыми стеклами.

Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами с качественными покрытиями. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия и составом свариваемого и электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше, чем при ручной сварке.

Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха осуществляется местной и общей вентиляцией. При оборудовании сварочных кабин обязательно предусматривается местная вытяжная вентиляция с верхним, боковым или нижним отсосом, удаляющая газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной, производящей отсос загрязненного воздуха из рабочих помещений и подачу свежего. В зимнее время воздух подогревают до температуры 20... 22°С с помощью специального нагревателя-калорифера.

При сварке в закрытых резервуарах и замкнутых конструкциях необходимо обеспечить подачу свежего воздуха под небольшим давлением по шлангу непосредственно в зону дыхания сварщика. Объем подаваемого свежего воздуха должен быть не менее 30 м3/м. Без вентиляции сварка в закрытых резервуарах и конструкциях не разрешается.

Вентиляционные устройства должны обеспечить воздухообмен при ручной электродуговой сварке электродами с качественными покрытиями 4000... 6000м3 на 1 кг расхода электродов; при автоматической сварке под флюсом - около 200м3 на 1кг расплавляемой проволоки; при сварке в углекислом газе - до 1000м3 на 1кг расплавляемой проволоки.

Технико-экономическое обоснование

Произвести расчет затраченных сварных материалов и количества металла (профиля). N=G*k, где N-норматив расхода сварочных материалов на один метр шва, г; G-масса наплавленного металла шва длиной 1м, г; K-коэффицент перехода от массы наплавленного металла к расходу сворочных материалов. Масса наплавленного металла на 1м шва определяется по формуле G=F*y*L, где F-площадь поперечного сечение шва, мм2; y-удельная масса, г/см3; L-длина шва, равная 1м. 1) F=1. 05. y-100г. L-0, 15м. G=1, 05*100*0, 15 G=15, 75г. 2) N=G*K G=15. 75г. K=1. N=15. 75*1 N=15. 75

Заключение

Механизированная сварка в защитном газе имеет свои преимущества, так например: сварочная дуга находится при работе внутри потока газа. Этот поток защищает сварочный шов от окисления при контакте с кислородом и азотом, содержащихся в воздухе. Отсутствуют флюсы и шлаки, поэтому не требуется постоянная очистка металла и обмазка, что делает процесс более трудоемким и дорогостоящим. Механизированной сваркой можно обрабатывать разнообразные металлы и сплавы, в том числе и цветные. Производится сварка без применения ручной подварки и внутренних колец. А сам сварочный шов имеет хороший внешний вид и при этом очень устойчив к внутренним нагрузкам и деформации. Стоит отметить и малую деформацию свариваемых поверхностей, небольшую поверхность термического влияния. Еще одно преимущество - это возможность наблюдения за формированием шва.

Однако механизированная сварка имеет и недостатки, к примеру: в ветреную погоду невозможно выполнять сварочные работы, поскольку при сильном порыве ветра защитный газ сдувается. Помимо этого, для обработки некоторых видов металлов требуется использовать дорогостоящие газы.

Механизированная сварка в защитном газе позволяет качественно обработать практически все использующиеся в строительстве материалы. Использование защитного газа или смеси газов позволяет уменьшить расход электродов, время плавления металла и количество разбрызгиваемых капель вокруг сварочного шва. Однако не все газы или их смеси подходят для обработки того или иного материала, и сварка требует больших затрат дорогостоящего газа.

Размещено на Allbest.ru