Введение по сварке для дипломной работы
Обновлено: 21.09.2024
Сварка – это технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
Благодаря своей относительной простоте применения, быстроте соединения различных материалов сварка находит широкое применение.
Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным технологическим процессом, что обеспечивает ее использование во всех областях машиностроения, строительства, науки и техники. Например, при замене клепаных конструкций на сварные соединения экономия металлов составляет 15–20 %, а при замене литых деталей сварными – около 50 %. Сварка является необходимым технологическим процессом обработки металлов. В настоящее время сваркой соединяют разнородные и однородные материалы: металлы и неметаллы – от нескольких микрон в микросхемах до нескольких метров – в тяжелом машиностроении. Трудно назвать отрасль промышленности, которая обходилась бы без применения сварки. Сваркой соединяют детали космических кораблей, лопасти турбин, корпуса подводных лодок и самолетов, корпуса приборов и выводы микросхем. Детали, соединенные сваркой, имеют прочность, равную прочности основного металла.
Различают два вида (способа) сварки по типу энергетического воздействия:
• сварка плавлением (с применением тепловой энергии);
• сварка давлением (с применением механической энергии).
В первом случае материал в месте соединения расплавляют, а во втором процесс выполняют с приложением давления и местным нагревом или без него.
Энергия в зону сварки вводится в виде теплоты, упругопластической деформации, электронного, ионного, электромагнитного и других видов воздействия.
В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса:
• К термическому классу (Т) относятся виды сварки, осуществляемой плавлением с использованием тепловой энергии. Основными источниками теплоты являются сварочная дуга, плазма, лучевые источники энергии (лазерное, электронное, фотонное излучение), теплота, выделяемая при химических реакциях (газовая, термитная).
• К механическому классу (М) относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением).
• К термомеханическому классу (ТМ) относятся виды сварки с использованием тепловой энергии и давления (диффузная сварка, контактная и др.).
Наибольший объем среди всего разнообразия видов сварки занимает дуговая сварка, в частности ручная дуговая электросварка. Источником теплоты при этом является электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой.
Впервые мысль о возможности практического использования «электрических искр» для плавления металлов высказал в 1753 г. академик Российской Академии наук Г. Р. Рихман, исследовавший атмосферное электричество.
В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл явление электрической дуги. Петров исследовал возможности использования электричества для освещения. Им был собран «Вольтов столб» из 2 400 пар медно-цинковых кружков, с проложенной между ними бумагой, смоченных раствором нашатыря. Это была одна из самых мощных электрических батарей того времени.
В. В. Петров в своих трудах первым описал явление электрической дуги и показал возможность использования теплоты, выделяемой дугой, для плавления металлов.
Этим открытием, одним из самых значительных в XIX веке, В. В. Петров положил начало развитию новых технических знаний и науки, получивших дальнейшее практическое применение в электродуговом освещении, электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.
Однако в то время это открытие не нашло практического применения. Спустя почти 80 лет наш русский изобретатель Н. Н. Бенардос в 1892 г. начал разработку практического применения электрической дуги для сварки металлов. Н. Н. Бенардос в 1885–1887 гг. запатентовал свой способ сварки «Электрогефест», или «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», в 13 странах, в том числе и в Америке, хотя американский ученый И. Томпсон в 1867 г. одним из первых в мире пытался сварить два куска металла электросваркой.
В 1892 г. на электротехнической выставке, проходившей в Петербурге, Н. Н. Бенардос представил описание своего изобретения: «Электропайка, электросварка, электроотливка, электронаслоение, электросверление, электроразрезывание всех металлов». Он присоединял один полюс динамо-машины к листу металла, а другой к угольному электроду. В пламя дуги вводили металлический стержень.
Но Бенардос не догадался о том, что можно не вводить посторонний металл при плавящемся электроде. Это сделал русский ученый Н. Г. Славянов. Его «Способ электрической отливки металлов» увидел весь мир. На выставке в 1893 г. Славянов получил золотую медаль «За дуговую электросварку». Он представил двенадцатигранную призму из никеля, томпака, стали, чугуна, нейзильбера, бронзы обычной и колокольной, где все грани были соединены сваркой. После этого Америка уже не сомневалась в возможностях сварки цветных металлов по способу Н. Г. Славянова.
С именами Н. Г. Славянова и Н. Н. Бенардоса связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, контактной сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Н. Г. Славяновым были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов. В Московском политехническом музее демонстрируется подлинный сварочный генератор Н. Г. Славянова и образцы сварных соединений.
В начале 1930-х годов в связи с потребностью в более прогрессивных способах соединения металлов стала развиваться сварочная техника. В 1929 г. советский инженер-изобретатель Д. А. Дульчевский разработал способ автоматической дуговой сварки под флюсом. Под руководством академика В. П. Вологдина в 1924–1935 гг. с использованием электрической дуговой сварки были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса судов. Сварку применяли ручную дуговую, электродами с тонкими ионизирующими покрытиями.
В 1935–1939 гг. стали применять легированные электроды с толстым покрытием. Их применение позволило использовать сварку в изготовлении промышленного оборудования и строительных конструкций.
Огромный вклад в развитие сварочных технологий внес киевский институт им. Е. О. Патона.
Здесь была разработана электрошлаковая сварка, изготовлены высокоскоростные сварочные машины для сварки под флюсом. Применение электрошлаковой сварки позволило заменить литые и кованые крупногабаритные изделия сварными, более технологичными.
В период Великой Отечественной войны сварка получила широкое применение в военной технике, были разработаны уникальные способы сварки броневых сталей. В послевоенное время при восстановлении народного хозяйства сварка как прогрессивный способ соединения металлов значительно вытеснила клепку.
С 1948 г. промышленное применение получили новые способы сварки: сварка в среде защитных газов, ручная, механизированная и автоматическая сварка плавящимся и неплавящимся электродом.
В 1950–1952 гг. в ЦНИИТмаше при участии МВТУ им. Н. Э. Баумана и ИЭС им. Е. О. Патона под руководством профессора К. Ф. Любавского была разработана сварка низколегированных и низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа. Сейчас этот способ сварки составляет 30 % объема всех сварочных работ.
В конце 1950-х годов французскими учеными был разработан новый вид сварки плавлением – электронно-лучевой, получивший широкое применение в производстве микроэлектронной техники и выплавке особо чистых сплавов.
Впервые в мире советские космонавты В. Кубасов и Г. Шонин в 1969 г. осуществили автоматическую сварку и резку металлов в открытом космосе. В 1984 г. космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков провели ручную сварку, резку и пайку различных металлов в космосе. В настоящее время сварку и резку металлов проводят в космосе, под водой, в вакууме и на открытом воздухе.
Открытая и разработанная Н. Н. Бенардосом в 1887 г. контактная и шовная сварка широко применяется в настоящее время. Кузов современного автомобиля, состоящий из тонколистовых штампованных деталей, сварен более чем в 10 тысячах точек. Самолет насчитывает уже несколько миллионов сварных точек или «электрозаклепок».
Наряду с дуговой электросваркой, к сварке плавлением относят газовую сварку. Для плавления металлов используют тепло пламени смеси газов, сжигаемых с помощью горелки. Газовая сварка классифицируется по виду применяемого горючего газа: ацетиленокислородная, керосино-кислородная, бензино-кислородная, пропанобутано-кислородная, водород-кислородная и др.
Способ газовой сварки был разработан в конце XIX столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В этот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных соединений. Наибольшее развитие газовая сварка с применением ацетилена получила в период развития сети железных дорог и вагоностроения. Необходимо было производить большой объем работ по сборке вагонов, паровозов. В настоящее время газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности: при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавочных работах. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, широко применяемая на этапе заготовительных операций при раскрое металлов и резке металлолома.
Несмотря на многочисленные способы применения механизированных и автоматизированных видов сварки, масштабы применения ручной дуговой электросварки увеличиваются. Это связано с созданием новых материалов и оборудования для производственных процессов. На эти позиции ручную сварку выдвинули высокая скорость соединений металлов и технологичность процесса.
Начальной и конечной операцией создания современных конструкций часто является ручная дуговая сварка.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Введение
Введение Все дилетанты, но в разных областях [6]. Занимаешься всегда не тем, чем собирался. Предлагаем любителям нетривиальных путешествий словарь-путеводитель по экзотической части американского английского. Такой язык мало доступен тем, кто не принадлежит к местной
Введение Пистолеты и револьверы — наиболее массовое в мире оружие. За ним закреплен приоритет «личного оружия нападения и защиты, предназначенного для поражения живой силы противника на коротких расстояниях (до 50 м) и в рукопашной «схватке». Если в армиях почти всюду на
Введение Для качественного оказания медицинской помощи необходимо обеспечить непрерывность лечебно-диагностического процесса на всех этапах лечения. Здесь приобретает значение четкое разделение функций на каждом этапе оказания медицинской помощи. Фельдшер является
Введение Биология и медицина признают, что организм человека является так называемой открытой системой по восприятию и излучению энергии. Он воспринимает доходящую до Земли энергию Космоса – прану, эфир – и преобразует ее для своей жизнедеятельности (либо излучает
Введение Невозможно представить себе грамотного человека, который ни разу в жизни не пролистывал свою медицинскую карточку и не вчитывался в результаты исследований. Собственное здоровье и здоровье детей нас тревожит, и мы хотим знать о нем как можно больше. К
ВВЕДЕНИЕ Даже кратковременное отсутствие воды в квартире доставляет ее обитателям массу неудобств. Чтобы оградить себя от подобных хлопот и аварийных ремонтов, необходимо тщательно соблюдать рекомендации по обслуживанию и использованию бытовой
Введение Псевдонимы (от греч. слова «pseudonymos» – носящий вымышленное имя) заслуживают изучения как один из важных факторов творческой жизни всех времен и народов. Наука о псевдонимах, которую по аналогии с ономастикой (наукой об именах) можно назвать псевдономастикой, или
Введение «Salus aegroti suprema lex» («Благо больного – высший закон») – это основной принцип, которым должны руководствоваться врачи в своей деятельности. Правда, вся сложность в том, что именно врач, а не больной может определять, что для больного благо. В дальнейшем мы увидим, что
Введение Если вы открыли эту книгу, значит, была на то причина. Скорее всего, вы просто однажды поняли, что хотите как можно больше знать о своем здоровье. Зачем? Да чтобы сохранить его и прожить долгую и полноценную жизнь без боли, недомоганий, слабости, больниц и лекарств.
Введение КлассификацияЧасовые приборы можно классифицировать по-разному: по принципу действия, по устройству колебательной системы, наконец, по назначению.По принципу действия часовые механизмы могут быть механическими, электронно-механическими или электронными.
Введение
Дипломная работа по профессии Сварщик
Алюминий и его сплавы играют важную роль в современной промышленности. Это обусловлено тем, что большинство промышленных сплавов алюминия обладает рядом уникальных свойств: сочетание высоких механических свойств (высокая удельная прочность) и физических свойств (малая плотность, высокая теплопроводность, которая в 3-3.5 раза выше, чем у стали).
На рисунке [1] приведены данные о потреблении алюминия и его сплавов в мире за 2017 год.
Рисунок.1. Применение алюминия и его сплавов в разных частях мира
Основными областями применения являются транспорт (авиационная промышленность, кораблестроение, вагоностроение), строительство (металлоконструкции общего назначения) и упаковочная промышленность.
Рис.2. Применение алюминия и его сплавов в промышленности
Большинство промышленных сплавов представляют собой сложные металлургические системы. В качестве основных легирующих элементов для алюминия используют магний, марганец, медь, кремний, цинк, реже никель, титан, бериллий, цирконий. Большинство легирующих элементов образуют с алюминием твердые растворы ограниченной растворимости, а также промежуточные фазы с алюминием и между собой. Суммарное содержание легирующих элементов, как правило, не превышает15%. алюминия марганцем или магнием способствует повышению его прочности.
Чем меньше примесей в алюминиевом сплаве, тем, как правило, выше его пластичность. Технический алюминий, алюминиево-марганцевый и низколегированные сплавы с магнием легко деформируются в холодном состоянии.
В связи с тенденцией замены черных металлов алюминием и его сплавами во многих отраслях техники, строительства и транспорта эту замену следует осуществлять с учетом технико-экономических преимуществ того или иного сплава перед сталью. При использовании алюминиевых сплавов необходимо также учитывать их коррозионную стойкость и свариваемость.
Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов определяется наличием на поверхности изделий плотной окисной пленки. Алюминий и его сплавы совершенно непригодны для работы в щелочной среде.
Чтобы обеспечить алюминиевым сварным конструкциям требуемую форму и размеры, используют конструктивные и технологические методы уменьшения сварочных деформаций.
При сварке алюминия и его сплавов также существует такое понятие, как критический сварочный ток. Этот ток определяется рядом факторов, которые недостаточно изучены. Увеличение сварочного тока выше критического значения нарушает процесс формирования сварочного шва, его поверхность покрывается морщинистыми складками, а глубина проплавления резко уменьшается.
Тема определена необходимостью систематизации и обобщения основных технологических параметров сварки алюминия и его сплавов в свете достижений техники за последние годы, рассмотрения влияния различных видов аппаратурного оформления процесса сварки алюминия и его сплавов на свойства сварных соединений, экономической целесообразностью применения тех или иных методов сварки.
Силовые трансформаторы предназначены для питания током силовых и осветительных установок, они обычно трансформируют (преобразовывают) ток высокого напряжения, поступающий по линиям электропередачи, в ток более низкого рабочего напряжения (380—220 В). Это вторичное напряжение постоянно и не должно меняться от нагрузки. Режим короткого замыкания для них является аварийным, так как при этом растет ток до недопустимых пределов, происходят перегрев и выход из строя обмоток трансформатора.
В отличие от силовых сварочные трансформаторы работают в режиме меняющихся напряжений и тока и рассчитаны на кратковременные короткие замыкания сети.
Для сварки переменным током широко применяют однофазные трансформаторы, которые разделяют силовую и сварочную цепи и понижают высокое напряжение 380 или 220 В до величины не более 80 В. Внешняя вольтамперная характеристика вторичной цепи этих трансформаторов, т. е. зависимость между величиной сварочного тока и напряжением, должна обеспечивать ведение устойчивого сварочного процесса, учитывающего статическую характеристику сварочной дуги.
2.1.1 Основные свойства и особенности сварки
Алюминиевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые по пределу растворимости элементов в твердом растворе. В сварных конструкциях в основном используют полуфабрикаты (листы, профили, трубы и др.) из деформируемых сплавов. Концентрация легирующих элементов деформируемых сплавов меньше предела растворимости, и при нагреве эти сплавы могут быть переведены в однофазное состояние, при котором обеспечивается их высокая деформационная способность.
Для сварочных работ используют проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов по ГССТ 7871—75;
В сварочной ванне алюминиевые сплавы взаимодействуют с газами и шлаками. Металлургические особенности сварки алюминия и его сплавов определяются взаимодействием их с газами окружающей среды, интенсивностью испарения легирующих элементов, а также особенностями кристаллизации в условиях сварочного процесса.
Важной характеристикой окисной пленки алюминия является ее способность адсорбировать газы, в особенности водяной пар. Последний удерживается окисной пленкой до температуры плавления металла.
Коэффициент теплового расширения окисной пленки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в ней образуются трещины. При наличии в алюминии легирующих добавок состав окисной пленки может существенно меняться. Возникающая сложная окисная пленка в большинстве случаев является более рыхлой, гигроскопичной и обладает худшими защитными свойствами.
Окисная пленка на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки. Обладая высокой температурой плавления (2050 0 С), окисная пленка не расплавляется в процессе сварки и покрывает металл прочной оболочкой, затрудняющей образование общей ванны. Вследствие высокой адсорбционной способности к газам и парам воды окисная пленка является источником газов, растворяющихся в металле, и косвенной причиной возникновения в нем несплошностей различного рода. Частицы окисной пленки, попавшие в ванну, а также часть пленок с поверхности основного металла, не разрушенных в процессе сварки, могут образовывать окисные включения в швах, снижающие свойства соединений и их работоспособность.
Для осуществления сварки должны быть приняты меры по разрушению и удалению пленки и защите металла от повторного окисления. С этой целью используют специальные сварочные флюсы или сварку осуществляют в атмосфере инертных защитных газов.
При сварке алюминиевых сплавов кристаллическая структура и механические свойства металла швов могут изменяться в зависимости от состава сплава, используемого присадочного металла, способов и режимов сварки. Для всех способов сварки характерно наличие больших скоростей охлаждения и направленного отвода тепла.
При сварке сплавов, упрочняемых термической обработкой, в зонах около шва происходят изменения, ухудшающие свойства свариваемого металла. Измерение твердости и изучение структуры металла в зоне термического воздействия сплавов этой группы позволяют обнаружить в ней участки металла с различной степенью распада твердого раствора и коагуляции упрочнителя. Однако самым опасным изменением, резко ухудшающим свойства металла и способствующим образованию трещин, является оплавление границ зерен. Появление жидких прослоек между зернами снижает механические свойства металла в нагретом состоянии и способствует образованию кристаллизационных трещин.
Алюминий и его сплавы отличаются высокой тепло- и электропроводностью, что вызывает необходимость применения больших токов и мощных машин для электроконтактной сварки, особенно при точечной сварке этих материалов. Для повышения эффективности нагрева и плавления целесообразно сваривать эти металлы при малой длительности импульсов тока или на больших скоростях при сварке плавлением.
2.1.2 Технология сварки
Подготовка под сварку . При подготовке деталей из алюминиевых сплавов под сварку профилируют свариваемые кромки, удаляют поверхностные загрязнения и окислы. Обезжиривание и удаление поверхностных загрязнений осуществляют с помощью органических растворителей или обработкой в специальных ваннах щелочного состава.
В качестве растворителей для обезжиривания деталей из алюминиевых сплавов применяют уайт-спирит, технический ацетон, растворители РС-1 и РС-2.
Окисную пленку можно удалять с помощью металлических щеток из проволоки диаметром 0,1—0,2 мм при длине ворса не менее 30 мм или шабрением. После зачистки кромки вновь обезжиривают растворителем. Продолжительность хранения деталей перед сваркой после зачистки 2—3 ч. При более широких масштабах производства поверхности деталей подвергают травлению. Широко применяют травление в щелочных ваннах по следующей технологии:
1) обезжиривание в растворителе;
2) травление в ванне из водного раствора 45—50 г/л НаОН; температура ванны 60—70 0 С; время травления 1—2 мин для неплакированных материалов; при необходимости снятия технологической плакировки (например, на сплаве АМг6) время травления выбирают из расчета 0,01 мм за 2,5—3 мин;
3) промывка в проточной горячей воде (60—80 0 С), затем в холодной воде;
4) осветление в 30% -ном водном растворе HNO3 при 20 0 С в течение 1—2 мин или в 15%-ном водном растворе HNO3 при 60 0 С в течение 2 мин;
5) промывка в холодной проточной воде, затем в горячей (60—70 0 С);
6) сушка горячим воздухом (80—90 0 С).
При сварке деталей из сплавов алюминия, содержащих магний повышенной концентрации, перед сваркой кромки деталей и особенно их торцовые поверхности необходимо зачищать шабером. Для обработки электродной проволоки из алюминиевых сплавов используют те же ванны. Во многих случаях для обработки присадочной проволоки после травления рекомендуется проводить, электрохимическое полирование, особенно для сплавов, содержащих магний. В качестве электролита используют раствор состава: 700 мл ортофосфорной кислоты, 300 мл серной кислоты окиси хрома. В процессе полирования проволоки температуру электролита поддерживают 95—100 0 С. При перегреве электролита свыше 100 0 С происходит растравливание поверхности, а при понижении температуры ниже 90 0 С процесс полирования прекращается. Качество подготовки проволоки контролируют наплавкой технологических валиков с последующей оценкой пористости металла шва путем взвешивания.
Перед контактной сваркой (точечной и шовной) нахлесточные поверхности в некоторых случаях дополнительно зачищают вращающимися металлическими щетками. При соединении листов толщиной свыше 2,5—3 мм плакированный слой удаляют глубоким травлением для предотвращения образования непроваров. Торцы деталей перед стыковой контактной сваркой подвергают механической обработке резанием, например, на металлорежущих станках.
Поверхности деталей, свариваемых контактной точечной или шовной сваркой, контролируют внешним осмотром или измерением при 20 0 С электрического сопротивления образцов-свидетелей или самих деталей. При удовлетворительном состоянии поверхностей электрическое сопротивление не должно превышать 120 мкОм. Более объективное представление о свойствах поверхностей дает сопротивление деталей в процессе сварки, которое можно оценить по скорости нарастания напряжения, снимаемого с электродов, на начальной стадии процесса сварки, например, спустя 0,01—0,02 с после включения тока.
Типы соединений . Основные типы соединений, применяемые при сварке деталей из алюминиевых сплавов, регламентированы ГОСТ 14806—69. При сварке плавлением алюминиевых сплавов наиболее рациональным типом соединений являются стыковые, выполнить которые можно любыми способами сварки. Для устранения окисных включений в металле швов применяют подкладки с канавкой рациональной формы или разделку кромок с обратной стороны шва, что в некоторых случаях обеспечивает удаление окисных включений из стыка в формирующую канавку или в разделку.
Применение при аргонодуговой сварке флюсов, наносимых на торцовые поверхности перед сваркой в виде дисперсной взвеси фторидов в спирте, также способствует уменьшению количества окисных включений в металле шва.
При разделке кромок угол их раскрытия необходимо ограничивать с целью уменьшения объема наплавленного металла в соединении, а следовательно, и вероятности образования дефектов. Конкретный выбор конструктивных элементов подготовленных кромок свариваемых деталей, их размеров и размеров выполненных швов для основных типов соединений должен производиться согласно ГОСТ 14806—69.
Для точечной и шовной контактной сварки характерны нахлесточные соединения, размеры которых установлены ГССТ 15878—70. При этом соотношение толщин свариваемых деталей, как правило, не превышает 1 : 2. Для стыковой сварки оплавлением используются стыковые соединения. Форма деталей должна обеспечивать надежное закрепление их в зажимах машины и токоподвод вблизи стыка. Площади сечения деталей в зоне соединения должны быть приблизительно одинаковыми. При сварке алюминия и его сплавов используют несколько способов сварки.
При сварке алюминиевых сплавов рекомендуется применять пламя газовой смеси О2 : С22
Для защиты металла от окисления и удаления окислов с кромок свариваемых деталей применяют специальные флюсы. При сварке флюс вводится или с присадочным прутком, или предварительно наносится на кромки в виде пасты, разведенной в воде. Хранить флюс длительное время (более 8—10 ч) в разведенном состоянии нельзя. В качестве присадочного металла применяют сварочную проволоку из алюминия или его сплавов. Диаметр присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла.
Ручную электродуговую сварку алюминия и его сплавов можно осуществлять угольным или металлическим покрытым электродом. Сварку угольным электродом применяют для заварки брака отливок, сварки алюминиевых шин, иногда для сварки тонкого материала по отбортовке. При этом используют присадочный материал в виде прутков, покрытых флюсом. Сварку угольной дугой ведут на постоянном токе прямой полярности. В качестве электродов можно применять угольные или графитовые стержни разных диаметров. Режимы сварки стыковых соединений из алюминия приведены в таблице 1.
Таблица 1. Режимы сварки стыковых соединений из алюминия угольным и графитовым электродами
![]()
С одержание
В ведение
С помощью сварки изготавливают изделия из металлов, а также некоторых неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс). Модифицируя режимы сварки, можно наплавлять слои металлов различных толщин и различного состава. При помощи специализированного оборудования в определенных условиях можно выполнять процессы, обратные по своей сути процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.
С применением сварки создаются серийные и уникальные машины. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий. При изготовлении металлоконструкций, прокладке трубопроводов, установке технологического оборудования, на сварку приходится четвертая часть всех строительно-монтажных работ.
Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения. Это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, так как именно они непосредственно осваивают новые способы сварки. Сварные конструкции в зависимости от назначения разделяются на машиностроительные и технологические. Создание типового технологического процесса конструкции можно классифицировать:
- п о конструктивной форме сварного изделия; - по особенностям эксплуатационных нагрузок.
Основным видом сварки является дуговая сварка, при помощи которой создаются основные сварочные конструкции. К таким сварочным конструкциям относятся всевозможные решетчатые изделия.
При проектировании технологического процесса изготовления оконной решетки руководствовался следующими положениями:
1. Правильный выбор сварочного оборудования, материалов (марки стали, электродов), инструментов.
2. Обеспечение прочности при минимальных затратах металла, что в приблизительной мере обеспечивает экономичность.
3. Используя схему конструкции, применять экономичные профили проката.
Цель работы: описание разработки технологического процесса сварки ограждения.
- изучить литературу, необходимую для выполнения данной работы;
- дать оценку современного состояния решаемой проблемы, основные и исходные данные для разработки письменной экзаменационной работы;
- представить анализ сварной конструкции, подлежащей к изготовлению;
- разработать требования, предъявляемые к сварной конструкции: материал, его обработка, виды сварочных материалов, способы контроля изделия, его сварных швов и испытание конструкции;
- разработать технологический процесс с расчетами режимов ручной дуговой сварки плавящимся электродом;
- представить расчет расхода материалов и расчета норм времени на сварочные работы;
- разработать мероприятия по техники безопасности при изготовлении сварной конструкции при соблюдении правил электробезопасности и пожарной безопасности.
1 Основная часть
1.1 Назначение и конструктивные особенности изделия
Издревле самой надежной защитой владения от посягательств недобрых людей считался прочный металлический забор. Не утратил своей актуальности такой способ защиты и сегодня.
Металлические ограждения можно условно разделить на несколько типов защитных сооружений, которые, впрочем, не имеют четкого деления и отличаются только стилевыми элементами.
Можно условно выделить ограждения для городских объектов, детских и школьных учреждений ограждения для предприятий, группу ограждений частной собственности и парковые зоны (Рис.1). Рисунок 1 - Ограждения для парковых зон
Типичным примером ограждений первой группы являются металлические заборы Москвы, Санкт-Петербурга , особенно ее центральной исторической части. Каждый металлический кованый забор сродни произведению искусства: ажурные завитушки, аккуратная сварка.
Для ограждения современных городских гражданских объектов, как правило, используются заборы из сварной проволоки. Заборы могут иметь различную высоту и протяженность.
Если необходимо отделить территорию крупных объектов: спортивные площадки, особенно футбольные и баскетбольные площадки, теннисные корты, детские площадки — как правило, применяют металлические ограждения значительной высоты, изготовленные или из прутков, переплетенных в виде металлической сетки или крупноячеистую металлическую сетку, секции которой по периметру отделаны металлическим уголком.
Для защиты промышленных предприятий металлические ограды должны, прежде всего, отличаться надежностью, а их эстетические свойства отходят на второй план. Такие заборы предотвращают воровство, вандализм, несанкционированное проникновение на объект с целью умышленного повреждения оборудования. Для создания таких заборов чаще всего используется металлическая сетка из сварной оцинкованной проволоки, которая для гарантированной длительной эксплуатации покрыта специальной краской. Многие предприятия испытывают необходимость четкого разграничения функциональных зон на территории. Это может быть обусловлено требованиями безопасности труда.
Наибольшее разнообразие имеют металлические ограждения для частной собственности. Они могут быть созданы из кованых элементов и в виде забора из сетки. Для монтажа этих ограждений используются металлические столбы для забора из круглой или квадратной трубы различного диаметра и толщины стенки.
Преимущество решетчатых металлических заборов в том, что они вписываются в облик современной городской территории, выглядят эстетично и не препятствуют обзору.
1.2 Выбор материала и сортамента сталей элементов сварной конструкции
Металлические ограждения изготавливают методом сварки. Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения, Под свариваемостью материалов понимается комплексная технологическая характеристика металла или сплава, которая отражает их реакцию на процесс сварки и показывает пригодность данного материала для получения надежного сварного соединения. Свариваемость (Приложение 1) определяется в первую очередь механическими испытаниями сварных швов на разрыв, изгиб, ударную вязкость и кроме того, способностью материалов без образования трещин и значительного изменения свойств выдерживать быстрый нагрев до температуры плавления, значительное тепловое расширение, быстрое охлаждение и усадку при этом. В некоторых случаях для определения свариваемости проводят специальные испытания сварных соединений в условиях, соответствующих реальным условиям их эксплуатации.
Помимо сварных образцов испытывают и не сварные образцы основного металла, применяя термическую обработку, чтобы воспроизвести изменение свойств материала аналогично происходящему во время нагревания при сварке. Испытание материалов на свариваемость необходимо при разработке технологии сварки .
Свариваемость стали может быть определена также по содержанию химических элементов (С, Mo, V, Ni, Cr, Mn), влияющих на ее механические свойства.
В этом случае пользуются эмпирической формулой, определяющей эквивалент углерода Сэкв:
Сэкв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10,
где Mn, Ni, Cr, Mo, V, С — содержание элементов в стали в весовых процентах по данным химического анализа.
Для ручной дуговой, автоматической и полуавтоматической сварки эквивалент углерода не должен превышать 0,45%. При этом соотношении не обнаружено склонности стали к образованию горячих трещин.
Если Сэкв более 0,45%, то для предотвращения образования трещин и закалочных структур применяют предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку. При сварке металлов малых толщин допускается предельное содержание Сэкв 0,55% без применения термической обработки.
Свариваемость стали ухудшают примеси серы и фосфора, содержание которых свыше 0,035 и 0,04% соответственно повышает склонность к образованию трещин.
По свариваемости стали подразделяют на: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо свариваемые
Сплав марки стали Ст3сп содержит: углерода - 0,9-1%, кремния - 0,05-0,17%, марганца - 0,4-0,65%, никеля, хрома - до 0,3% , серы и фосфора - до 0,05 и 0,04% соответственно.
Сэкв = 0,9 + 0,5/20 + 0,3/15 + (0,3 + 0,05)/10 =0,23
Из уравнения видно, что сталь хорошо сваривается и не дает трещин, не требует предварительного нагрева.
Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В зависимости от назначения и нагрузок изделия выбирают материал из которого оно будет изготовлено. Таким образом, для изготовления ограждения использовалась сталь марки Ст3сп низкоуглеродистая, относится к группе хорошо свариваемых. Углерода в ней до 0,25 % , марганца 0,5% , кремния 0,35%. Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей.
1.3 Выбор и обоснование подготовительных операций
Технологический процесс заготовок деталей из проката может включать следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок и очистку под сварку.
Правка осуществляется за счет создания местной пластической деформации и, как правило, производится в холодном состоянии. Для устранения волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50мм широко используют многовалковые машины с числом валков больше пяти. Правку мелко- и среднесортного и профильного проката производят на роликовых машинах, работающих по той же схеме, что и листоправильные. Для изготовления решетки правка металла не осуществлялась, так как использовался новый профильный прокат.
Разметка. Использование приспособлений для мерной разметки проката обеспечивает экономию времени. Слесарная операция заключается в нанесении на поверхность заготовки углублений (кернов) и линий (рисок), определяющих контуры изготовляемой детали или места, подлежащие обработке. По рискам с заготовки при обработке удаляют припуск. Разметку осуществляют главным образом в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Для разметки квадратного профиля при изготовлении деталей оконной решетки был использован разметочный материал: чертилка, керн, металлическая линейка и рулетка.
Резка, разделка кромок. Резкой металлов называют отделение частей (заготовок) от сортового, листового или литого металла.
Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском.
Механическая обработка кромок обычно производится на станках, либо с помощью «болгарки» (Рис 2), которая необходима:
а) для обеспечения требуемой точности сборки;
б) для образования фасок, имеющих сложные очертания;
в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью кислородной резки, когда это считается необходимым.
В данной работе для резки заготовок для оконной решетки использовалась механическая «болгарка».
Рисунок 2 – Механическая «болгарка» с отрезным диском
Очистка металла от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки: ручным инструментом механическими щетками, абразивными кругами.
Очистка поверхности от загрязнений и ржавчины на заготовках для изготовления ограждения осуществляется угло - шлифовальной машинкой. Для удаления заусенцев, снятие усиления шва и удаления окалины на небольших поверхностях используется очистка абразивными кругами.
Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину до 20мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.
Сборка. В процессе изготовления сварных конструкций должны быть обеспечены заданные технологическим процессом взаимное положение соединяемых деталей и условия, наиболее благоприятные для образования качественного соединения. Это достигается применением технологических приспособлений и оснастки.
Технологические приспособления делятся на сборочные, предназначенные для сборки под сварку и фиксации деталей при помощи прихваток (или простейших механических устройств); сварочные, предназначенные для сварки заранее собранных деталей с зафиксированным взаимным положением и сборочно-сварочные, позволяющие совместить операции сборки и сварки.
Сборка металлоконструкций – трудоемкая операция, требующая большой точности, особенно при сборке решетчатых конструкций. Конструкции собирают по технологическим чертежам металлоконструкций на стеллажах или на сборочных стендах.
Конструкция ограждения была выполнена из квадратного профиля с помощью сборочных приспособлений.
В качестве приспособлений применялись зажимы, стяжки, угольник.
Из профиля 10*10 собираем раму (контур) ограждения по её размерам. Сборку осуществляем в соответствии размеров по сторонам и диагоналям, это можно сделать при помощи угольника и рулетки. Если все размеры совпадают, то детали нужно зафиксировать помощью зажимов, а затем прихватками.
2 Специальная часть
2.1 Выбор и обоснование способа сварки
Способ сварки выбираем из условия требуемых эксплуатационных свойств конструкции (точность, прочность, надежность), и конструктивными особенностями, применяемых материалов. При выборе способа сварки так же руководствуются видом производства, производительностью процесса и программой выпуска.
Читайте также: