Характеристика преимуществ дуговой сварки по сравнению с ранее применявшимся в строительстве соединением частей конструкций при помощи клепки. Анализ методики выбора типа и марки электрода. Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки.
Аннотация к работе
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. Неплавящимся электродом называют стержень из электропроводного материала, включаемый в цепь сварочного тока для подвода его к сварочной дуге, и не расплавляющийся при сварке. Славянов разработал и применил способ дуговой сварки металлическим электродом, при котором не требовалось дополнительного прутка, так как плавящийся электрод, включенный в сварочную цепь, подводил ток к дуге и, расплавляясь, заполнял зазор между соединяемыми частями как присадочный металл. Механизация процесса сварки в строительстве затруднена вследствие необходимости выполнения большого количества сварных швов в разных местах строительной конструкции, в неудобных и различных пространственных положениях, поэтому ручная сварка еще надолго останется одним из важных и ответственных технологических процессов при сооружении объектов строительства и реконструкции народного хозяйства страны. При разработке технологического процесса сварки необходимо в зависимости от марки, механических свойств, размеров и типа соединения свариваемых деталей выбрать тип и марку электрода, определить разделку кромок, диаметр электрода, род и силу сварочного тока, марку источника питания электрической дуги и его схему.При разработке технрологического процесса сварки необходимо в зависимости от марки, механических свойств, размеров и типа соединения свариваемых деталей выбрать тип и марку электрода, определил разделку кромок, деаметр электрода, род и силу сварочного тока, марку источника питания электрической дуги и его схему. По механическим свойствам заданной марки стали выбрал тип электрода. По марке электрода уточнил род тока, полярность, коэффициент Кн и положения шва в пространстве.
Введение
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. При дуговой сварке для нагрева и расплавления используют электрическую дугу, которую открыл в 1802 г. профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петров и указал на возможность ее применения для освещения и плавления металлов. В 1881 г. русский изобретатель Н.Н. Бенардос применил электрическую дугу для плавления и сварки металла неплавящимся, угольным электродом с дополнительной присадочной проволокой. Неплавящимся электродом называют стержень из электропроводного материала, включаемый в цепь сварочного тока для подвода его к сварочной дуге, и не расплавляющийся при сварке. Н.Н. Бенардос применил для этой цели угольный электрод, а присадочную проволоку употребил для заполнения зазора между свариваемыми деталями в качестве присадочного металла. В 1888 г. инженер-изобретатель, гений Н.Г. Славянов разработал и применил способ дуговой сварки металлическим электродом, при котором не требовалось дополнительного прутка, так как плавящийся электрод, включенный в сварочную цепь, подводил ток к дуге и, расплавляясь, заполнял зазор между соединяемыми частями как присадочный металл. Расплавленный дугой жидкий металл детали, электрода или присадочного прутка легко смешивается, образуя общую ванночку. При ее охлаждении металл затвердевает и укрепляются его межатомные связи. Сварным соединением называют неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварной шов - это участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластического деформирования при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.
Дуговая сварка обладает значительным преимуществом по сравнению с ранее применявшимся в строительстве соединением частей конструкций при помощи клепки: уменьшается расход металла, повышается производительность труда, сокращаются сроки строительства и его стоимость. Развитию процесса сварки уделяется большое внимание. Научно-исследовательские институты и лаборатории высших учебных заведений и заводов работают над усовершенствованием сварки. Эту работу возглавляет Институт электросварки им. Е.О. Патона, добившийся значительных успехов в создании новых типов сварочного оборудования и видов сварки. Ежегодно пополняются кадры инженеров, техников и рабочих-сварщиков, заканчивающих обучение в институтах, техникумах и производственно-технических училищах. В строительно-монтажных организациях большим почетом и уважением пользуются рабочие-электросварщики, большая часть которых занята ручной дуговой сваркой. Механизация процесса сварки в строительстве затруднена вследствие необходимости выполнения большого количества сварных швов в разных местах строительной конструкции, в неудобных и различных пространственных положениях, поэтому ручная сварка еще надолго останется одним из важных и ответственных технологических процессов при сооружении объектов строительства и реконструкции народного хозяйства страны.
1. Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки
При разработке технологического процесса сварки необходимо в зависимости от марки, механических свойств, размеров и типа соединения свариваемых деталей выбрать тип и марку электрода, определить разделку кромок, диаметр электрода, род и силу сварочного тока, марку источника питания электрической дуги и его схему.
Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом - дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку.
Электроды для ручной сварки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень изготовляют из сварочной проволоки повышенного качества. Сварочную проволоку всех марок в зависимости от состава разделяют на три группы: низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная.
Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях - нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.
Технологические процессы сварки занимают ведущее место при производстве изделий, поскольку с их помощью изготавливают почти 70 % всех деталей. Большое разнообразие форм и размеров деталей обусловливает необходимость применения в производстве разных видов сварки.
Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, металлическими электродами при питании дуги постоянным или переменным током. Электрическая дуга постоянного тока более стабильна, кроме того, эту сварку можно проводить при прямой или обратной полярности, присоединяя в первом случае к детали плюс источника энергии, а к электроду - минус, а в другом случае - наоборот. Обратная полярность позволяет уменьшить глубину проплавления детали, поскольку на положительном электроде выделяется тепла на 20 % больше, нежели на отрицательном. Поэтому детали толщиной менее 3 мм необходимо сваривать.
При изготовлении деталей дуговой сваркой возникают следующие нежелательные последствия: окисляется металл, поглощается азот, выгорают легирующие добавки, происходят объемные и структурные превращения, что приводит к короблению деталей, нарушению термической обработки и снижению твердости.
Окисление металла понижает механические свойства и пластичность наплавленных или сваренных участков.
Поглощение азота за счет образования нитрида железа, марганца и других элементов увеличивает прочность сварного шва, однако резко уменьшает его пластичность.
Для уменьшения отрицательного влияния рассмотренных явлений на изготавливаемые детали сварку или наплавку выполняют электродами с обмазкой.
При выборе электродов необходимо учитывать их назначение. Если электроды применяют для сварки деталей из конструкционных сталей, их выбирают исходя из условий максимального приближения качества и свойств материала шва к металлу изготавливаемой детали, чтобы твердость была одинаковой на всех участках.
При сварки деталей из легированных сталей основным критерием является твердость наплавленного слоя и износостойкость.
2. Методика выполнения задания
По механическим свойствам заданной марки стали выбрать тип электрода
По химическому составу и пространственному положению шва определить марку электрода
По марке электрода уточнить род тока, полярность, коэффициент Кн и положение шва в пространстве
По толщине и типу соединения свариваемых деталей назначить разделку кромок и диаметр электрода
По диаметру электрода рассчитать силу тока
По роду и силе сварочного тока выбрать марку источника питания дуги
Определить свариваемость данной марки стали
Определить время сварки детали
Типы электродов установлены по ГОСТ 9467-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных, углеродистых, низколегированных и теплоустойчивых сталей», ГОСТ 10052-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами». Марки электродов выбираются по паспортам или техническим условиям заводов-поставщиков. Каждому типу электрода может соответствовать одна или несколько марок электродов. В характеристиках электродов указываются различные технологические параметры.
Варианты задания
Таблица 1
№ Марка стали Вид соединения Толщина стали, мм Ширина стали, мм
1 Сталь Б Ст.1 угловое 10 150
По механическим свойствам заданной марки стали выбирается тип электрода Э-34, по таблице 5
Таблица 2 Характеристики электродов для дуговой сварки углеродистых и низколегированных конструкционных теплостойких сталей
Тип электрода ?в шва, МПА Марка электрода Покрытие Коэф наплавки г/а, час Род тока Полярность Пространственно положение Примечание
Э - 34 340 АН-1 9.0 ? Обр. Любое
По химическому составу и пространственному положению шва определяется марка электрода АН-1, по таблице 2
По марке электрода род тока переменный, полярность обратное, коэффициент Кн, 8,5, положение шва в пространстве любое, по таблице 2
По толщине и типу соединения свариваемых деталей без скоса кромок нахлесточного соединения и диаметра электрода 4 мм
Таблица 3 Соответствие диаметра электрода на толщину металла
Толщина металла 1,5 2 3 4-5 6-8 9-12 13-15 16-20
Диаметр электрода 1-1,6 2 3 3-4 4 4-5 5 5-6
По выбранному диаметру электрода устанавливают величину сварочного тока. Обычно для каждой марки электрода в зависимости от пространственного положения шва имеются рекомендации по выбору силы тока в паспортах электродов, или в справочниках.
Силу тока рассчитать по формуле: Ісв.= К*dэ
Ісв.= 30*4=120А По роду и силе сварочного тока выбирается марка источника питания ВСС-120-4, по таблице 4
Таблица 4 Источники питания
Марка Ub х. хода Ub, Раб Мощность, КВТ Номинальный ток, (А) Пределы тока, (А) Масса, кг
ВСС-120-4 57-63 25 5,1 120 15-130 140
Свариваемость - свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В сварочной практике существуют такие понятия, как физическая и технологическая свариваемость. Свариваемость стали оценивается примерно по формуле углеродного эквивалента:
Таблица 5 Справочный материал по сталям
№ Марка стали Oв, МПА Содержание элементов %
С Si Mn
1 Ст Б. 0 310 0,23 - -
Сэкв. = 0,23 0 0=0,23
Время сварки детали определяется по формуле:
Тсв. = Vшва*? / Jсв.*Кн, час ? - плотность металла шва, ? = 7,85 г/ см3
Кн - коэффициент наплавки, г/а*час
Тсв. = 300*7,85/120*9=2,355/1080=2,18 час
3. Техника безопасности при выполнений сварочных работ
Напряжение, при котором выполняют сварку, может быть опасным для человека. Чтобы избежать поражения электрическим током при сварочных работах, необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности.
Корпуса сварочных машин, аппаратов и рубильников надо надежно заземлять.
Сварочный кабель, электрододержатель и ручку рубильника изолировать.
Не работать в дождливую погоду в открытых местах, а также в сырой одежде и обуви.
Для защиты глаз и лица от световых и тепловых лучей сварочной дуги закрывать лицо специальным щитком или шлемом с темными стеклами, уменьшающими вредное воздействие тепловых и световых лучей; светофильтры выбирают по таблицам.
Для предохранения темного стекла в щитке от брызг металла и случайных ударов с наружной стороны необходимо вставлять обычное бесцветное стекло и менять его по мере потери прозрачности.
Длина проводов между питающей сетью и передвижным сварочным агрегатом для ручной дуговой сварки не должна превышать 15 м.
Во избежание механических повреждений провода рекомендуется помещать в резиновый шланг.
Внутри замкнутых резервуаров и других листовых металлоконструкций работы по электросварке можно выполнять только в диэлектрических галошах и на резиновом коврике или на подстилке из изолирующих материалов.
Баллоны с кислородом и ацетиленом должны быть обеспечены предохранительными поддонами и колпаками, предохраняющими вентиль от возможных ударов. Баллоны полагается хранить только в вертикальном положении в гнездах специальных стоек. Порожние баллоны должны находиться в отдельном помещении.
Особая осторожность требуется при эксплуатации переносных ацетиленовых аппаратов.
Запрещается: - устанавливать их в проходах, подъездах, на лестничных площадках, в подвалах, а также в местах сосредоточения людей;
вести работы от одного генератора несколькими горелками или резаками;
При газовой сварке надо следить за тем, чтобы масло не попало в воду газогенератора, на вентиль головки баллонов, шланги или инструмент, которым пользуется газосварщик, во избежание вспышки масла и взрыва.
Все ацетиленовые аппараты должны быть оборудованы водяными затворами. Уровень жидкости в водяном затворе необходимо проверять не реже двух раз в смену и обязательно перед началом работы, а также после каждого обратного удара.
Запрещается разводить открытый огонь, курить и зажигать спички на расстоянии ближе чем 10 м от газогенератора.
Баллоны с кислородом и ацетиленом необходимо защищать от воздействия солнечных лучей и устанавливать их в стороне от электрических проводов и нагретых предметов.
Замерзшие газогенераторы, головки кислородных и ацетиленовых баллонов можно отогревать только горячей водой, не имеющей следов масла, или паром.
Запрещается применять газовые редукторы без манометров, с неисправными манометрами и манометрами, срок проверки которых истек.
На объектах строительства баллоны с газом полагается перевозить на тележках или носилках, причем баллоны должны быть хорошо закреплены.
Нельзя оставлять без надзора заряженные баллоны и ацетиленовые аппараты при перерыве или прекращении работы.
Вывод
Я ознакомился с методикой разработки технологий РДС.
При разработке технрологического процесса сварки необходимо в зависимости от марки, механических свойств, размеров и типа соединения свариваемых деталей выбрать тип и марку электрода, определил разделку кромок, деаметр электрода, род и силу сварочного тока, марку источника питания электрической дуги и его схему. По механическим свойствам заданной марки стали выбрал тип электрода. По химическому составу и пространственному положению шва оприделил марку электрода. По марке электрода уточнил род тока, полярность, коэффициент Кн и положения шва в пространстве. По толщине и типу соединения свариваемых деталей назначил разделку кромок и диаметр электрода. По диаметру электрода расчитал силу тока. По роду и силе сварочного тока выбрал марку источника питания дуги. Оприделил свариваемость данной марки стали. Оприделил время сварки детали. дуговой сварка соединение электрод
Список литературы
1. Технология конструкционных материалов, А.М. Дальского, М., Машиностроение, 1985.
2. Справочник сварщика, под ред. В.В. Степанова, М., Машиностроение, 1983.
3. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.