Производство сварки

Размещено на http://allbest.ru

1. В чем состоит принципиальное отличие процесса пайки от процесса сварки? На какие группы делятся припои по назначению?

Пайка. Современные способы позволяют получать соединения, равнопрочные с основным металлом, способные работать при температурах до 1000°С. Однако, наиболее широко применяется пайка низкотемпературными припоями (до 450 °С), особенно когда не нужна высокая механическая прочность.

Технологически различают пайку в печах, индукционную, сопротивлением, погружением в расплав припоя, паяльниками.

Объем пайки растет благодаря преимуществам перед сваркой. Это сохранение формы изделий, включая кромки, возможность соединения разных материалов (металл--стекло, керамика, графит, полупроводники), распайки, что важно при монтаже и ремонте приборов, дешевизна и простота, технологичность при механизации. Разработаны процессы пайки нагруженных строительных конструкций, двигателей и т.д.

Капиллярные способы пайки связаны с затеканием расплава припоя в зазор и удерживанием в нем капиллярными силами. Оптимальным зазором оказался зазор 0,05...0,2 мм, когда получается прочность соединения выше, чем самого припоя. При этом, как показали испытания, пайка лучше сопротивляется хрупкому разрушению и усталости при циклических знакопеременных нагрузках, чем сварка. Часто производят предварительную пайку хорошо паяемым припоем (полудой), который полностью, без непропаев, заполняет зазор, а затем производят пайку основным припоем. Иногда лужение является окончательным, например, покрытие оловом для защиты от коррозии. ГОСТ 19248--78 разделяет припои по температуре плавления: t_min < 145 °С, t_mjn < 1850 °С.

Некапиллярная пайка объединяет два процесса -- это сварко-пайка (или пайко-сварка). Этот процесс сложен технологически и применяется редко. Суть его в том, что металл, который служит припоем, может заливаться в полость детали из другого металла и тем самым образовывать соединение. В последнее время стали применять композиционные припои с порошком, который не плавится, но придает припою специфические свойства.

Образование паяного соединения зависит от смачиваемости припоем; чтобы увеличить смачиваемость, увеличивают шероховатость, обезжиривают поверхность, удаляют окисные пленки, защищают пайку от окисления кислородом воздуха. Применяют при этом флюсы твердые (порошки солей металлов), жидкие (водные растворы хлористых солей), газовые (водород, СО₂, смесь N₂ и Н₂), а также пайку в инертных газах (Не, Аг) или в вакууме.

При пайке алюминия для удаления прочной пленки оксида А1₂О₃ применяют ультразвуковую пайку. При этом ультразвуковые колебания в расплаве припоя вызывают кавитацию, которая разрушает оксиды. Для однородности пайки применяют медленное охлаждение паяного шва или выдержку при температуре пайки несколько выше температуры солидуса припоя (диффузионная пайка). Технологические параметры режима пайки сильно различаются в зависимости от материала припоя, способа нагрева, подготовки поверхности, требований к свойствам шва, нанесения флюса и пр. Однако, нагрев не должен превышать температуру плавления припоя более,чем на 50... 100 °С

Существуют особенности режима пайки, например, титановых сплавов. Сначала облуживают поверхность оловом, медью, никелем или даже серебром для лучшей смачиваемости припоя из олова и свинца.

Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений заготовок посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями, что возможно при сближении атомов на расстояние, близкое к параметру кристаллической решетки.

Сварочные процессы применяют для изготовления сварных конструкций, исправления брака литья и восстановления поломанных и изношенных изделий.

Развитие сварки (особенно в последние годы) привело к появлению новых ее видов и расширению возможностей и области ее применения. Новые виды сварки вследствие высокой концентрации энергии и малой длительности процесса (сварка электронным лучом, взрывом, лазерная, ультразвуковая, холодная сварка) характеризуются отсутствием реакций образования оксидов и других соединений от взаимодействия свариваемых металлов с газами, флюсами, что обеспечивает прочность сварки и возможность соединения материалов, которые не свариваются традиционными способами.

Свариваются между собой как однородные металлы, так и разнородные (например, сталь с медью, медь с алюминием), а также металлы с неметаллами (керамикой, стеклом, керметами и др.) пластмассы. ГОСТ 19521--74 определяет три класса сварки: термический, механический и термомеханический.

К термическому классу относятся виды сварки плавлением, когда металл кромок свариваемых частей расплавляется, образуя сварочную ванну (иногда вместе с присадочным металлом), а затем затвердевает, образуя сварной шов. Тепловая энергия, необходимая для этого, получается при преобразовании электрической или химической энергии. К этому классу относятся дуговая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, газовая, термитная сварка.

К механическому классу относятся те виды сварки, при которых определяющим фактором является пластическое деформирование, возникающее под влиянием давления в поверхностных слоях соединяемых частей, в результате чего в зонах контакта дробятся и вытесняются адсорбированные включения кислорода, азота, паров воды, жировых загрязнений, происходит смятие выступов и заполнение впадин от шероховатости поверхностей, увеличение активных площадок взаимодействия, сближение атомов до размеров атомных радиусов, обобщение их электронов и образование благодаря этому сварного соединения. К механическому классу относятся холодная, ультразвуковая сварка, сварка взрывом, трением.

К термомеханическому классу относятся те виды сварки, при которых для образования сварного соединения используют тепловую энергию и внешнее давление. К этому классу относятся контактная, газопрессовая, диффузионная и другие виды сварки.

Пайка, как и сварка, предназначена для неразъемных соединений заготовок. Особенность пайки состоит в применении припоя, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления материала припаиваемых частей. При пайке основной металл твердый, а припой расплавлен. Части заготовки соединяются вследствие смачивания, взаимного растворения и диффузии припоя и основного материала в зоне шва. Для диффузии необходимо, чтобы припаиваемые поверхности были очищены, особенно от пленок оксидов, и защищены от окисления. Для защиты от окисления при пайке служат флюсы.

Паять можно углеродистую и легированную стали всех марок, твердые сплавы, ковкие и серые чугуны, а также цветные металлы и их сплавы. Можно также паять разнородные материалы (например, сталь с твердыми сплавами, керамику, пластмассы).

Пайку широко применяют в радиоэлектронной, автомобильной, авиационной промышленности и других отраслях машино- и приборостроения; ее применение расширяется с разработкой новых припоев и флюсов и развитием технологии пайки.

Пайку при температурах до 400°С относят к низкотемпературной, при температурах выше 400°С -- к высокотемпературной. Припои для низкотемпературной пайки содержат олово, свинец, сурьму и цинк, припои для высокотемпературной пайки составляются на основе меди или серебра. В таблице приведены примеры припоев различных видов и область их применения.

Для низкотемпературной пайки медных проводников, покрытых золотом или серебром, применяют канифольные и стеарино-парафиновые (бескислотные) флюсы; для пайки стали, меди, никеля используют пасты на основе вазелина, содержащие 10--15 % хлористого цинка (ZnCl₂) или хлористого аммония (NH₄C1) --активированные флюсы; для легированных, коррозионно-стойких, жаропрочных сталей и сплавов, а также тугоплавких металлов применяют 25-- 30 %-ные растворы ZnCL₂ в воде (кислотные флюсы), хорошо растворяющие оксидные пленки.

Вид	Марка	Массовое содержание компонентов, % (округленно)	Температура плавления, °С (ликвидус)	Область применения
Для низкотемпературной пайки
Оловянно-свинцовые	ПОС-90	90Sn; 10Pb	220	Для пищевой промышленности и внутренних швов пищевой посуды
	ПОС-40	40Sn; 60Pb	238	Для радиаторов автомобилей, электро- и радио- аппаратуры, технических приборов
Оловянно-свинцово-вурьмянистые	ПОССу61-0,5	61Sn; 38,5Pb; 0,5Sb	189	Для пайки электропроводников в электрических схемах
	ПОССу30-2	30Sn; 68Pb; 2Sb	250
Индиевые	-	74In; 26Cd	123	Для пайки стекла, кварца, керамики
Висмутовые	Сплав Вуда	50Bi; 12.5Sn; 25Pb; 12,5Cb	74	Для пайки заготовок из легкоплавящих металлов и сплавов, а также меди и ее сплавов
Галлиевые	Г 15	60Ga; 30Cu; 10In	-	В виде пасты для пайки алюминия и его сплавов без флюсов
Цинковые	ПКЦ	60Zn; 40Cb	300	Для пайки алюминия и его сплавов с активными флюсами хлористых и фтористых соеденений
Для высокотемпературной пайки
Медные	МО-М4	Около 100Cu	1083	Для пайки заготовок из углеродистой, легированной (в том числе коррозийно-стойкой) сталей, тугоплавких материалов, металлокерамических твердых сплавов
Медно-цинковые	Л68	68Cu; 32Zn	940	Для пайки заготовок из углеродистой, легированной стали и сплавов, имеющих температуру плавления выше 1000°С
	ЛОК59-1-0,3	59Cu; 39,7Zn; 1Sn; 0,3 Si	905
Медно-фосфористые	ПМФ-7	93Cu; 7Р	850	Введение фосфора делает припой самофлюскющимся (фосфор растворяет оксидную пленку); припой используют для пайки заготовок из меди, никеля, их сплавов, а также вольфрама, молибдена
	ПМФ-9	91Cu; 9Р	800
Серебряные	ПСр72	72Аg; 28Cu	779	Для пайки заготовок из меди, никеля, титана, вольфрама, их сплавов, коррозийно-стойких сталей, керамики, полупроводников; при требованиях высокой прочности , коррозийной стойкости, тепло- и электропроводности
	ПСр92	92,5Аg; 7Cu; 0,5Li	890
Жаропрочные	ВПр1	67,5Cu; 29Ni; 1.8Si; 1.5Fe; 0.2B	1120	Для пайки заготовок из жаростойких и жаропрочных сталей, тугоплавких металлов и их сплавов, работающих при температуре выше 1200°С
	ПЖ45-81	57Cu; 32Ni; 2Si; 3Fe; 3Сr; 3Mn	1200

Для высокотемпературной пайки стали, чугуна, тугоплавких металлов, меди, никеля и их сплавов требуются флюсы, содержащие химически активные вещества для удаления оксидов и защиты зоны шва при температурах пайки. Здесь применяют флюсы, содержащие буру (Na₂B₂O₇), борную кислоту (Н₃ВО₃), фтористый кальций (CaF), фтористый калий (KF) и другие соли.

Помимо герметичности, при высокотемпературной пайке достигаются также большая прочность (а_в < 600 МПа), коррозионная стойкость и жаропрочность. Особенно высокое качество паяных соединений достигается при нагреве заготовок в вакууме, нейтральных средах.

Нагрев припаиваемых частей и расплавление припоя при низкотемпературной пайке производят медными паяльниками, газовыми горелками, в печах, горячим газом. Пайку производят также погружением заготовок в расплавленный припой; этот способ является весьма производительным и экономичным в массовом производстве. Для высокотемпературной пайки применяют индукционный нагрев, электрические печи сопротивления, пламенные нефтяные и газовые печи. В последние годы все шире применяют пайку лазером и электронным лучом.

пайка сварка шов

2. Технологическая задача

Для заданного варианта по табл. 13 и прил. I решают задачу по плану.

Установить основные операции при сварке.

Выбрать сварочные материалы (тип и марку электрода или проволоки, флюса, защитного газа).

Рассчитать элементы режима электродуговой сварки.

Выбрать сварочное оборудование, приведя его характеристику.

Определить полное время сварки, расход материалов и электроэнергии.

6.Назначить методы контроля качества сварки.

7.Привести основные правила техники безопасности.

Решение

Установить основные операции при сварке.

1-10	Упорная плита автосцепного устройства	Износ глубиной 4 мм мест А и Б общей площадью 750 см2 (размеры плиты 220x320 мм толщина 45 мм (А) и 57 мм (Б))	Отливка из стали 20Л (ГОСТ 977-88)

Рис.1 Упорная плита.

При всех видах ремонта упорной плиты (рис. 1), изготавливаемой из стали 20Л, разрешается наплавка изношенных мест А и Б при износе не выше 8 мм. Перед наплавкой плиту необходимо подогреть до температуры 250--300 °С.

Упорная плита автосцепного устройства

Наименование работ	Условия применения сварки и наплавки	Правила приемки
Наплавка изношенных поверхностей 1 и 2	Толщина плиты до наплавки должна быть не менее 53 мм в средней части, а при капитальном ремонте не менее 55 мм.	После наплавки и механической обработки толщина плиты должна составлять 58-59мм. Допускается незначительная пористость наплавленного металла и отдельные черновины между валиками.

Основные требования к производству сварочных работ.

Все сварочные и наплавочные работы при ремонте и изготовлении деталей и сборочных единиц вагонов в депо (ВЧД), на ремонтных заводах Министерства путей сообщения, а также на любых других государственных, частных или иного типа предприятиях, выполняющих ремонт грузовых вагонов, должны производиться с соблюдением требований настоящей Инструкции, чертежей, стандартов и руководящих технических материалов, утвержденных или согласованных Департаментом вагонного хозяйства (ЦВ) МПС.

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

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

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

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

Ответственность за качество выполнения сварочных работ и контроль за соблюдением требований настоящей Инструкции в вагонных депо возлагается на приемщиков вагонов и заместителей начальников депо по ремонту, а также на непосредственного исполнителя -- сварщика

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

Состав комиссии утверждает руководитель предприятия.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

использовать рельсы в качестве обратного провода;

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

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

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

Подготовка узлов и деталей вагонов к сварке и наплавке.

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

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

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

Удаление дефектных швов, разделку трещин и подготовку скосов на кромках элементов, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей, следует выполнять фрезерованием, строганием, дуговой или кислородной строжкой или резкой.

Деталь перед наплавкой нагревается до температуры 250-300С. В случае охлаждения детали перед возобновлением наплавки необходимо ранее наплавленный металл зачистить, вновь подогреть до температуры 250-300С и продолжить наплавку, перекрыв на 10-12 мм ранее наплавленный металл.

Основа наплавки изношенных поверхностей.

В целях продления срока эксплуатации упорной плиты разрешается при капитальном и деповском ремонтах применять различные способы наплавки.

Используем наплавку ручную штучным электродом.

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

Наплавка имеет два основных назначения -- восстановление изношенных поверхностей до первоначальных геометрических размеров и нанесение материалов, придающих рабочему слою деталей повышенные свойства. Упорную плиту, имеющую большой износ (от 2 мм и более) и подвергающиеся в эксплуатации абразивному изнашиванию, а также динамической (ударной) нагрузке, рекомендуется восстанавливать и упрочнять, как правило, дуговыми методами наплавки. Может использоваться и индукционная наплавка.

Теоретическая основа ручной дуговой сварки. Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. Для удержания электрода и подвода к нему тока электрод крепится в электрододержателе. Наплавляют с наклоном электрода под углом 20 и при движении электрода, обеспечивающим ширину валика, равной 2,5 диаметра электрода.

Дуга горит между металлическим стержнем электрода и основным металлом 8 (рис. 5.11). Стержень электрода 1 плавится и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие 2 электрода, причем плавление покрытия происходит с некоторым отставанием. При плавлении и сгорании покрытия у торца электрода образуется значительное количество газов, создающих защитную атмосферу 5 вокруг дуги. Расплавленное покрытие 3 образует также жидкую шлаковую ванну 4 на поверхности расплавленного металла. Металлическая 9 и шлаковая 4 ванны образуют общую сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов 7. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 6.



Рис. 5.11. Схема процесса ручной дуговой сварки

Выбрать сварочные материалы (тип и марку электрода или проволоки, флюса, защитного газа).

К сварочным материалам относятся: сварочная (наплавочная) проволока, электроды, флюсы и защитные газы. Электроды относятся к сварочным материалам. Плавящиеся электроды используются для ручной дуговой сварки и наплавки и представляют собой стержни из специальной сварочной проволоки с нанесенным на них слоем покрытия, общие требования изложены в ГОСТ 9466-75.

Наплавлять упорную плиту будем электродами.

Обозначение ГОСТ 9466-75, ГОСТ9467-75 расшифровывается следующим образом:

· электрод типа Э42А по ГОСТ 9467-75; Цифра 42 в обозначении типа электрода показывает значение предела прочности наплавленного металла. Буква А в конце обозначает повышенные пластические свойства наплавленного металла;

· марка УОНИ-13/45, диаметром 5 мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей (У);

· с толстым покрытие (Д), это отношение диаметра с покрытием к диаметру стержня (1,451,8);

· с временным сопротивлением металла шва, гарантируемым данной маркой электрода, , не менее 410 Н/мм (42 кгс/мм);

· с относительным удлинением металла шва , 22% (2);

· минимальная температура, Тx, при которой ударная вязкость металла шва и наплавленного металла составляет не менее 3,5 кгс/см, равняется -30С (4);

· с основным покрытием (Б), обеспечивающие получение наплавленного металла с малым содержанием газов и вредных примесей, высокими пластическими характеристиками и ударной вязкостью при нормальной и отрицательной температурах.

3.Рассчитать элементы режима электродуговой сварки

При ручной наплавке к параметрам режима наплавки относятся: диаметр электрода, сила сварочного тока, род тока, его полярность и др.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины износа упорной плиты, и положения шва в пространстве. Для выбора диаметра электрода используем данные из справочника ремонт вагонов сваркой.

Технология ручной дуговой наплавки. Соотношения между параметрами наплавки, выполняемой металлическим электродом:

Толщина слоя наплавки, мм	До 5,0
Диаметр электрода, мм	5
Число слоев наплавки	1-2
Ток наплавки, А	130-200
Род тока	постоянный

Примечания. 1. Наплавляют с наклоном электрода под углом 15° и при движении электрода, обеспечивающим ширину валика, равной 2,5 диаметра электрода.

Наплавляют, возможно, короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Валики накладывают так, чтобы каждый последующий перекрывал на ширины предыдущего.

При выборе типа и марки электрода необходимо исходить прежде всего из требований, предъявляемых к качеству сварных швов. Рекомендуется ознакомиться с ГОСТ 9466-75 (классификация, общие технические требования, размеры, методы испытания и др.), ГОСТ 9467-75 (электроды для сварки углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных и теплоустойчивых сталей). Для оценки производительности электродов необходимо сравнить значения коэффициента наплавки _н. Из группы электродов, обеспечивающих заданные механические свойства металла шва или наплавки, следует выбрать те, которые имеют более высокий коэффициент наплавки и, следовательно, обеспечивают, при прочих равных условиях, большую производительность.

Силу сварочного тока выбирают на основании рекомендаций, помешенных в паспортах электродов и справочных таблицах, или рассчитывают по эмпирическим формулам.

При ручной дуговой сварке стальном электродом диаметром 5 мм можно пользоваться формулой :

Где К - коэффициент, равный 40; d- диаметр электрода, мм.

А

Выбирая род тока, учитываем положение, при котором использование переменного тока не допускается, при сварке электродами УОНИ 13, по этому используем постоянный ток.

Для определения ориентировочной длины дуги L, мм, можно пользоваться формулой: L = 0.6 d =0.6 5=3 мм.

Длина дуги влияет на качество наплавленного металла и геометрическую форму шва. При длинной дуге ухудшается защита сварочной ванны, и металл шва интенсивно насыщается кислородом и азотом воздуха. С увеличением длины дуги увеличивается разбрызгивание металла, и в шве могут появиться поры.

Для определения напряжения дуги используем справочные данные или рекомендации сертификатов, которыми сопровождается каждая марка электродов.

=24 В.

4.Выбрать сварочное оборудование, приведя его характеристику

Источник питания является электротехническим устройством, создающим или преобразующим электрическую энергию для питания сварочных установок. К важнейшим характеристикам источника питания относят форму внешней вольт-амперной характеристики, напряжение холостого хода, а также продолжительность работы (ПР) и относительную продолжительность включения (ПВ). Практика показала, что чаще всего ПР близка к 60 %, когда сварка идет с перерывами, но источники питания от сети не отключаются. Получить постоянный ток можно «выпрямлением» переменного тока от промышленной сети или непосредственно в установках, вырабатывающих постоянный ток. Чаще используют выпрямители, которые не имеют вращающихся частей, проще в эксплуатации, обладают более высоким КПД, легче и удобнее в регулировании сварочного тока.

Рис.4.1. Схема трехфазного выпрямителя: а - трансформатор; б - выпрямительный блок.

На рис.4.1. приведена схема выпрямителя с подключением к сети трехфазного тока, которая позволяет лучше использовать трансформатор из-за меньшей пульсации напряжения и более равномерной загрузки фаз. Трансформаторы в выпрямителях принципиально не отличаются от сварочных однофазных, регулирование сварочного тока осуществляется дросселем насыщения (см. рис а). Дроссель обеспечивает крутопадающую внешнюю характеристику выпрямителя.

Сварочный трансформатор -- однофазный, с падающей внешней характеристикой, понижающий напряжение холостого хода до 60...90 В и напряжение дуги до 25...40 В. Для грубого регулирования тока трансформатор имеет 2...3 ступени (секционированные обмотки). Плавное регулирование осуществляется передвижением обмоток по сердечнику или изменением магнитного потока с помощью шунта, который также может перемещаться.

Техническая характеристика сварочного трансформатора.

Тип трансформат	Напряжение, В	Сварочный ток, А	Номин мощность, кВч	Масса кг
	Питающ сети	Вторичн (рабочее)	Холост хода	Номинал	Пределы регулир
ТД-306	380-220	30	70	250	100-300	25	71

Блок выпрямителя (рис. б) состоит из полупроводниковых вентилей-тиристоров, которые облегчают регулирование сварочного тока. Тиристорные схемы управления позволяют получать различные внешние характеристики. Так, для ручной сварки применяют выпрямители ВДГ-302.

Техническая характеристика сварочного полупроводникового выпрямителя.

Наименован и назначение оборудования	Тип оборудов	Номин сварочн ток, А	Пределы регулировсварочного тока, А	Номин.напряж, В	Напряж холост хода, В	ПР,%	КПД, %	Номин мощн, кВА	Масса, кг
Однопостовые для механизир способов сварки	ВДГ-302	315	50-315	38	38	60	75	21	275

5. Определить полное время сварки, расход материалов и электроэнергии

Масса наплавленного металла определяется по справочнику или рассчитывается по формуле:

G_h = FLp, г,

где F_H -- площадь наплавленного металла (поперечное сечение шва, включая его усилие), см

F_{H =} F+ F

F - Усиление шва можно рассчитать по формуле F=3/4(bh)

где b -- ширина шва; h_b -- высота валика шва (усиление), см. рис.

F - Площадь поперечного сечения шва = b h_b

Fн = 2,5 + ѕ(2,5) = 0,625 + 0,28 = 0,9 см

L - длина шва, определим как периметр детали L = 32+22 = 54 см

- плотность материала для углеродистой стали = 7,8 г/см

G_{h =} 54 см7,8 г/см0,9 см= 379,08 г

Время горения дуги, ч, рассчитывается по формуле:

ч

Полное время сварки Т, ч, можно определить по формуле: Т=t/К

где t-- время горения дуги, ч;

К_п -- коэффициент использования сварочного поста, который для ручной сварки можно принять 0,5 .

T= 0.223/0.5 = 0.446 ч

Расход электродов можно определить, воспользовавшись табличными данными.

Расход электроэнергии А, кВт-ч, на сварку заданной детали можно найти, установив по справочным материалам расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла. Более точно его можно рассчитать по формуле:

,

где U_д -- напряжение дуги = 24В;

I_св -- сварочный ток, = 200А;

-- КПД источника тока = 0,7;

w₀ -- мощность, расходуемая источником тока при работе на холостом ходу, = 2кВт;

t и Т -- соответственно, время горения дуги и полное время сварки, ч.

Данные для определения значений и w₀ помещены в таблице5.1.

Таблица 5.1.

Род тока		w0 кВТ
Постоянный	0,6...0,7	2,0...3,0

кВч

6. Назначить методы контроля качества сварки

Основные дефекты сварных швов

В процессе образования сварного соединения в металле шва и околошовной зоне могут возникнуть различные дефекты. Появление дефектов в сварных швах может быть обусловлено различными причинами: особенностями металлургических и тепловых процессов, нарушением режима сварки, неправильной подготовкой кромок и т.п.

Основными дефектами сварного соединения являются трещины, поры, шлаковые включения, непровары (несплавления), подрезы, наплывы и прожоги (рис. 6.1.). Трещины (горячие и холодные) (рис. 6.1, а) являются наиболее серьезными дефектами сварных швов. Причины появления и способы предупреждения трещин были подробно рассмотрены выше. Поры--круглые или продолговатые несплошности (пустоты) в шве (рис. 6.1, б) возникают в процессе кристаллизации сварочной ванны. Они могут быть внутренними и внешними. Причиной образования пор является попадание водорода и азота в сварочную ванну. Дня предотвращения пор необходимо зачищать свариваемые кромки от влаги и просушивать сварочные материалы. При недостаточной зачистке сварных швов от шлака и нарушении режима сварки возможно образование таких дефектов, как шлаковые включения (рис. 6.1, в), которые представляют собой неметалличес кие включения, снижающие механические характеристики шва. Шлаковые включения обычно располагаются внутри сварного шва.



Рис. 6.1. Основные дефекты сварных соединений: а -- трещины; б -- поры; в -- шлаковые включения; г -- непровар; д -- подрез; е -- наплыв

Такие дефекты, как подрез (рис.6.1, д), наплыв (рис. 6.1, ё) и прожог называются дефектами формирования сварных швов. Непровары (несплавления) (рис. 6.1, г) возникают при нарушении режима сварки, при загрязнении сварочных материалов и т. п. и являются недопустимыми.

Методы контроля сварных швов

Готовые сварные соединения подвергаются внешнему осмотру для выявления дефектов и обмера сварных швов.

Для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов в сварных швах применяются различные методы: радиационные, магнитные, электромагнитные, капиллярные, ультразвуковой контроль и др. Кроме того, сварные швы емкостей испытывают на плотность различными методами, путем гидравлического и пневматического нагружения, керосином и с помощью течеискателей.

При гидравлическом испытании емкости подвергаются избыточному давлению жидкостью, превышающему в 1,5.. .2 раза рабочее давление. После выдержки швы осматривают с целью обнаружения капель, течи и т.п.

При пневматическом испытании в сосуды нагнетают сжатый воздух под избыточным давлением. Затем соединение смачивают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности в швах определяют по мыльным пузырькам или пузырькам воздуха. При испытании с помощью течеискателей внутри сосуда создают вакуум, а снаружи швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий проникает в сосуд, откуда попадает в течеискатель с аппаратурой для его обнаружения. Количество уловленного гелия определяет уровень дефектности швов.

При испытании керосином швы с одной стороны смазывают меловым раствором, с другой -- керосином. При наличии неплотности на поверхности шва, окрашенной мелом, появляются желтые пятна от керосина. Метод основан на высокой проникающей способности керосина и позволяет обнаружить несплошности в несколько микрометров.

При магнитном контроле сварные соединения намагничиваются и дефектные участки определяются посредством обнаружения полей магнитного рассеяния на этих участках. Изделие предварительно намагничивается и потоки рассеяния обнаруживаются магнитопорошковым и магнитографическим методами. При магнитопорошковом методе на поверхность соединения наносят порошок железной окалины. Дефекты определяются по скоплению порошка в отдельных участках шва. При магнитографическом методе на шов накладывается ферромагнитная лента, на которой фиксируется магнитное изображение шва.

Рис. 6.2. Схема просвечивания сварных швов

К радиационным методам контроля относятся: радиографический, радиометрический, радиоскопический и др. Наибольшее распространение получили рентгенография и гаммаграфия, основанные на различном поглощении рентгеновских и гамма-лучей участками металла с дефектами или без них. Для этих методов контроля сварных швов применяют специальные аппараты.

Кассету 4с рентгеновской пленкой (рис. 6.2.) помещают с одной стороны шва, а с другой стороны шва 3 помещается рентгеновская трубка 1. При просвечивании рентгеновские лучи 2 проходят через сварное соединение и облучают пленку. После проявления пленки участки повышенного затемнения соответствуют дефектным участкам в сварном соединении. Техника просвечивания сварных соединений гамма-лучами подобна технике рентгеновского просвечивания. Источником излучения служат радиоактивные изотопы: иридий-192, кобальт-60, тулий-170 и др. Ампула с радиоактивным изотопом помещается в свинцовый контейнер. Аппаратура для гамма-контроля более портативна, чем рентгеновская аппаратура, и ее можно применять в любых условиях.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. При ультразвуковой дефектоскопии сварных швов пьезоэлектрический датчик перемещают вблизи сварного шва.. В исследуемый шов посылают ультразвуковые колебания отдельными импульсами.

При встрече ультразвуковой волны с дефектом возникает отраженная волна, поступающая обратно в щуп, который в перерывах между импульсами является приемником отраженного от дефекта ультразвука. Отраженные импульсы преобразуются в электрический сигнал, который усиливается и подается на трубку осциллографа, фиксируя наличие дефекта в шве в виде пика на экране.

Ультразвуковая дефектоскопия позволяет выявить трещины, непровары, шлаковые включения, поры и другие дефекты с минимальной площадью 1.. .2 мм² с раскрытием 10⁵ мм.

7.Привести основные правила техники безопасности

Общие указания

Участок, где постоянно производятся дуговая сварка, должен иметь рабочую Инструкцию, знание и выполнение которой обязательно для сварщиков. Кроме того, на участке должны быть вывешены плакаты, содержащие важнейшие указания по технике безопасности и пожарной безопасности.

Все виды систематически выполняемой дуговой сварки должны производиться в специально отведенных вентилируемых помещениях или кабинах, площадь и объем которых удовлетворяют требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий и населенных мест, Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов.

При производстве сварочных, наплавочных работ необходимо соблюдать требования Правил по охране труда при техническом обслуживании и ремонте грузовых вагонов и рефрижераторного подвижного состава ПОТ РО-32-ЦВ-400-96, а также Правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства и Правил безопасности в газовом хозяйстве.

Подготовка деталей к сварочным - наплавочным работам.

При разделке трещин, удалении шлаковых включений, подготовке под сварку инструментов, а также при производстве поверхностного наклепа сварных швов и околошовной зоны необходимо соблюдать требования Правил техники безопасности и производственной санитарии при холодной обработке металлов.

Электрифицированный ручной инструмент (электродрели, шлифовальные машины и т.п.) должен питаться напряжением не выше 36 В.

Пневматические молотки должны быть снабжены приспособлениями, не допускающими вылета болта.

Зубило должно быть длиной не менее 150 мм, а оттянутая часть зубила - 60-70 мм.

При работе зубилом, крейцмейселем и другим сварочным и слесарным инструментом рабочий должен пользоваться защитными очками. Места, где проводятся работы, должны быть ограждены защитными ширмами высотой не менее 2 м.

Ударный инструмент (зубила, крейцмейсели, бородки и т. п.) не должен иметь отколов, трещин, заусенцев и наклепа. Слесарные молотки и кувалды должны иметь слегка выпуклую, без трещин и наклепа поверхность бойка и быть надежно укреплены на ручках путем расклинивания металлическими заершенными клиньями. Черенки для ручек молотков и кувалд должны быть изготовлены из вязких пород дерева.

Электросварочные работы.

При всех видах сварки плавлением наиболее опасным видом травматизма является поражение электрическим током. Эксплуатация электросварочного оборудования должна отвечать требованиям Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, а также требованиям ГОСТ 12.1.019--79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и ГОСТ 12.1.030--81 Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

При производстве электросварочных работ необходимо соблюдать требования действующих Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах и требования ГОСТ 12.3.003--86 ССБТ. Работы электросварочные. Общие требования безопасности.

Для защиты глаз и лица от излучения сварочной дуги сварщик должен пользоваться исправным шлемом-маской или щитком со светофильтрами различной прозрачности в зависимости от величины сварочного тока. Для предохранения тела от ожогов каплями расплавленного металла или воздействия лучей сварочной дуги руки сварщика должны быть защищены брезентовыми рукавицами, а сам сварщик должен быть одет в костюм с огнестойкой пропиткой.

Во всех случаях повреждения сварочного оборудования необходимо немедленно отключить ток и заявить мастеру и электромонтеру о повреждении.

Во всех случаях поражения током при оказании первой помощи необходимо изолировать пострадавшего от источника тока, прервав цепь тока. При невозможности отключения тока следует освободить пострадавшего от воздействия тока, пользуясь материалами, не проводящими ток, и вызвать врача. До прихода врача пострадавшему необходимо оказать первую медицинскую помощь в виде искусственного дыхания и наружного массажа сердца, выполнению которых должны быть обучены все работники.

Оказание неотложной помощи пострадавшим от электрического тока, заключающееся в непрямом (наружном) массаже сердца и искусственном дыхании (вдувании), необходимо производить в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Список литературы

1. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов.ЦВ-201-98. - М.: Транспорт, 1999.-255с.

2. В.Б. Шляпин, А.Ф. Павленко, В.Ю. Емельянов. Справочник. Ремонт вагонов сваркой.- М.: Транспорт, 1983.-248с.

3. Материаловедение и технология конструкционных материалов для железнодорожной техники / Н.Н. Воронин и др.-М.: Маршрут, 2004.-456с.

4. Зарембо Е.Г. Сварочное производство: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта.. - М.: Маршрут, 2005.-240с.

5. Сварочное производство. Рабочая программа и задание на контрольную работу с методическими указаниями.- М.: Издательский центр РГОТУПСа, 2006.- 38с.

6. В.М. Никифоров. Технология металлов и конструкционные материалы. - Ленинград: Машиностроение, 1987. - 368с.

Размещено на Allbest.ru

...