Сварка является одним из технологических процессов в машиностроении

Введение

Сварка является одним из технологических процессов в машиностроении

и строительстве.

Сварка позволила внести коренные изменения в технологию производства,

создать принципиально новую конструкцию машин например применение сварочных конструкций вместо клепальных, в строительстве позволило с эко-номить 20% металла, снизить на 5 – 30% трудоемкости изготовления конструкций.

Развитие сварки. Основным видом сварки является дуговая сварка. Осново-пожником дуговой сварки являются русские ученные и инженеры – В.В. Петров (1761 – 1834 гг) Н.Н. Бернардос (1842 – 1905 гг) и Н.Г Словянов (1854 – 1897 гг).

В 1802 г профессор физик Санкт – Петербургской медико – хирургической аккадемии Василий Васильевич Петров открыл и наблюдал разряд от пост-роенного им сверхмощного «вольтового столба» который состоял из 2100 пор разнородных кружков элементов (медь + цинк) проложенных бумаж-ными кружками, смоченными водным раствором нашатырного спирта.

Этот столб или батарея, как называл В.В Петров, был наиболее мощным источником электрона в то время. Он показал возможность использования дуги для освещения и плавления металлов.

В 1881 г была применена дуга между угольным электродом и металлом для сварки.

Словянов разработал способ дуговой сварки металлическими электродами с защитной сварочной зоны слоем порошкообразного вещества (флюса) и пе-рвый в мире механизм «электроплавильник».

Сварка применяется при изготовлении всех видов сварных конструкций, как в заводских условиях, так и в строительстве.

Усиленно ведутся работы в четырех специализированных институтах сва-рочного производства Н.Э.С. – институт электросварки имени Е.О. Патона, АН ВНИИ ЭСО – всесоюзный научно исследовательский конструкторский и

технологический институт электро-сварочного оборудования и др.

Сварка является одним из основных технологических процессов в машино-строении и строительстве.

Трудно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не применялась сварка.

1. Назначение конструкции лестница

Конструкция лестница предназначена для опоры.

Конструкция изготовляется из стали 09Г2С

Конструкция лестница состоит из:

1)Рифленой стали - 140×830;

2)Рифленой стали - 230×784×5.

3. Выбор сварочных материалов

Для сварки применяют электроды марки УОНИ 13/45 по ГОСТ 9466 – 75. Электроды предназначены для сварки ответственных конструкций из малоуглеродистой и низкоуглеродистой стали, во всех пространственных положениях на постоянном токе обратной полярности.

Основное покрытие УОНИ -13/45 универсальная обмазка которая состоит из мрамора, плавинового шпата, кварцевого песка, феросилиция, феромар-ганца, феротитана, житкого стекла, с временным сопротивлением разрыву металла шва не ниже 45 кГс 1мм², не содержит оксидов железа и марганца.

Таблица №3.1 Состав покрытия %

Марка электрода	Мрамор	Плавино-вый шпат	Кварце-вый песок	Фероси-ций	Феромар-ганец	Фероти-тан
УОНИ 13/45

По ряду полярности применяемого при сварке или наплавке тока, а так-же по наменальному напряжению холостого хода используемого тока, электроды обозначаются от 2 до (ГОСТ – 9466 – 75)

Метал шва выполненного электродами с основным покрытием обладает относительно большой вязкостью, меньшей скоростью к старению и образо- ванию трещин. Этими электродами сваривают особо ответственные изделия из низкоуглеродистой и легированной стали.

Таблица №3.2 Механические свойства электрода Э46Н при нормальной

температуре

Тип Электрода	Механические свойства металла шва или наплавленного металла	Механические свойства сварного соединения выполненного элек-тродом 3 мм
Временное сопротивление разрыву δв×10^7Па	Относительн-ное удлинение δ×%	Ударная вязкость Ан× 10^5 Дж/м^2	Временное сопротивление разрыву δв×10^7 Па	Угол загиба прад.
Э46А

Таблица №3.3 Сарочного тока для электрода УОНИ 13/45

Диаметр электрода в мм	Сила тока И(А)
3 – 4	90 – 130
5 – 6	150 – 180
7 – 8	210 – 240

Механическое свойство шва – предел прочности не менее 50 кГс/мм²,

Ударная вязкость не менее 15 кГс/мм²,

Относительное ударение не менее 20%

Коэффициент наплавки 90 Па/час

Допустимое содержание влаги в покрытии – 0,1%

Режим повторного пропаливания - 350°С – 380°С в течении 40 мин.

Таблица №3.4 Толщина покрытия электродов типа Э46А

Диаметр электрода (в мм.)	Толщина покрытия (в мм.)
	0,65-0,95
	0,95-1,20
	1,10-1,40
	1,10-1,40

Механические свойства металла сплава:

Предел текучести – 40-45 кг/мм²;

Относительное сужение 65-70%;

Потери при сварке ≈ 13%

Отношение веса покрытия к весу сопряжения - 30÷40%.

4. Выбор оборудования предназначенного для сварки

Для сварки помоста используется сварочный выпрямитель ВДУ – 504.

Источники питания ВДУ называют универсальными т.к. их электрические схемы предусматривают переключения для работы, как с жестокими так и с круто-падающими характеристиками. Выпрямители работают на принудительном воздушном охлаждении.

Включение выпрямителей ВДУ в силовую сеть и защита кратковременных аварийных коротких замыканий в цепях установки осуществляется сетевым автоматическим выключателем, защита от перегрузок в процессе работы -тепловыми реле магнитных пускателей.

Выпрямители серии ВДУ типов ВДУ -504 и ВДУ -504-1 выполнены для однопостовой механизированной сварки плавящимся электродом изделий из стали в углекислом газе, а так же для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Параметры	ВДУ-504
Климат пополнения категории размещения	И3; Т^3
Нижняя температура охлаждающей среды I. ^0с	- 40
Режим работы ПВ%
Продолжительность цикла сварки (в мин.)
Наминальный сварочный ток А
Пределы регулирования сварочного тока А. Жесткий Падающий	18 – 50 23 – 46
Напряжение холостого тока (В) не более
Первичная мощность к Вт
Наименование сети В	220; 380
КПД% не менее
Габаритные размеры	110×800×940
Масса

Характеристика ВДУ-504

Выпрямитель ВДУ – 504 может работать как с крутопадающим током, так и с внешней характеристикой.

СТВ – силовой трансформатор Т₁, 6 теристоров V₁ – V₆ которые включены с фазами вторичной обмотки трансформатора Т₁. Фазы первичной обмотки Т₁ в зависимости от требующегося режима соединяются с помощью кулачкового переключателя звездой или треугольником. Соединения треугольником про-изводят при установке выпрямителя ВДУ – 504 на работу с внешними хара-ктеристиками падающей формы и для первого ступенчатого регулирования, при установке на работу с жесткими внешними характеристиками.

Соединение звездой производят для второго диапазона при установке на работу с жесткими внешними характеристиками.

Баластные реостаты служат для создания падающей характеристики на каждом посту и регулирование сварочного тока. Реостатом производится сту-пенчатая регулировка сварочного тока в достаточно широких пределах (20 ступеней), Реостат состоит из пяти групп сопротивлений, которые с помощью пяти рубильников могут включаться в цепь сварочной дуги. Каждая группа сопротивлений, включает в себя несколько элементов сопротивлений, выпо-лненных из проволоки или лент с большими удельным сопротивлением.

Выпускаются баластные реостаты типов: РБ – 201; РБ – 301. Реостат РБ -201 дает возможность регулировать сварочный ток от 10 до 200А через каждые 10А; РБ -301 – от 15 до 300А через каждые 15А; РБ – 501 – от 25 до 500А через каждые 25А.

5. Подготовка металла под сварку

Подготовка металла под сварку заключается в правке, очистке, разметке, резке и сборке.

Правкой устраняют деформацию проходной стали. Листовой и сортовой металл правят в холодном состоянии на листоправильных и угоправильных вальцах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем сос-тоянии.

Разметка – перенос размеров детали а натуральную величину с чертежа на металл. Инструменты для разметки: рулетка, линейка, угольник и чертилка.

При подготовке деталей к сварке применяют преимущественно термиче-скую резку. Механическую резку целесообразно выполнить при заготовке однотипных деталей, главным образом с прямоугольным сечением.

Сборка деталей под сварку. Изделия чаще всего собирают на сварочных прихватках. Сварочные прихватки представляют собой неполноценные короткие швы с поперечным сечением 1/3 сечение полного шва. Длина прих-ватки от 20 до 100мм в зависимости от толщины свариваемых листов и длины шва.

Прихватки придают изделию жесткость и препятствуют перемещению де-талей, что может привести к трещинам в прихватках при их охлаждении. Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше растягивается усадочная сила в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций из листов небольшой толщины (до 6 – 8 мм). При значительной толщине листов необхо-димо обеспечить податливость деталей и сборку изделия выполняют на меха-нических приспособлениях.

Для сборки и сварки применяют разные приспособления: скобы, упоры, зажимы, струбцины, прихватки, хомуты и т.д.

6.Расчет и выбор режимов сварки

Под режимом сварки понимают группу показателей, определяющих хара-ктер протекания процесса сварки. Эти показатели влияют на количество те-плоты, вводимой в изделие при сварке. К основным показателям режима сва-рки относятся: диаметр электрода или сварочной проволоки, сварочный то, напряжение сварки: род и полярность тока, тип и марка покрытого электрода, угол наклона электрода, температура предварительного нагрева металла.

Выбор режима ручной дуговой сварки часто сводится к определению диа-метра электрода и сварочного тока. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, типа шва и др. Сварка в вертикальном положении выполняется обычно элек-тродами диаметром не более 4мм, реже 5мм; электроды диаметром 6мм могут применятся только сварщиками высокой квалификации. Потолочные швы как обычно выполняются электродами не более 4мм. При многослойной сварке для лучшего провара корня шва первый шов заваривают электродом диаметром 3 – 4мм, а последующие – электродами большего диаметра.

Сила сварочного тока устанавливается в зависимости от выбранного диа-метра электрода. Для сварки в нижнем положении шва она может быть при-ближенно определена по формуле.

Icв = dэ × k, где

k = (35-60);

d – диаметр электрода, мм.

Относительно малый сварочный ток ведет к неустойчивому горению дуги, непровару и малой производительности. Чрезмерно большой ток ведет к си-льному нагреву электрода при сварке, увеличению скорости плавления элек-трода и непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и ухудшению формирования шва. На величину коэффициента К влияет состав электродного покрытия: для газообразующих покрытий К берется меньше, чем для шлакообразующих покрытий, например для электродов с железным порошком в покрытии (АНО-1, ОЗС-3) сварочный ток на 30-40% больше, чем

для электродов с обычными покрытиями.

При сварке с вертикальными и горизонтальными швами ток должен быть уменьшен против принятого для сварки в нижнем положении примерно на 5-10%, а для потолочных – на 10-15%, с тем чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.

9. Охрана труда и техника безопасности

Соблюдение требований охраны труда на предприятии.

На каждом предприятии имеется отдел охраны труда, работники которого повседневно проводят, под руководством директора организации, работу по осуществлению необходимых мероприятий по безопасности труда и произ-водственной санитарии. Так же периодические медицинские осмотры рабо-тающих.

Безопасность труда на территории предприятия и цеха. На каждом пред-приятии действуют специальные правила техники безопасности. Движение любого вида транспорта и людей регулируется дорожными знаками, и сигна-льными устройствами.

Цеха (участки) с вредными производствами должны изолироваться от других. Цеха, в которых производство сопровождается значительными тепло и газовыдилениями следует размещать в одноэтажных зданиях. Цеха, связан-ные с возникновением особо резкого шума должны размещаться в изолиро-ванных зданиях.

Электробезопасность. Электротравмы возникают при прохождении элек-трического тока через тело человека.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и нап-ряжения, а также от пути прохождения тока в организме человека, длитель-ность действия тока, частоты.

Помещение по степени опасности поражение людей электрическим током подразделяются на три категории: особо опасные, с повышенной опасностью, и без повышенной опасности.

Электрические установки и устройства считаются опасными, если у них токоведущие части не ограждены и расположены на доступной для человека высоте (менее 2,5м).

Противопожарные мероприятия при выполнении сварочных работ:

Причинами, вызывающими пожары в цехах, является наличие легковосп-ламеняющих веществ и горячих житкостей, сжиженных горючих газв, твер-

дых сгораемых материалов, емкостей, электроустановок, вызывающих в про-цессе их работы электрические искры и др.

По признаку пожарной опасности производство принято подразделять на такие категории: взрывоопасные, пожароопасные, взрывопожароопасные, не-пожароопасные, взрывонеопасные.

Сварочные работы могут выполнятся в помещениях каждой категории про-изводства в соответствии с определёнными требованиями.

Сварочные работы в замкнутых ёмкостях должны выполнятся по специа-льному разрешению администрацией предприятия.

В целях предотвращения пожаров, сварщикам запрещается пользоваться одеждой, рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей; выполнять термическую резку и сварку аппаратов, нахо-дящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся пол давле-нием; производить без специальной подготовки резку и сварку ёмкостей из под жидкого топлива и др. При потолочной сварке рукавицы нужно одевать поверх робы, обязательно необходим головной убор; если рукава слишком длинные их заворачивают вовнутрь; штаны должны быть поверх ботинок.

Запрещается производить электросварку при неисправности оборудования, при снятом корпусе источника питания. При газовой сварке и резке, во избе-жание пожара, запрещается работать лицами не сдавшим техминимум по пра-вилам техники безопасности, приближаться с открытым огнём к ацетиленовому аппарату ближе, чем на 10м, и 5 м от баллона с газом, устанавливать или укла-дывать баллоны около печи, отопительных приборов и других источников тепла, переносить баллоны на плечах во избежание их падения, что может при-вести к их взрыву, избегать попадания масел на баллон с кислородом, работать без предохранительного клапана или с неисправным клапаном, что может привести к обратному удару.

В цехах, для предотвращения распространения огня, на участке должен находится, ка минимум, один пожарный щит. Он должен быть оборудован: ло-патой, багором, ведром, топором, огнетушителем, бочкой с водой или ящик с песком, асбестовым или брезентовым покрывалом. Окрашивают пожарный щит

В белый цвет с красной полоской по диагонали.

Огнетушители – переносные или передвижные устройства для тушения очагов пожара за счёт огнетушащего вещества. По составу огнетушители бывают: углекислотные, химические пенные, воздушнопенные, хлодоновые, жидкостные, порошковые. Каждый вид огнетушителей предназначен для определённого вида очага возгорания. Огнетушители различны и по объёму. Бывают 2, 5, 8, 10 литровые переносные огнетушители (ОХП – 2, ОП – 8).

Кроме пожарного щита, при необходимости, в цехах должны находится пожарные краны, для подачи напора воды к месту возгорания. Водой тушат твердые вещества. Запрещается тушить водой электроприборы и горючие жи-дкости, т.к. при тушении электроприборов вода является проводником тока, а при тушении горючих жидкостей, она не тушит пламя, а наоборот распро-страняет, смешиваясь с горючей жидкостью и растекаясь.

За каждый пожарный щит отвечает определённое лицо, чаще всего это старший мастер цеха.

7. Дефекты сварочных швов

Дефектами сварочных швов называются различные отклонения от установленных технических требований и норм, ухудшающих работу сваро-чной конструкции. Все дефекты сварочных швов можно разделить на три группы:

1. Дефекты формы и размеров;

2. Наружные дефекты;

3. Внутренние дефекты (микроструктурные).

Дефекты шва: неравномерность ширины шва, высоты и бугристость, уху-дшают внешний вид шва. Причинами их возникновения являются колебания напряжения в сети, неравномерная скорость сварки, неправильный угол нак-лона электрода, протекание жидкого металла в зазоры и т.д.

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на холод-ные кромки основного металла. Причинами являются слишком большой ток и длинная дуга, большой угол наклона изделия.

Подрезы представляют собой углубления в основном металле вдоль края шва. Они возникают в результате длинной дуги и большой силы тока. В угловых швах основной причиной является смещение электрода на вертика-льную стенку. Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут привести к разрушению изделия.

Прожоги это сквозные проплавления основного или наплавленного метал-ла. Образуются при большом зазоре, малом притуплении кромок, при боль-шом сварочном токе и небольшой скорости сварки.

Непровары это неполное проплавление кромок а также несплавление слоев между собой. Причинами их образования является плохая зачистка металла, малый зазор и большое притупление кромок, малый угол скоса кромок.

Трещины также как и непровары являются наиболее опасными дефектами

сварки. Они могут возникать как в самых швах, так и в околошовной зоне и

распологаться вдоль и поперек шва. По размерам могут быть макро и микро-

скопическими. Причинами их возникновения являются внутренние напря-жения, возникающие при сварке. Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла, часто бывают скрытыми и их сложно выявить. Хо-лодные трещины возникают при t° ниже 100-300°С, как правило выходят на поверхность и хорошо заметны.

Шлаковые включения образуются в результате плохой зачистки кромок деталей и поверхности от окалины, ржавчины и грязи. Они возникают в след-ствии малого тока, и уменьшают его прочность.

Газовые поры появляются в сварочных швах в следствии переохлаждения металла шва, растворенные газы в жидком металле не успевают выйти наружу и остаются в виде пузырьков. При большом количестве пор сварочный шов быстро разрушается.

Большое усилие шва приводит к ухудшению работы сварочного изделия на динамическую нагрузку. Поэтому он является недопустимым дефектом. Обычно выпуклость шва составляет 3мм при толщине металла 10 и выше мм.

Прожог (сквозное проплавление) возникает из-за большого тока при малых скоростях сварки, из-за наличия большого зазора между кромками. Наиболее часто прожоги образуются при выполнении первого прохода многослойного шва и при сварке тонкого металла. Если под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка – тоже может возникнуть прожог.

Наплыв представляет собой затекание жидкого металла непосредственно из сварочной ванны на кромки холодного основного металла. Наиболее часто наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальных пло-скостях. Обычные причины наплывов – большой сварочный ток, неправель-ный наклон электрода, излишне длинная дуга.

Трещины – самые опасные дефекты, так как создают резкую концентра-цию напряжений. Трещины появляются при сварке высокоуглеродистой и ле-гированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения. Часто тре-щины образуются в сварных соединениях жестко закрепленных конструкций.

Для эффективного управления качеством важен контроль на всех стадиях технологического процесса: на стадиях заготовки и сборки под сварку, во вре-

мя процесса сварки, а также после сварки. Качество исходных материалов (основного металла, сварочной проволоки, флюсов, защитных газов) должно удовлетворить требованиям сертификатов.

Дата добавления: 2015-08-29