Лекции по основам сварочного производства

Обновлено: 24.01.2025

Предисловие
Глава 1. Из истории сварки
Глава 2. Развитие электрической сварки
Глава 3. Основные виды современной сварки
3.1 Электрическая дуговая сварка
3.2 Электрошлаковая сварка
3.3 Контактная и прессовая сварка
3.4 Газовая сварка и резка
3.5 Лучевые виды сварки

Основы металлургического производства. Производство чугуна Основы металлургического производства Современное металлургическое производство и его продукция.
Процессы прямого получения железа из руд. Производство стали.
Производство стали. Производство цветных металлов.
Заготовительное производство. Литейное производство.
Способы изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах.
Изготовление отливок в песчаных формах (продолжение). Специальные способы литья.
Cпециальные способы литья (продолжение). Особенности изготовления отливок из различных сплавов. Дефекты отливок и их исправление.
Технологичность конструкций литых деталей. Основные положения к выбору способа литья.
Технология обработки давлением. Общие сведения.
Прокат и его производство.
Продукция прокатного производства. Прессование. Волочение.
Ковка.
Горячая объемная штамповка.
Оборудование для горячей объемной штамповки.
Холодная штамповка.
Холодная штамповка (продолжение). Формообразование заготовок из порошковых материалов.
Сварочное производство. Сварка плавлением.
Сварка давлением. Специальные термические процессы в сварочном производстве. Пайка.
Механическая обработка. Технологические возможности способов резания.
Технологические возможности способов резания.
Электрофизические и электрохимические методы обработки (ЭФЭХ).

Раздел I. ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
1.1. Роль металлов и металлургической промышленности в развитии экономики страны
1.2. Современное металлургическое производство и его продукция
1.3. Материалы для доменного производства
1.4. Подготовка руд к доменной плавке
1.5. Выплавка чугуна
1.6. Производство стали
1.7. Производство стали в конвертерах
1.8. Производство стали в мартеновских печах
1.9. Производство стали в электропечах
1.10. Разливка стали
1.11. Кристаллизация и строение стальных слитков
1.12. Современные способы повышения качества металлов и сплавов
1.13. Современные внедоменные способы производства железа (стали)
1.13.1. Альтернативные доменному процессы
1.13.2. “РОМЕЛТ" – полностью жидкофазный процесс получения металла
1.13.3. Альтернативные бескоксовые процессы.
1.13.4. Направления использования процесса "Ромелт"
Раздел 2. ПРОИЗВОДСТВО ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
2.1. Производство меди
2.2. Производство алюминия
2.3. Производство магния
2.4. Производство никеля
2.5. Производство титана
2.6. Основы технологии получения феррованадия

Курс лекций составлен на основе типовой учебной программы дисциплины «Технология производства чёрных и цветных металлов и сплавов». Он включает в себя разделы по производству чугуна, стали и специальных сплавов на основе железа. В разделах достаточно подробно изложена технология и описано оборудование для производства чугуна, стали и сплавов на основе железа.

1. Типы межатомных связей. Влияние на свойства материалов.
2. Кристаллические и аморфные материалы. Кристаллическое строение. Основные типы кристаллических решёток.
3. Анизотропия кристалла и изотропия кристаллических тел.
4. Идеальное строение металла. Отклонение в строении реальных (технических) металлах и влияние на их свойства.
5. Дефекты кристаллического строения: вакансии и дислокации. Влияние на превращения и свойства.
6. Дефекты кристаллического строения. Кристалл зерно.
7. Первичная кристаллизация металлов, законы кристаллизации.
8. Первичная кристаллизация. Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства металлов.
9. Зерно в сплавах. Влияние величины зерна на свойства.
10. Сплавы. Основные понятия и термины: сплав, компонент, фаза, структура, равновесное и неравновесное состояния.

1. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА.
1.1. Схема получения отливок.
1.2. Литейные свойства сплавов и их влияние на свойства и конструкцию отливок.
1.3. Выбор конструкционных материалов для отливок (заготовок и деталей).
2. Оборудование для приготовления формовочных и стержневых смесей.
3. Оборудование для изготовления литейных форм машинной формовкой.
4. Сборка и заливка литейных форм.
5. Специальные способы литья.
5.1. Литье в оболочковые формы.

1. Строение и свойства материалов.
2. Строение и свойства металлических сплавов.
3. Диаграммы состояния (фазового равновесия) сплавов.
4. Материалы с особыми магнитными свойствами.
5. Материалы с особыми электрическими свойствами.

Рассмотрены следующие вопросы:

1. Связи атомов и молекул.
2. Строение твердого вещества.
3. Свойства поверхности и объема.
4. Сопротивление разрушению.
5. Конструкционные материалы. Характеристика основных классов.
6. Сплавы, диаграммы состояния двухкомпонентного сплава.
7. Классификация электротехнических метериалов.
8. Классификация ЭТМ по поведению в магнитном поле.
9. Сильно магнитные материалы. Классификация по поведению в магнитном поле.
10. Диэлектрики.
11. Виды поляризации.
12. Электропроводность диэлектриков.

1. Межатомное взаимодействие.
2. Типы химических связей.
3. Кристаллическая структура твердых тел.
4. Дефекты кристаллических решеток.
5. Поверхностные дефекты кристаллической решетки.
6. Объёмные дефекты кристаллической решетки.
7. Энергетические дефекты кристаллической решетки.
8. Основы теории сплавов
9. Диаграммы состояния сплавов и закономерности Курнакова.
10. Элементы зонной теории твердых тел.
11. Диэлектрические материалы.
12. Электропроводность диэлектриков.
13. Поляризация диэлектриков.
14. Упругая поляризация
15. Виды поляризации релаксационного типа.
16. Особенности поляризации в активных диэлектриках
17. Пьезоэлектрики.
18. Электреты.
19. Диэлектрические потери.
20. Пробой диэлектриков
21. Электрический пробой газов.
22. Влияние частоты электрического поля на электропрочность газов.
23. магнитные материалы.
24. Природа ферромагнетизма.
25. Доменная структура ферромагнетиков.
26. Кривая намагничивания.
27. Электротехническая сталь.
28. Магнитомягкие материалы для работы в слабых полях.
29. Магнитомягкие материалы, предназначенные для работы в высокочастотных полях.
30. Дисперсионно твердеющие сплавы
31. Деформируемые магнитотвердые материалы.
32. Магнитотвердые ферриты.
33. Высококоэрцитивные магниты.
34. Проводниковые материалы.
35. Материалы высокой электропроводности.
36. Материалы высокого удельного сопротивления.
37. Материалы электрических контактов.
38. Полупроводниковые материалы.

Лекции по разделу "Сварочное оборудование"

- по способу выполнения - однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус, и раздельные, в которых генератор и двигатель установлены в единой рамке, а привод осуществляется через специальную соединительную муфту.

Однопостовые сварочные преобразователи состоят из генератора и электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Сварочные генераторы изготавливают по электромагнитным схемам, которые обеспечивают падающую внешнюю характеристику и ограничение тока короткого замыкания.

Если мощность одного генератора недостаточна для работы сварочного поста, то включают параллельно два сварочных агрегата.

Сварочные аппараты переменного тока.

Сварочные аппараты переменного тока состоят из понижающего трансформатора и специального устройства, создающего падающую внешнюю характеристику и регулирующего сварочный ток. Они подразделяются на две группы: аппараты, состоящие из трансформатора с жесткой внешней характеристикой и дросселя, и аппараты, имеющие трансформатор с падающей внешней характеристикой, создаваемой усиленными полями рассеяния в самом трансформаторе. Сварочные аппараты первой группы могут быть с отдельным дросселем и со встроенным дросселем.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем состоят из понижающего трансформатора и дросселя регулятора тока. Трансформатор имеет сердечник (магнитопровод) из отштампованных пластин, изготовленных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется ток напряжением 60—70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения, и высокий КПД трансформатора. В сварочную цепь включают обмотку (из голой медной шины) дросселя (регулятора тока). Сердечник дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали, и состоит из двух частей: неподвижной, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной, перемещаемой с помощью винтовой пары. При вращении рукоятки по часовой стрелке воздушный зазор увеличивается, а против часовой стрелки - уменьшается.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем устроены следующим образом. Сердечник трансформатора состоит из основного магнитопровода, на котором расположены первичная и вторичная обмотки собственно трансформатора, и добавочного магнитопровода с обмоткой дросселя (регулятор тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми при помощи винтового механизма устанавливается необходимый воздушный зазор.

Регулирование сварочного тока производится изменением воздушного зазора — чем больше зазор, тем больше сварочный ток.

Сварочные выпрямители.

Сварочные выпрямители — это статические преобразователи энергии трехфазной сети переменного тока в энергию выпрямленного (пульсирующего) тока.

Разработаны и выпускаются сварочные выпрямители для ручной или механизированной дуговой сварки под флюсом, сварки в защитной среде и др. Они получили широкое применение благодаря их технологическим преимуществам: высокий КПД и относительно небольшие потери холостого хода, высокие динамические свойства при меньшей электромагнитной индукции, отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе, равномерность нагрузки фаз, небольшая масса, возможность замены медных проводов алюминиевыми. Но следует иметь в виду, что для выпрямителей продолжительные короткие замыкания представляют большую опасность, так как могут вывести из строя диоды. Кроме того, они чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Сварочные выпрямители состоят из двух блоков: понижающего трехфазного трансформатора с устройствами для регулирования напряжения или тока и выпрямительного блока. Кроме того, выпрямитель имеет пускорегулирующее в защитное устройства, обеспечивающие нормальную

Обслуживание сварочного оборудования.

В процессе эксплуатации источники сварочного тока требуют ухода и обслуживания. Перед включением источника тока необходимо выполнить следующие работы: чистить его от пыли и грязи, осмотреть и при наличии мелких дефектов устранить их. У сварочных преобразователей особое внимание следует обратить на подшипники, коллектор и щеточный механизм генератора. Щетки должны плотно прилегать к чистой поверхности коллектора. У аппаратов переменного тока следует проверить состояние контактов, изоляции и крепежных деталей сердечника и кожуха. Необходимо чаще смазывать регулировочный механизм. У сварочных выпрямителей особого внимания требует система охлаждения (вентилятор, жалюзи, реле). Следует проверить подтяжку крепежных деталей, наличие и надежность крепления заземляющего провода.

Сварочные провода выбирают в зависимости от наибольшего допустимого значения сварочного тока.

Аппараты переменного тока требуют регулярной проверки состояния контактов сварочной и заземляющей цепи, изоляции, подтяжки крепежных деталей сердечника и кожуха. Особенно опасны нарушения изоляции проводов и неаккуратное подключение сварочного кабеля. Необходимо чаще смазывать регулировочный механизм. При перемещении аппарата необходимо пользоваться ручками или подъемными кольцами кожуха трансформатора.

Сварочные выпрямители требуют особого внимания к системе охлаждения, состоящей из вентилятора, жалюзи и реле.

На каждом предприятии (заводе, монтажном участке или площадке, ремонтной организации) должны быть составлены графики осмотров, проверок, профилактических (текущих) и капитальных ремонтов оборудования, утвержденных главным инженером. В графиках, помимо сроков (дат) контроля, указываются фамилии лиц, ответственных за проведение этих операций.

Для сварочного оборудования может быть принята периодичность осмотра и ремонта.

Лекция " Основы сварки"

Дуговая сварка является наиболее распространенным и универсальным видом сварки. Относится к сварке плавлением.

Дуговая сварка может классифицироваться по целому ряду дополнительных признаков. Подобная схема классификации приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема классификации дуговой сварки

Плавление основного и присадочного металла производится электрической дугой, горящей между электродом и металлом, который сваривают. Расплавленный основной и присадочный металл (электрод или сварочная проволока) образуют так называемую сварочную ванну; в результате кристаллизации металла сварочной ванны образуется сварной шов.

Для защиты сварного шва от окисления применяют электроды с толстым покрытием с обмазкой, выделяющей при горении дуги жидкие шлаки и восстановительные газы (например, СО;водород).

Сварку угольными электродами с зависимой (рис. 2, 6) или независимой (рис. 2, в) дугой с присадочными прутками применяют ограниченно, преимущественно для сваривания тонкостенных изделий из цветных металлов.

Более широко применяют угольные электроды для дуговой резки (особенно для резки шлифованных сталей).

ГЛАВА 2. СВАРОЧНЫЙ ПОСТ. ИНСТРУМЕНТЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ СВАРЩИКА

Сварочный пост

Сварочным постом называется рабочее место, оборудованное всем необходимым для производства сварочных работ. Сварочный пост укомплектовывается источником питания, электрическими проводами, электрододержателем, щитком или маской, а также различными инструментами и приспособлениями.

Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными.

В зависимости от рода применяемого тока и типа источника питания сварочные посты принято подразделять на следующие виды:

— сварочные посты постоянного тока с питанием от однопостового (или многопостового) сварочного выпрямителя или сварочного преобразователя;

— сварочный пост с питанием от сварочного трансформатора.

Стационарные сварочные посты обычно представляют собой открытые сверху кабины, в которых свариваются изделия небольших размеров. Как правило, в кабине размещается одпопостовой сварочный выпрямитель или трансформатор. Если используется вращающийся преобразователь постоянного тока, то из-за шума он размещается вне кабины. В случае питания сварочных постов от многопостовых выпрямителей и преобразователей постоянного тока сварочный ток разводят по кабинам шинами или проводами. В кабинах устанавливаются рубильники или магнитные пускатели.

На рабочем столе, как правило, располагают приспособления для сборки и зажатия свариваемых изделий, а ящики стола используются для размещения инструментов, штучных электродов и т. п. На стенке кабины подвешивается специальный сушильный шкаф для прокалки электродов.

Передвижные сварочные посты используются для сварки крупногабаритных изделий непосредственно на строительных площадках и на производственных площадях в цехах. Для защиты источников питания от дождя и снега в этом случае устраиваются навесы, а для защиты от излучения дуги устанавливают щиты.

На рис. 17 показаны схемы сварочных постов для ручной сварки.

Принадлежности для сварки. Электрододержатели

Электрододержатели служат для зажатия электродов и подвода к ним сварочного тока. Электрододержатель должен удовлетворять следующим требованиям:

— обеспечение быстрого и надежного закрепления электрода;

— небольшая масса (до 0,5 кг);

— удобство в работе;

— надежность изоляции от электрического тока;

— надежность изоляции от нагревания;

— обеспечение наиболее полного расплавления электродов;

— обеспечение прочного присоединения сварочного провода и надежного электрического контакта.

Существует несколько типов электрододержателей для ручной дуговой сварки (рис. 18): вилочные, пружинные, зажимные и т. д. В некоторых электродержателях для повышения безопасности работы предусмотрено ручное или автоматическое отключение тока в момент прекращения процесса сварки.

Электрододержатеди, помимо разделения на типы по конструктивной схеме, подразделяются на три группы в зависимости от силы сварочного тока:

I тип — для силы тока до 125 А;

И Тип — 125-315 А;

III тип — от 315 до 500 А.

Электрододержатель должен выдерживать без ремонта расход 8000 электродов. Время смены электрода не должно составлять более 4 сек. На рис. 19 приведена конструкция электро до держателя с системой ручного отключения тока, на рис. 20 — электрод о держатели с продольной и поперечной пружинами для зажима электродов.

Рис. 18. Конструктивные схемы элекгродержатедей для ручной дуговой сварки:

а — вилочные, б — пружинные, в — зажимные, г — безогарковые, д — двухэлектродные, е — со стопорным кольцом

Рис, 19. Электродержатель, оборудованный системой ручного отключения тока

Рис. 20. Типы элктродержателей:

а — с продольной пружиной, d — диаметр пружины, Р — сила зажима электрода, d = Змм, держатель закрыт с двух сторон текстолитовыми накладками; б — с поперечной пружиной

Щитки и маски

Щитки я маски применяют для защиты глаз и кожи лица сварщиков от вредного воздействия электрических лучей и брызг расплавленного металла и шлака.

Изготавливают щитки и маски из токонепроводящего материала — черной фетры и пластмасса. Вес щитка или маски не должен быть более 0,6 кг.

Щитки и маски имеют защитные стекла — светофильтры, основные данные которых приведены в таблице 1. Размеры светофильтров — 52x102 мм. Снаружи светофильтр защищается от брызг металла и шлака обычным оконным стеклом, которое по мере загрязнения заменяется.

Читайте также: