Дипломная работа сварочное оборудование
Устройство и назначение электрододержателей и источников питания дуги, применяемых в оборудовании поста, защитных масок, световых фильтров. Разновидности электросварочных постов, инструменты и принадлежности сварщика, безопасность при выполнении работ.
Подобные документы
История возникновения сварки, ее классификация и виды. Характеристика высокопроизводительных видов ручной дуговой сварки. Назначение и описание конструкции трубопровода. Особенности организации контроля качества и безопасности при сварочных работах.
дипломная работа, добавлен 24.07.2010
Классификация и обозначение покрытых электродов для ручной дуговой сварки. Устройство сварочного трансформатора и выпрямителя. Выбор режима сварки. Техника ручной дуговой сварки. Порядок проведения работы. Процесс зажигания и строение электрической дуги.
лабораторная работа, добавлен 22.12.2009
Возникновение и развитие сварки и резки металлов. Понятие, сущность и классификация способов дуговой резки. Рабочие инструменты, используемые при резке металлов. Организация рабочего места сварщика. Техника безопасности труда при дуговой сварке и резке.
курсовая работа, добавлен 25.01.2016
Краткое сведение о металле и свариваемости стали марки 09Г2С. Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки колонны. Основные достоинства металлоконструкций. Технология ручной дуговой сварки. Дефекты сварных швов. Контроль качества соединения.
дипломная работа, добавлен 08.12.2014
Состав и свойства стали. Сведения о ее свариваемости. Технология получения сварного соединения внахлёст двух листов сваркой ручной дуговой и в среде защитных газов плавящимся электродом. Выбор сварочных материалов и источников питания сварочной дуги.
курсовая работа, добавлен 28.05.2015
Методика расчета ручной дуговой сварки при стыковом соединении стали 3ВС3пс. Определение химического состава и свойств данного металла, времени горения дуги и скорости сварки. Выбор светофильтра для сварочного тока и соответствующего трансформатора.
реферат, добавлен 04.06.2009
Подготовка металла к сварке, выбор сварочного материала. Выбор источника питания для ручной дуговой сварки. Техника безопасности при выполнении технологического процесса: охрана окружающей среды, пожарная безопасность. Опасность поражения электротоком.
курсовая работа, добавлен 20.06.2012
Технологические возможности сварки. Характеристика свариваемого металла. Выбор режима сварки и электродов. Описание рабочего места сварщика. Источник питания сварочной дуги. Совершенствование сварочного производства, определение его себестоимости.
курсовая работа, добавлен 15.05.2014
Характеристика материала для изготовления металлической скамейки. Подготовка металла к сборке и сварке. Технологический процесс изготовления. Оборудование сварочного поста ручной дуговой сварки. Расчет штучного времени на изготовление металлоконструкции.
дипломная работа, добавлен 28.01.2015
Основные разновидности электродуговой, ручной дуговой сварки и сварки неплавящимся электродом. Использование траверс при подъеме грузов. Описание материалов сварной конструкции. Сведения о металлических (присадочных) материалах. Этапы сварочных работ.
Сварочное оборудование, принадлежности и инструмент сварщика
Виды электродов, сталей для ручной дуговой сварки, используемое в данном процессе оборудование, принадлежности и инструмент. Физическая сущность процесса сварки и технология ее реализации, контроль качества. Организация оплаты труда, требования к ней.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.06.2012 |
| Размер файла | 63,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Начало века металла наступило с появлением выплавки его из руды. Самая ранняя выплавка и обработка рудной меди произошла, по данным археологов, около 700 лет назад в Малой Азии. Однако особенно высокого развития и большого разнообразия достигает техника получения неразъемных соединений металла в железном веке. Нагрев и сварку-ковку повторяли неоднократно, железо становилось чище и плотнее. В те же отдаленные времена выработалось умение сваривать отдельные куски железа путем нагрева и последующей проковки. В то же время, наряду с изготовлением простых изделий из железа и стали, кузнецы создавали сложные конструкции, широко применяя технологические приемы, в которых использовались различные виды кузнечной сварки. Сварку применяли для увеличения размеров заготовки, придания изделиям нужной формы, соединения разнородных металлов для улучшения качества лезвий режущего и рубящего оружия.
В IХ-ХIII вв. в Киевской Руси были хорошо развиты металлургия и металлообработка. В этот период технический уровень русского ремесла был выше, чем в странах Западной Европы. В Киевской Руси было освоено производство высококачественной углеродистой стали. В ХIII в. здесь увеличили высоту горна печей и усилили нагнетание воздуха мехами. Жидкий шлак стал самостоятельно стекать по канальцам, расположенным по краям основания печи. После плавки горн разбирали, извлекали из него слитки металла и проковывали их. В результате проковки металл уплотнялся, частицы шлака выдавливались. Измельчение зерна придавало металлу дополнительную прочность. Кузнечная сварка была основным, хорошо разработанным и освоенным технологическим приемом при изготовлении всевозможных железных и стальных изделий. С помощью кузнечной сварки изготавливали около 70% металлических изделий.
Монголо-татарское нашествие вызвало спад ремесленной деятельности на Руси, восстановление которой наблюдается только во второй половине XIV в., но на новой технической основе. Возникает более совершенный вид металлургического предприятия - рудня, особенностью которого было использование водяного двигателя. Поднялось на новую ступень и кузнечно-сварочное дело. Прежде всего с развитием техники сварки связано изготовление огнестрельного оружия: пушек, тюфяков и пищалей.
В ХV-XVI вв. кузнечное ремесло получило дальнейшее развитие. При изготовлении пушек применяли иногда новый процесс соединения ее частей - заливкой расплавленной бронзой. Тот или иной технологический прием кузнечной сварки не оставался неизменным. Он трансформировался в зависимости от уровня развития ремесла и товарного производства. По мере того как ремесленник переходил к изготовлению все более массовой продукции, технология ее производства все более упрощалась. Постепенно кузнечная сварка достигла такого совершенства, что ее стали использовать для производства таких особо ответственных изделий, как железнодорожные рельсы. Эту технологию впервые разработал английский инженер Никсон. В этот период кузнечная сварка достигла своей вершины. Специалисты-ремесленники в совершенстве владели технологией, изобретали новые приемы и методы соединения сложных деталей, изготовляя орудия труда, инструменты, оружие. Но самые совершенные методы кузнечной сварки уже не удовлетворяли потребностей производства. Для того чтобы отковать крупное изделие, нужна крупная заготовка. Такие заготовки получали из пакета мелких листов. Пакет, скрепленный оболочкой, нагревали в печи и проковывали - сваривали, придавая форму бруска. При необходимости несколько таких брусков соединяли между собой. При большом числе свариваемых заготовок появлялись дефекты - непровары: в отдельных местах листы не сваривались друг с другом. Наиболее опасными были внутренние непровары, приводившие к разрушению нагруженных деталей во время работы. Качество кузнечной сварки зависело от мастерства кузнецов.
Развивающаяся техника предъявляла все более серьезные требования к качеству соединения металлических деталей. Специалисты пытались усовершенствовать кузнечную сварку. Ручной труд молотобойцев был заменен работой механических молотов с массой бойка до 1 т, производящих до 100-400 ударов в минуту. Но все эти меры не решали многих проблем изготовления и ремонта промышленного оборудования. Наряду с кузнечной сваркой начиная с XV в. стали развиваться сварочные процессы, связанные с использованием теплоты, выделяющейся при сгорании горючих газов.
С начала XVIII в. начался мировой триумф уральской металлургии и уральской кузнечной сварки. Кузнечная, литейная сварка и пайка являлись основными технологическими процессами соединения металлов и осуществлялись кузнецами. Сварка выделилась в самостоятельный технологический процесс лишь в конце XIX-начале ХХ вв.
В XIX в. в промышленности кузнечная сварка была механизирована. Ручной труд молотобойца заменяется механическими молотами. Великий отечественный металлург П.П. Аносов, более 30 лет проработавший на Златоустовском металлургическом заводе, автор различных марок сталей для производства непревзойденного холодного оружия, разработал молот для проковки кричного железа. С годами совершенствовалась и технология кузнечной сварки. Этим методом стали изготавливать биметалл (бронза+сталь), трубы диаметром до 600 мм с прямым и спиралевидным швом.
Однако во многих отраслях кузнечная сварка уже не удовлетворяла возросших требований техники.
В конце XIX в. на основе достижений в области физики, химии, механики и электротехники в сварке произошел своеобразный взрыв. Это связано с созданием мощных электрических источников нагрева и освоением газокислородного пламени.
1. Технологическая часть
1.1 Виды электродов, сталей для ручной дуговой сварки
Металлические электроды изготовляют по ГОСТ 9466-75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки». Установленные ГОСТом размеры электродов следующие:
Современное сварочное оборудование
Условия получения сварного шва высокого качества. Устройства для регулирования сварочного тока. Сварочные аппараты переменного тока. Сварка батареи отопления из труб. Материал детали и его свойства. Разработка технологического процесса сборки и сварки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2009 |
| Размер файла | 1,3 M |
- Раздел 1
- 1. Назначение и конструкция изделия
- 2. Материал детали и его свойства
- 3. Разработка технологического процесса сборки и сварки
- 4. Экономический вопрос
- Раздел 2
- 1. Безопасные приёмы труда
- 2. Техника безопасности на строительно-монтажной площадке
- 3. Рациональная организация рабочего места
- 4. Требования НОТ к производственным условиям
- Литература
Введение
Современное сварочное оборудование.
Важным условием получения сварного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечивать возбуждение и стабильное горение дуги.
Возбуждение сварочной дуги начинается с короткого замыкания сварочной цепи - контакта между электродом и деталью. При этом происходит выделение теплоты и быстрое разогревание места контакта. Эта начальная стадия требует повышенного напряжения сварочного тока. В дальнейшем происходит некоторое уменьшение сопротивления дугового промежутка (вследствие эмиссии электронов с катода и появления объемной ионизации газов в дуге), что вызывает снижение напряжения до предела, необходимого для поддержания устойчивого горения дуги. При переходе капель электродного металла в сварочную ванну происходят частые короткие замыкания сварочной цепи. Вместе с этим изменяется длина сварочной дуги. При каждом коротком замыкании напряжение падает до нулевого значения. Для последующего восстановления дуги необходимо напряжение порядка 25. 30 В. Такое напряжение должно обеспечиваться за время не более 0,05 с, чтобы поддерживать горение дуги в период между короткими замыканиями. Следует учесть, что при коротких замыканиях сварочной цепи развиваются большие токи (токи короткого замыкания), которые могут вызвать перегрев в проводке и обмотках источника тока.
Эти условия процесса сварки в основном и определяют требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги. Для обеспечения устойчивого процесса сварки источники питания дуги должны удовлетворять следующим требованиям:
напряжение холостого хода должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и в то же время не должно превышать нормы безопасности. Максимально допустимое напряжение холостого хода установлено для источников постоянного тока - 90 В, а для источников переменного тока - 80 В; напряжение устойчивого горения дуги (рабочее напряжение) должно быстро устанавливаться и изменяться в зависимости от длины дуги. С увеличением длины дуги напряжение должно быстро возрастать, а с уменьшением - быстро падать. Время восстановления рабочего напряжения от О до 30 В после каждого короткого замыкания (при капельном переносе металла от электрода к свариваемой детали) должно быть менее 0,05 с; ток короткого замыкания не должен превышать сварочный ток более чем на 40. 50%. При этом источник тока должен выдерживать продолжительные короткие замыкания сварочной цепи. Это условие необходимо для предохранения обмоток источника тока от перегрева и повреждения; мощность источника тока должна быть достаточной для выполнений сварочных работ.
Кроме того, необходимы устройства, позволяющие регулировать сварочный ток в требуемых пределах.
Промышленностью выпускаются следующие типы источников питания сварочной дуги; сварочные преобразователи, сварочные аппараты переменного тока, сварочные выпрямители.
Сварочные аппараты переменного тока.
Сварочные аппараты переменного тока, применяемые на заводах и строительно-монтажных площадках, подразделяют на четыре основные группы: сварочные аппараты с отдельным дросселем; сварочные аппараты со встроенным дросселем; сварочные аппараты с подвижным магнитным шунтом; сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Они отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформатора и устройства-дросселя, подвижного магнитного шунта, подвижной обмотки для создания падающей внешней характеристики и регулирования сварочного тока. Трансформатор обеспечивает питание дуги переменным током напряжением 60. 70 В.
Сварочные аппараты с отдельным дросселем (рис. 1) состоят из понижающего трансформатора и дросселя (регулятора тока). Трансформатор Тр имеет сердечник (магнитопровод) 2 из пластин, отштампованных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная / и вторичная 3 обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется напряжение 60. 70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения и высокий к. п. д. трансформатора. Последовательно с вторичной обмоткой в сварочную цепь включена обмотка 4 (из голой мерной шины) дросселя Др. Обмотка имеет асбестовые прокладки, пропитанные теплостойким лаком. Сердечник дросселя также набран из пластин тонкой трансформаторной стали и состоит из двух частей: неподвижной 5, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной 6, перемещаемой с помощью винтовой пары 7. При вращении рукоятки по часовой стрелке воздушный зазор а увеличивается, против часовой стрелки - уменьшается.
При возбуждении дуги (при коротком замыкании) большой ток, проходя через обмотку дросселя, создает мощный магнитный поток, наводящий э. д. с. дросселя, направленную против напряжения трансформатора. Вторичное напряжение, развиваемое трансформатором, полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Напряжение в сварочной цепи почти достигает нулевого значения.
При возникновении дуги сварочный ток уменьшается; вслед за ним уменьшается э. д. с. самоиндукции дросселя, направленная против напряжения трансформатора, и в сварочной цепи устанавливается рабочее напряжение, необходимое для устойчивого горения дуги, меньшее, чем напряжение холостого хода. Изменяя зазор а между Неподвижным, и подвижным магнитопроводами, изменяют индуктивное сопротивление дросселя и тем самым ток в сварочной цепи. При увеличении зазора магнитное сопротивление магнитопровода дросселя увеличивается, магнитный поток ослабляется, уменьшается э. д. с. самоиндукции катушки и ее индуктивное сопротивление. Это приводит к возрастанию сварочного тока. При уменьшении зазора сварочный ток уменьшается. Один оборот рукоятки винтовой пары изменяет сварочный ток примерно на 20 А. По этой схеме изготовлены сварочные трансформаторы типа СТЭ. Трансформаторы СТЭ-24-У и СТЭ-34-У не сложны по устройству и безопасны в работе и поэтому их широко применяют при ручной дуговой сварке.
На рис. 2 представлен трансформатор СТЭ-34 с регулятором (дросселем) РСТЭ-34.
Трансформатор и регулятор 2 заключены в отдельные кожухи из тонкой листовой стали с жалюзи для естественного охлаждения и установлены на колесики для перемещения. Первичная обмотка из изолированной проволоки размешена на двух. катушках. Для включения трансформатора в сеть с напряжением 220 В обмотки катушек соединяют параллельно, а Для сети напряжением 380 В - последовательно. Вторичная обмотка из голой медной шины расположена поверх первичной обмотки на тех же катушках. При этом вторичная обмотка соединена всегда последовательно. На торцовой стенке Кожуха на клеммовой доске расположены выводы первичной обмотки, на Другой торцовой стенке - выводы вторичной обмотки.
Сварочные аппараты со встроенным дросселем (рис.3) имеют электромагнитную схему, разработанную акад.В.П. Никитиным. Магнитопровод трансформатора состоит из основного сердечника 1, на котором расположены первичная 2 и вторичная 6 обмотки собственно трансформатора, и добавочного сердечника 4 с обмоткой 5 дросселя (регулятора тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми с помощью винтовой пары 3 устанавливается необходимый воздушный зазор а. Магнитный поток, создаваемый обмоткой дросселя, может иметь попутное или встречное направление с потоком, создаваемым вторичной обмоткой трансформатора, в зависимости от того, как включены эти обмотки.
При встречном соединении магнитные потоки, возникающие при прохождении тока во вторичной обмотке трансформатора Фт и обмотке дросселя Фд, будут направлены навстречу друг другу. При этом напряжение холостого хода Uхх = Uтх-Uдх, где Uтх - напряжение во вторичной обмотке трансформатора, В; Uдх - напряжение в обмотке дросселя, В. При попутном включении магнитные потоки Фт и Фд будут иметь одинаковое направление и напряжение холостого хода Uхх=Uтх+Uдх.
Сварочный ток регулируют, изменяя воздушный зазор а; чем больше зазор а, тем больше сварочный ток.
Сварочный аппарат СТН-500, представленный на рис.4, предназначен для ручной дуговой сварки. Здесь применено встречное включение вторичной обмотки трансформатора и обмотки дросселя. Обмотки трансформатора размещены на двух катушках для включения в сеть с напряжением 220 и 380 В. Сварочный ток регулируют вращением рукоятки, как и в регуляторе типа РСТЭ. На торцах кожуха сварочного аппарата установлены клеммовые доски, к которым выведены с одной стороны концы первичной обмотки, а с другой - один конец вторичной обмотки и один конец обмотки дросселя. Для облегчения перемещения аппарат устанавливают на тележку. Сварочные аппараты СТН-500-1 отличаются от СТН-500 тем, что имеют алюминиевые обмотки. Сварочные аппараты ТСД, применяемые главным образом при автоматической сварке, имеют дистанционное управление регулированием сварочного тока. Подвижная часть сердечника перемещается с помощью червячной передачи от электродвигателя, управляемого двумя магнитными пускателями. При включении одного из них сварочный ток возрастает, при включении другого - уменьшается. Для охлаждения аппарата установлен вентилятор с электродвигателем трехфазного тока мощностью 0,25 кВт.
Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом (рис. 5) имеют целый замкнутый магнитопровод, у которого на одном стержне расположены первичная 4 и вторичная 3 обмотки трансформатора, а на другом - реактивная обмотка /. Между ними находится стержень - магнитный шунт '2. Шунт замыкает магнитные потоки, создаваемые первичной и реактивной обмотками. При этом образуются магнитные потоки рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление. Таким образом обеспечивается падающая внешняя характеристика трансформатора.
Сварочный ток регулируют, перемещая магнитный шунт вдоль направления магнитного потока. При выдвижении шунта рассеяние магнитных потоков первичной и реактивной обмоток уменьшается, вследствие чего уменьшается индуктивное сопротивление трансформатора. При этом сварочный ток возрастает. По такому принципу работают сварочные аппараты типа СТАН и СТШ.
Сварочные аппараты типа СТШ имеют магнитный шунт, состоящий из двух половин, которые могут сдвигаться и раздвигаться. При полностью сдвинутых половинах шунта сварочный ток будет минимальный. Если раздвигать половины шунта, то магнитный поток рассеяния уменьшается и поэтому сварочный ток возрастает. В строительстве и промышленности применяют сварочные аппараты СТШ-300, СТШ-500 и СТШ-500-80. Аппарат СТШ-500-80 отличается от первых двух типов тем, что имеет два диапазона сварочных токов (катушки обмоток могут переключаться с последовательного соединения для малых сварочных токов на параллельное соединение для больших сварочных токов).
Для монтажных работ рекомендуются аппараты легкого типа СТШ-250 массой 44 кг.
Характеристика сварочных аппаратов с подвижным магнитным шунтом приведена в табл.1.
Сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Трансформатор имеет магнитопровод, на обоих стержнях которого расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой, а вторая - со вторичной обмоткой. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно в нижней части сердечника, а катушки вторичной обмотки перемещаются по стержню с помощью винтовой пары. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичными и вторичными обмотками. При увеличении этого расстояния магнитный поток рассеяния возрастает, а сварочный ток уменьшается.
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: