История сварки. Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкции.
Сварка — такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка. Большие технологические возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развития ракетостроения, атомной энергетики, радио электроники.
О возможности применения «электрических искр» для плавления метолов ещё в 1753г. говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802г. профессор. Санкт- Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического использования. Однако потребовалось многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных создания источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Возможную роль в создании этих источников сыграли открытия и изображения в области магнетизма и электричества.
В 1882г. российский ученый инженер Н.Н. Бенардос, работая над созданием аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.
В 1888г. российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлургическим электродам. С его именем связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействия на состав металла шва, создания первого электрического генератора.
В середине 1920-х гг. интенсивные исследования процессов сварки были начаты во Владивостоке (В.П. Вологдин, Н.Н. Рыкалин), в Москве (Г.А. Николаев, К. К. Окерблом).
Особую роль в развитии и становлении сварки в нашей стране сыграл академик Е.О. Патон, организовавший в 1992г. лабораторию, а затем институт электросварки (ИЭС).
В 1924г- 1934гг. В основном применяли ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под руководствам академика В.П. Вологдина были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935- 1939гг. начали применять толсто покрытые электроды, в которых стержни изготавливали из легированной стали, что обеспечило широкое использование сварки в промышленности и строительстве. В 1940-е гг. была разработана сварка под флюсом, которая позволила повысить производительность процесса и качество сварных изделий, механизировать производство сварных конструкций. В начале 1950-х гг. в институте электросварки им. Е.О. Патона создают электрошлаковую сварку для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых заготовок, что снизило затраты при изготовлении оборудования тяжелого машиностроения.
Изготовление титанового короба методом сварки
... растет применение автоматической в механизированной сварки, также комплексной механизации, роботизация, охватывающей все виды работ, связанных с изготовлением сварных конструкций. 1. Технологическая часть 1 Описание конструкции изделия Титановый короб служит ...
С 1948г. получили промышленное применение способы дуговой сварки в защитных газах: ручная сварка неплавящимися электродом, механизированная и автоматическая сварка неплавящимися и плавящимися электродами. В 1950-1952г в ЦНИИТМаше при участии МГТУ им. Н.Э. Баумана и ИЭС имени Е.О Патона был разработан высокопроизводительный процесс сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа обеспечивающий высокое качество сварных соединений.
В последние десятилетие создания учеными новых источников энергий — концентрированных электронного и лазерного лучей — обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки. Эти способы сварки успешно применяют в нашей промышленности.
Сварка потребовалась и в космосе. В 1969г. нашли космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и в 1984г С. Савицкая и В. Джанибеков привели в космосе сварку, резку, и пайку различных металлов.
Газовая сварка, при которой для плавления металла используют теплоту горящей смеси газов, также относятся к способам сварки плавлением. Способ газовой сварки был разработан в конце ХIХ.., когда началось промышленное производства кислорода, водорода и ацетилена, и является основным способом сварки металлов.
Наибольшее распространения получила газовая сварка с применением ацетилена. В настоящее время объем газосварочных работ в промышленности значительно сокращен, но ее успешно применяют при ремонте изделий из тонколистовой стали, алюминия и его сплавов, при пайке и сварки меди, латуни и других цветных металлов используют в современных производительных процессах газо-термическую резку, например при цеховых условиях и на монтаже.
К сварке с применением давления относятся контактная сварка, при которой используется теплота, выделяющаяся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку.
Основные способы контактной сварки разработаны в конце ХlХ. В 1887г. Н.Н. Бенардос получил момент на способы точечной и шовной контактной сварки между угольными электродами.
Позднее, когда появилась электроды из меди и ее сплавов, эти способы контактной сварки стали основными.
Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки в автомобиле строении при соединении тонколистовых штампованных конструкций кузова автомобиля. Стыковой сваркой соединяют стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовную сварку применяют при изготовлении тонкостенных емкостей. Рельефная сварка — наиболее высокопроизводительный способ арматуры для строительных железобетонных конструкций. Конденсаторную контактную сварку широко используют в радиотехнической промышленности при изготовлении элементной базы и микросхем. Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве — широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов ( т.е. переходе от ручного труда сварщика к механизированному ), так и о комплексной механизации и автоматизации, охватывающей все виды робот, связанные с изготовлением сварных конструкций ( заготовительные, сборочные и др. ) и созданием поточных и автоматических производственных линий. С развитием техники возникает необходимость сварки деталей различных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении).
Сварка мое. 1 виды сварки и их классификация
... быть положен и какой-либо др. признак. Например, по роду энергии могут быть выделены следующие виды сварки электрическая (дуговая, контактная, электрошлаковая, плазменная, индукционная и т. д.), ... и скользит по ним, проводя сварочный ток, питающий дугу. В зависимости от способа перемещения дуги различают подвесные автоматы, самоходные автоматы, сварочные тракторы. Подвесной автомат не имеет ...
Наряду с конструкционными углеродистыми и низкоуглеродистыми сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.
В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ большую роль играет правильная подготовка — теоретическая и практическая — квалифицированных рабочих — сварщиков.
1. Сварка гаражных ворот
1.1 Виды сварки
В настоящее время различают более 150 видов и способов сварочных процессов. Существуют различные классификации этих процессов.
Так ГОСТ 19521-74 предусматривает классификацию сварки металлов по основным группам признаков: физическим, техническим и технологическим.
Основным физическим признаком сварки является форма и вид энергии, используемой для получения сварного соединения. Форма энергии определяет класс сварки, а её вид — вид сварки. Имеются три класса сварки:
- Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии — газовая, дуговая, электронно-лучевая, лазерная и др.
- Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления — контактная, диффузионную, газо- и дугопрессовую, кузнечную и др.
- Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии — холодная, трением, ультразвуковую, взрывом и др.
К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень его механизации.
Классификация по технологическим признакам устанавливается для каждого вида сварки отдельно (по виду электрода, роду сварочного тока и т. д.).
1.2 Организация рабочего места
Места проведения сварочных работ разделяют на постоянные и временные. Постоянные (стационарные) места предназначены для работ, которые выполняются в специально оборудованных цехах, мастерских и т.д. Устанавливают сварочный аппарат в защищенном от атмосферных воздействий, стол сварщика, манипулятор, вытяжку и т.д. в хорошо проветриваемом помещении площадью не менее 3 м 2 . Лучше всего, если пол бетонный, а стены помещения не должны отражать сварочные блики, что может представлять опасность для глаз. Рабочее место сварщика должно располагаться в специальной кабине ( сварочный пост).
Безопасность технологического процесса и оборудования на рабочем ...
... и изделия. Сварка - технологический процесс, относящийся в машиностроении к одному из наиболее распространенных, сложных, трудоемких и ответственных. Цель курсовой работы: рассмотреть безопасность технологических процессов и ... надлежащей высоты в зависимости от роста сварщика и размеров свариваемых изделий. Щиты. Рабочее место электросварщика ограждается щитами из огнестойкого, прочного ...
Постоянным рабочее место закрепленное за рабочим или бригадой рабочих, оснащенной в соответствии с требованиями определенного технологического процесса оборудованием, инструментом, приспособлениями и т. д.
При обслуживании рабочего места необходимо обращать внимание на определенный круг вопросов:
- своевременность получения сменных заданий, нарядов, чертежей;
- поддержание оборудования в работоспособном состоянии;
- своевременность и способы доставки на рабочее место материалов, за готовок, электродов и т. п.;
- контроль качества изготовляемой на рабочем месте продукции;
- поддержание на рабочем месте надлежащего порядка.
Электросварщик обязан выполнять Работы на специально отведенном постоянном сварочном участке.
В цехах, где имеется небольшое количество сварочных постов по сварке малых и средних изделий, Работы электросварщик обязан производить в кабинах с открытым верхом с высотой стенок кабины не менее 2 м, зазором между полом и стенками кабины не менее 50 мм, при сварке с использованием защитных газов — не менее 300 мм. Этот зазор должен быть огражден сеткой из негорючего материала с размером ячеек не более 1х1мм.
Электросварщик обязан учитывать, что в процессе работы на него могут действовать вредные и опасные производственные факторы.
Электросварщики обеспечиваются специальной защитной одеждой, специальной обувью и средствами индивидуальной защиты в зависимости от характера работ, согласно действующих отраслевых норм. Электросварщики обязаны использовать средства индивидуальной защиты, а именно:
- электросварщики ручной дуговой сварки — костюм брезентовый, перчатки диэлектрические (дежурные), щиток защитный (маску), ботинки кожаные, рукавицы брезентовые;
- электросварщики полуавтоматической и автоматической сварки — костюм хлопчатобумажный (далее «х/б»), галоши диэлектрические, очки защитные, рукавицы брезентовые, перчатки.
Для удаления сварочной пыли и газов должна устанавливаться вытяжная вентиляция, удаляющая вредные газы и пыль непосредственно у места их образования.
Для защиты рабочих от излучения дуги в постоянных местах сварки устанавливают для каждого сварщика отдельную кабину размером 2X2,5 м. из тонкого железа, фанеры, Стенки окрашивают в светло-серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовые лучи (цинковые или титановые белила, желтый крон).
Освещенность кабины должна быть не менее 80—100 лк. Кабину оборудуют местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч на каждого рабочего. Вентиляционный отсос должен располагаться так, чтобы газы, выделяющиеся при сварке, проходили мимо сварщика.
Сварку деталей производят на рабочем столе. Крышку стола изготовляют из чугуна толщиной 20—25 мм. Сварочный пост оснащен генератором, выпрямителем или сварочным трансформатором.
Классификация сталей (2)
... (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и ... арабскими цифрами. 2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ И ИХ МАРКИРОВКА 2.1 Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки ...
Необходимые инструменты:
Для зачистки швов и удаления шлака применяют проволочные шетки — ручные и с электроприводом.
Для клеймения швов, вырубки дефектных мест, удаления брызг и шлака служат клейма, зубила, молотки.
Электросварщик должен быть снабжен комплектом вспомогательных инструментов, в который входят:
- пневмошлифмашинка;
- молоток с заостренным концом для отбивания шлака;
- стальные щетки ( широкая и узкая) для очистки свариваемых кромок и поверхностей швов (ТУ 406-297);
- слесарный молоток по ГОСТ 2310-77 и зубило длинной не менее 150 мм по ГОСТ 7211 для вырубки мелких дефектов;
- набор шаблонов для промера размеров швов;
Электросварщик при выполнении автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом должен быть снабжен комплектом вспомогательных инструментов, в который входят :
- набор гаечных ключей по ГОСТ 2838;
- отвертка (ГОСТ 10754) ;
- напильник (ГОСТ 1465);
- плоскогубцы комбинированные по ГОСТ 5547-75;
- молоток № 8 по ГОСТ 2310;
- зубило длиной не менее 150 мм или пневмозубило;
- пневмошлифмашинка с зачистными кругами по ГОСТ 21963;
Подготовка рабочего места сварщика.
- убрать все лишние предметы с рабочего места, не загромождая при этом проходов к электрооборудованию, к средствам пожаротушения, приступать к работе только на чистом, не скользком полу;
- убедиться в исправности сварочного оборудования и соответствии рабочего места требованиям ТБ, исправности заземления сварочной установки, свариваемого изделия;
- расположить сварочные провода таким образом, чтобы они не подвергались механическим повреждениям и действию высокой температуры, не соприкасались с влагой;
- убедиться в том, что вблизи рабочего места не расположены пожаро- и взрывоопасные вещества и горючие материалы в радиусе 5 м.
Детали и заготовки уложить или установить в устойчивом положении на подкладках и стеллажах таким образом, чтобы высота штабелей не превышала полторы ширины и полтора диаметра основания штабеля, но не более 1 метра.
Проверить:
- работу подъемных механизмов.
- освещенность рабочего места.
- ознакомиться с предстоящей работой и подготовить необходимый для ее выполнения инструмент и технологическую оснастку.
- использовать исправный переносной светильник. Учитывать, что:
— переносной ручной светильник должен иметь рефлектор, защитную сетку, крючок для подвешивания и шланговый провод с вилкой, сетку закрепленную на рукоятке винтами или хомутами, патрон встроенный в корпус светильника таким образом, чтобы токоведущие части патрона и цоколя лампы были недоступны для прикосновения к ним руками.
- для питания светильника в особо опасных помещениях и в помещениях с повышенной опасностью применять напряжение не выше 12 В и 42 В соответственно.
- вилки светильников напряжением 12 В и 42 В не должны подходить к розеткам 127 и 220В, штепсельная розетка напряжением 12 В и 42 В должна визуально отличаться от розеток напряжением 127 В и 220 В.
- проверить исправность местной и общеобменной вентиляции.
1.3 Описание конструкции
Тема моей письменной работы: «Технологический процесс сборки и сварки гаражных распашных ворот». Данная конструкция состоит из отдельных деталей и механизмов, объединенную в единую конструкцию. Одним из главных требований, предъявляемых к конструкции — жесткость конструкции.
Стандартные гаражные ворота: размер 2500х2000, рама выполняется из профиля 40х40 и 40х25, каркас створок 40х25, зашивается листом толщиной 1,5-1,7мм, возможно использование листа 3мм, стандартная установка подразумевает крепеж рамы в проеме посредством 6 стержней по боковым стойкам рамы.
Также в стандартную комплектацию входит два вертикальных засова и уши под навесной замок. Каждая створка имеет два петельных навеса.
Ворота могут быть выполнены любого нужного Вам размера и комплектации.
Для тех, кто относится к защите своего «железного коня» более серьезно, рассмотрим варианты по улучшению конструкции, в целях повышения защитных и потребительских свойств ворот.
- Двусторонняя окраска ворот и рамы — защищает от коррозии, улучшается внешний вид. (возможно порошковое покрытие)
- Установка на створке дополнительных ребер жесткости. По желанию заказчика может быть установлено любое количество вертикальных и горизонтальных ребер жесткости
- Изготовление калитки, врезаемой в одну из створок по желанию заказчика, калитка может фиксироваться как навесным замком, так и врезным замком, который устанавливается в специальный карман
- При установке врезного замка на калитку можем порекомендовать защитную скобу, которая фиксирует калитку и одновременно защищает скважину врезного замка
- Для защиты петлевых навесов рекомендуем установить противосъемные штифты
- Для повышения удобства пользования и защитных свойств возможно установить второй комплект засовов на вторую створку
- Возможна проклейка внутренней поверхности ворот пенофолом толщиной 5-10мм
- Закладка теплоизоляции типа изовер или пенопласт, с последующей отделкой внутренней стороны фанерой или вагонкой
- Для придания законченного внешнего вида рекомендуем использовать наличники из стального полосового материала
- По желанию заказчика возможно изготовление гаражных ворот с использованием металлопроката повышенного сечения, с целью улучшения защитных свойств изделия
- Установка козырька или навеса защищающего от непогоды.
1.4 Описание свариваемости основного металла
Свариваемость — свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
Свариваемость оценивается степенью соответствия свойств сварного соединения тем же свойствам основного материала и его склонностью к образованию дефектов. Материалы делятся на хорошо, удовлетворительно, плохо и ограниченно свариваемые.
Физическая свариваемость, Технологическая свариваемость
свариваемости
Углеродистые стали — это сплавы в основном железа с углеродом, содержащие до 2% углерода. Кроме углерода, эти стали содержат до 0,8% марганца и до 0,4% кремния, остающихся после раскисления, а также вредные примеси — до 0,055% серы и до 0,045% фосфора.
Углеродистая сталь является основным материалом для изготовления деталей машин и аппаратов. Для котельных агрегатов, турбин, вспомогательного оборудования широко применяют низко углеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода. Они очень пластичны и поэтому хорошо поддаются обработке давлением, гибке и правке в горячем и холодном состоянии, хорошо свариваются. Эти стали можно использовать также в виде стального фасонного литья. Кроме того, они обладают вполне удовлетворительными механическими свойствами: достаточно прочны при температурах до 450° С, хорошо воспринимают динамические нагрузки.
Особенности производства стали и стальных полуфабрикатов оказывают существенное влияние на механические свойства и качество готовых изделий.
При одинаковом содержании углерода бессемеровская сталь имеет более высокую прочность и твердость, чем мартеновская. Эта разница в свойствах объясняется тем, что в бессемеровской стали содержится повышенное количество растворенных азота и фосфора — элементов, упрочняющих сталь, но делающих ее одновременно и более хрупкой. Применение кислородного дутья в конвертерах значительно ослабляет этот недостаток конвертерной стали.
По назначению углеродистые стали делят на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали в свою очередь разделяют на строительные и машиностроительные.
В строительных сталях содержание углерода обычно не превышает 0,25%, т. е. эти стали относятся к категории малоуглеродистых. Они хорошо свариваются, хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии, но прочность их относительно невысока.
Углеродистые стали классифицируют также по качеству, которое определяется содержанием серы и фосфора, способом производства и постоянством механических свойств и химического состава. Чем меньше содержание вредных примесей, колебание механических свойств и химического состава, тем выше качество стали.
Углеродистые стали бывают обыкновенного качества, качественные и высококачественные.
Углерод — элемент, в основном определяющий свойства углеродистых сталей. С увеличением содержания углерода возрастают предел прочности и твердость стали, снижаются показатели пластичности (относительное удлинение и относительное сужение), а также ударная вязкость. При 0,8% углерода прочность стали достигает максимального значения, после чего она начинает снижаться.
Марганец вводят в любую сталь для раскисления (т. е. для устранения вредных включений закиси железа).
Марганец растворяется в феррите и цементите, поэтому его обнаружение металлографическими методами невозможно. Он повышает прочность стали и сильно увеличивает прокаливаемость. Содержание марганца в углеродистой стали отдельных марок может достигать 0,8%.
Кремний, подобно марганцу, является раскислителем, но действует более эффективно. В кипящей стали содержание кремния не должно превышать 0,07%. Если кремния будет больше, то раскисление кремнием произойдет настолько полно, что не получится «кипения» жидкого металла за счет раскисления углеродом. В спокойной углеродистой стали содержится от 0,12 до 0,37% кремния. Весь кремний растворяется в феррите. Он сильно повышает прочность и твердость стали.
Содержание в стали легирующих примесей оказывает большое влияние на свариваемость стали.
К основным легирующим примесям относятся хром, никель, молибден, ванадий, титан и ниобий. К ним относятся так же кремний и марганец при повышенном их содержание в стали.
Хром — (Х) снижает свариваемость стали, так как, окисляясь , образует тугоплавкие окислы Cr 2O 3, резко повышает твердость стали в зоне термического влияния.
Никель — (Н) Никель способствует измельчению кристаллических зерен, повышению пластичности и прочностных качеств стали. В конструкционных сталях никеля содержится от 1,0 до 5%, а в легированных сталях — от 8 до 35%.
Молибден — (М) Содержится от 0,15 до 0,8%. Способствует измельчению кристаллических зерен, повышению прочности и ударной вязкости стали.
Ванадий — (Ф) Содержится в сталях от 0,2 до 1,5%. Ванадий придает стали высокую прочность, повышает его вязкость и упругость.
Вольфрам — (В) Содержится в сталях от 0,8 до 18%. Значительно повышает твердость стали и его теплостойкость.
Титан и ниобий — (Т),(Б) Содержится в нержавеющих и жаропрочных сталях в количестве от 0,5 до 1,0%. Они являются хорошими карбидообразователми и поэтому препятствует образованию карбидов хрома.
Сера и фосфор, вызывая ломкость стали и одновременно понижая механические свойства, улучшают обрабатываемость резанием: повышается чистота обрабатываемой поверхности, увеличивается время между переточками резцов, фрез и т. д. Поэтому для ряда неответственных деталей, подвергаемых механической обработке, применяют так называемые автоматные стали с повышенным содержанием серы (до 0,30%) и фосфора (до 0,15%).
1.5 Выбор источника питания
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/izgotovlenie-vorot/
В качестве сварочного оборудования использовал промышленный аппарат сварки MIG 305 STB со ступенчатой регулировкой сварочного напряжения.
MIG представляет собой серию мощных и удобных в эксплуатации универсальных аппаратов со ступенчатой регулировкой сварочного напряжения для сварки по технологиям MIG- и MAG-короткой дугой и струйным переносом металла. Эти аппараты предназначены для сваривания легких конструкций, а также тонколистового и толстолистового металла. Они рассчитаны, в первую очередь, на обработку низкоуглеродистой стали, но могут применяться и для работы с нержавеющей сталью и алюминием.
Промышленный аппарат сварки MIG 305 STB со ступенчатой регулировкой сварочного напряжения — технические характеристики
Сварочный ток, А:40-300
Сварочный ток (ПВ 35%), А:285
Сварочный ток (ПВ 60%), А:215
Сварочный ток (ПВ 100%), А:170
Напряжение х.х., В:холостого хода 14-16min /41-47max
Диаметр электрода, мм:0,6-1,2
Сеть, В:3Ч230/400
Габариты, мм:1300Ч440Ч900
Масса, кг:130
1.6 Выбор режима сварки
Опытные сварщики силу тока определяют экспериментальным путем, ориентируясь на устойчивость горения дуги. Для тех, кто еще не имеет достаточного опыта, разработаны следующие расчетные формулы: Для наиболее распространенных диметров электрода (3 -6 мм)
Под режимом сварки понимают совокупность показателей, определяющих характер протекания процесса сварки и получения качественных сварочных швов. Показатели режима сварки делятся на 2 группы:
1. Основные:
а) диаметр электрода,
б) сила сварочного тока,
в) напряжение на дуге,
г) скорость сварки.
2. Дополнительные:
а) полярность тока,
б) тип и марка электрода,
в) угол наклона электрода,
г) температура предварительного разогрева.
Выбор режима ручной дуговой сварки часто сводится к определению диаметра электрода и силы сварочного тока. Скорость сварки и напряжение на дуге устанавливается самим сварщиком в зависимости от вида сварного соединения, марки стали, положения шва в пространстве и. т.д.
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, вида сварного соединения, типа шва и. т.д. При сварке встык толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода берется равным толщине свариваемой стали. При сварке стали большей толщины применяют электроды диаметром 4-6 мм при условии обеспечения полной возможности провара металла соединяемых деталей и правильного формирования шва. Применение электродов диаметром более 6 мм ограничивается вследствие большей массы электрода и электродержателя, кроме того прочность сварных соединений выполняемых электродами больших диаметров, снижается за счет возможного нагрева в корне шва
Сварку гаражных ворот буду производить электродами d 4 мм т.к. толщина основного профила 40х40 и 40х25, металлический лист 3 мм Ток выбирается в зависимости от диаметра электрода. Для выбора тока в нижнем положении можно пользоваться формулой:
J= (4d+40) хdЭл.
J= (6х4+20) х4=176А, где J-сила тока (А),
d-диаметр электрода (мм).
1.7 Сборка и сварка конструкции
Для изготовления Ворот я использовал сталь низкоуглеродистую марки Ст ЗПС.
- Ст — сталь
- З — условный номер марки стали
- ПС — сталь полуспокойная. Предел прочности данной стали 370-470 Па, относительное удлинение 24%
- Углекислый газ —
- Сварочная проволока
Преимущество сварки в среде СО2 — большая скорость сварки и глубокое проплавление. Основной недостаток — крупнокапельный перенос электродного металла и высокий уровень разбрызгивания. Поверхность сварного шва при сварке в среде СО2 обычно сильно окислена.
Углекислый газ СО 2 не умеет цвета и запаха. Получают из газообразных продуктов сгорания кокса или при обжиге известняка. Для целей сварки используют сварочную углекислоту (ГОСт 8050-64»Углекислый газ сжиженный»).
Жидкую двуокись углерода высокого давления поставляют в баллонах (ГОСТ 949-73) вместимостью до 40л, в спец.таре по нормативно-технической документации для автотранспорта. Баллоны с двуокисью углерода окрашиваются в черный цвет с желтой надписью <СО2 сварочный>. В табл. приведены технические требования, предъявляемые к диоксиду углерода.
Табл. 1 Технические требования к диоксиду углерода (углекислому газу).
Я использовал углекислый газ из баллона объемом 40 л.
Технические характеристики:
- Объем — 40 л.
- Рабочее давление — 14,7 МПа (150 кгс/см2)
- Диаметр — 219 мм.
- Высота — 1400 мм.
- Толщина стенок — 3мм.
- Материал: сталь В Ст.3 сп.
- Масса пустого баллона — 77 кг.
Сварочную проволоку использовал марки СВ-08А.
- СВ — сварочная проволока
- 08- содержание углерода
- А — сталь чистая без примесей.
В обозначение марки проволоки входит индекс Св — сварочная, за ним через дефис следуют цифры и буквы. Первые две показывают содержание углерода в сотых долях процента. Обозначение легирующих элементов в металле проволоки и их количества аналогично обозначениям в типах наплавленного металла высоколегированных электродов (Таблица 2).
Табл.2 Марки электродной проволоки для стержней
|
Химический состав, % |
|||||||||
|
Марка |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Mo |
S |
P |
|
|
Не более |
|||||||||
|
Св-08 |
До 0,10 |
До 0,03 |
0,35-0,60 |
До 0,15 |
До 0,30 |
— |
0,04 |
0,04 |
|
|
Св-08А |
До 0,10 |
До 0,03 |
0,35-0,60 |
До 0,12 |
До 0,25 |
— |
0,03 |
0,03 |
|
|
Св-08АА |
До 0,10 |
До 0,03 |
0,35-0,60 |
До 0,10 |
До 0,25 |
— |
0,02 |
0,02 |
|
1.8 Расчет
Размеры гаражных ворот
2,500*2,100
Уголок 50*50
2,500+2,500+2,100+2,100=9м20см
9,200*2=18,400
Уголок 45*45
2,400+2,400+2,400+(2,000*4)=7,200+8,000=15,200
Листовое железо толщиной 2мм
Размером 2,000*2,400
Sпр = в* h = 2,000* 2,400= 4,800м2
1м погонного уголка 50*50 весит 2кг 96 при толщине 3мм
18,400*2,96= 54,464кг
Уголок 45*45 1 метр погонный при толщине 3мм весит 2кг 650г
15,200*2,650= 402,800кг
Листовое железо 1м2 весит- 15кг 700г
4,800*15,700= 753,600
402,800+753,600+54,464=170,144кг
Планки длиной 250мм в количестве 8 штук при толщине 25мм
250*8= 2000мм- 2м
1мерт полосы весит 0,235*2= 0,470кг
170,14+0,470= 170,610кг
1 тонна уголка стоит 21,500руб.
170,610* 21,500= 3,668руб- стоимость металла.
A= U* J* tд= 220* 180* 8= 316,8квт
1квт стоит 2р 64коп.
316,8*2,64= 836,35руб.
Электроды марки «ОК» стоимостью 800руб.
Я израсходовал 2,5кг на сумму 400руб.
3,668+ 836,35+ 400= 5,364руб.
Ворота для гаража также изготавливаются из стали. Для своей письменной работы «Сварка гаражных ворот» я брал стальные листы толщиной 2 мм. Перед началом работы я поставил цель: разработать технологический процесс сварки и сборки гаражных ворот
Для достижения поставленной цели мне необходимо решить следующие задачи:
1. Произвести замеры
2. Выполнить чертеж
3. Подобрать материал
4. Соблюдать технологический процесс сварки
5. Выполнить экономическую часть
6. Отметить положительные и отрицательные стороны работы.
В результате работы я сварил гаражные ворота общей стоимостью 5364 руб. Кроме стальных листов я использовал ещё металлический уголок, металлические пластины. Чтобы ворота были более надежными, я усилил жестокость ворот. Подобрал режим сварки, сварочное оборудование.
«Свои» ворота оказались более экономически выгодными, кроме того, собранный материал дает ясное представление о сварке гаражных ворот. Описывает ход сварки, обстоятельно и плотно раскрывает технологию электродуговой сварки, используемые материалы и инструменты.
В письменной экзаменационной работе содержатся интересные сведения по сварке, истории заборов, приведены экономические расчеты, представлена экологическая информация.
Письменная экзаменационная работа «Сварка гаражных ворот» полезна и актуальна с точки зрения общего знакомства с данной конструкцией. Информация по сварке и изготовлению данной конструкции изложена доступно. сварка металл ворота электродный
В работе есть необходимые чертежи и рисунки. Это дает возможность использовать работу в качестве учебного пособия при обучении по профессии «Сварщик».
Данная письменная экзаменационная работа может стать отправной точкой для разработки комплекса сварочных работ и подготовки металла к сварке данного изделия.
2. Технологический процесс сварки
2.1 Зажигание дуги
Зажигание сварочной дуги может осуществляться двумя способами. Первый способ предусматривает замыкание электрода о деталь и последующее разъединение.
Зажигание сварочной дуги
Зажигание сварочной дуги может быть облегчено и устойчивость ее горения повышена посредством наложения на дуговом промежуток вспомогательного переменного тока повышенного напряжения, высокой частоты и небольшой мощности. Повышенное напряжение пробивает газовый промежуток при отсутствии или ослаблении основного сварочного тока и охлаждении и деионизации газа между электродами. Искровой разряд при пробое газа создает канал с достаточно высокой степенью ионизации и электропроводностью и открывает путь прохождению сварочного тока.
зажигания сварочной дуги
2.2 Техника выполнения швов
Способ выполнения швов зависят от их длины и толщины свариваемого металла. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250—1000мм — средними и более 1000мм — длинными.
обратно-ступенчатым способом
Сущность сварки обратно-ступенчатым способом заключается в том, что весь шов разбивается на короткие участки, длиной от 100 до 300мм и сварка на каждом отдельном участке выполняется в направлении, 13обратном общему направлению сварки с таким расчетом, чтобы окончание каждого данного участка совпадало с началом предыдущего.
В некоторых случаях при определении длины ступени за основу принимают участок, который можно заварить электродом с тем, чтобы переход от участка к участку совместить со сменой электрода.
Сварка обратно-ступенчатым способом применяется с целью уменьшения сварочных деформаций и напряжений.
Так же для уменьшения перегрева металла сварку по возможности желательно вести на вертикал с верху в низ. Применять правильные типы соединений металла и разделки сварного шва.
При сварке металла большой толщины шов выполняется за несколько проходов. При этом заполнение разделки может производиться слоями или валиками. При заполнении разделки слоями каждый слой шва выполняется за один проход. При заполнении разделки валиками в средней и верхней частях разделки каждый слой шва выполняется за два или более проходов, путем наложения отдельных валиков. С точки зрения уменьшения деформаций из плоскости первый способ предпочтительнее второго. Однако при сварке стыковых швов не всегда удобно выполнять очень широкие валики в верхней и средней частях разделки. Поэтому на практике 1-й способ чаще применяется при сварке угловых швов, 2-й — стыковых.
При сварке толстого металла выполнение каждого слоя на проход является нежелательным, так как это происходит к значительным деформациям, а также может привести к образованию трещин в первых слоях. Образование трещин вызывается тем, что первый слой шва перед наложением второго слоя успевает полностью (или почти полностью) остыть. Вследствие большой разницы в сечениях наплавленного слоя и свариваемого металла все деформации, возникающие при остывании неравномерно нагретого металла, сконцентрируются в металле шва. При этом запас пластичности может оказаться недостаточным, что приведет к трещинообразованию.
Для предотвращения образования трещин заполнение разделки при сварке толстого металла следует производить с малым интервалом времени между наложением отдельных слоев. Это достигается применением каскадного метода заполнения разделки, или заполнения разделки горкой.
При каскадном способе заполнения разделки весь шов разбивается на короткие участки и сварка осуществляется таким образом, что по окончании сварки слоя на данном участке, не останавливаясь, продолжают выполнение следующего слоя на соседнем участке.
При этом каждый последующий слой накладывается на неуспевший еще остыть металл предыдущего слоя. Сварка горкой является разновидностью каскадного способа. Обычно сварка горкой ведется от середины шва к краям одновременно двумя сварщиками.
Так же важным фактором при выполнении сварки является способ перемещения сварочной горелки и проволоки или электрода.
Если по окончании шва сразу оборвать дугу, то образуется незаполненный металлом кратер, который ослабляет сечение шва и может явиться началом образования трещин. Поэтому при окончании шва всегда должна производиться заварка кратера, которая осуществляется сваркой в течение некоторого времени без перемещения электрода вдоль свариваемых кромок, а затем постепенным удлинением дуги до ее обрыва.
2.3 Сварка стыковых соединений в различных пространственных положениях
Сварку стыковых соединений выполняют с одной или двух сторон. Для борьбы с прожогами применяют остающиеся или съемные подкладки. Остающиеся подкладки изготовляют из стальных полос толщиной 2-4 мм при ширине 30-40 мм. Съемные подкладки изготовляют из материала, который во время сварки не плавится, т. е. обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью; этим требованиям отвечает медь, а также керамика или графит. Съемные подкладки в процессе сварки иногда охлаждают проточной водой.
Сварка на подкладках имеет следующие преимущества: сварщик работает более уверенно, не боится прожогов и натеков и может увеличить сварочный ток на 20-30%; исключается необходимость подварки корня шва с обратной стороны.
При сварке стыковых соединений с разделкой кромок
При сварке первого слоя применяют электроды диаметром 2, 3 или 4 мм. Электроды большего диаметра не обеспечивают надежный провар корня шва. Перед наложением следующего слоя поверхность предыдущего зачищают от шлака и брызг. Образование шва заканчивают наплавкой валика высотой 2-3 мм над поверхностью основного металла. После заполнения всего сечения шва со стороны разделки кромок с приданием ему требуемого усиления изделие поворачивают, а затем пневматическим зубилом или воздушно-дуговой строжкой вырубают или выплавляют в корне шва канавку шириной 8-10 мм и глубиной 3-4 мм, которую заваривают за один проход швом, придавая ему небольшую выпуклость. Конкретно стыковые соединения по сечению могут выполняться за один или несколько слоев и за несколько проходов и слоев — многопроходная многослойная сварка. В этом случае сварочную дугу вначале зажигают либо на особой пластине, либо на одной из свариваемых кромок. Затем быстро электродом проходят через зазор между кромками, замедляя движение электрода на свариваемых кромках. При этом внимательно следят за равномерным плавлением кромок.
Выполнение стыковых швов в нижнем положении . Для исключения прожога свариваемых кромок в корне шва применяют различные подкладки и подушки. Сварку можно выполнять вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед.
Выполнение стыковых швов в вертикальном положении . Вертикальные швы выполняют двумя способами: снизу вверх и сверху вниз. При сварке снизу вверх дугу возбуждают в нижней точке соединения, и после образования ванночки расплавленного металла электрод отводят немного вверх и в сторону. Дуга при этом должна быть направлена на основной металл. Расплавленный металл при отводе электрода вверх затвердевает, образуя «полочку», на которую наплавляют и которая удерживает последующие капли металла при движении электрода вверх. Электрод рекомендуется наклонять вверх под углом 20-25є к горизонту.
При сварке сверху вниз, Вертикальные швы, При сварке стыковых горизонтальных соединений, Выполнение стыковых швов в потолочном положении.
Сущность сварки полумесяцем состоит в том, что электрод располагают, как и в первом случае, под углом 90-130° к плоскости и, манипулируя электродом по схеме полумесяца, беспрерывно заходят концом электрода на закристаллизовавшуюся часть металла и наплавляют узкий валик. Обратнопоступательный способ наплавки узких валиков в потолочном положении состоит в том, что концом электрода электросварщик беспрерывно возвращается назад на кристаллизующуюся часть металла, но постоянно удлиняет валик по протяженности. При наплавке широких валиков в различных вариациях используют или сочетают вместе все три приведенных выше варианта при наплавке узких валиков.
2.4 Сварка тавровых, угловых и нахлесточных соединений в различных пространственных положениях
Сварка угловых, тавровых и нахлесточных соединений бывает однослойной и многослойной (однослойная применяется для швов с катетом до 10 мм).
Угловые, тавровые и нахлесточные соединения можно сваривать и без колебаний электрода ниточным и уширенным валиками. Колебания концом электрода производят тогда, когда необходимо наложить шов с большим катетом. При выполнении сварных соединений возможно образование непровара в одной из сторон, а также непровар угла и подрез верхней и нижней кромок. Лучше всего сварку угловых, тавровых и нахлесточных соединений вести в положении «в лодочку».
При сварке наклонным электродом или с оплавлением верхней кромки оцесс сварки целесообразнее вести электродом, расположенным углом назад.
Выполнение угловых швов, как и стыковых, начинается с наложения узкого валика, если шов выполняется за несколько слоев.
Способ наложения валика «углом» заключается в том, что электросварщик то поднимает конец электрода вверх, то отпускает вниз, беспрерывно наплавляя металл на свариваемые кромки и равномерно перенося вверх движения электродом.
Способ наложения валика «полумесяцем» и по «спирали» состоит в том, что электросварщик вначале как бы наплавляет полочку на свариваемые кромки, а затем мелкими порциями на эту полочку наплавляет металл, манипулируя электродом все выше и составляя за собой образованный сварной шов.
Способ сварки «елочкой» заключается в следующем:
электросварщик вначале конец электрода поднимает вверх в правую сторону, а затем опускает его вниз. В это время капля расплавленного металла застывает в центре между кромками. Затем конец электрода поднимается в левую сторону и снова опускается вниз, оставляя новую порцию расплавленного металла в центре между кромками, и т. д. В результате этого образуется сварной шов.
Широкие валики можно выполнять таким же способом. Широкие швы можно выполнять, сочетая все три движения вместе, что будет способствовать плавной кристаллизации расплавленного металла, и декоративный валик при этом будет образовываться правильной геометрической формы.
2.5 Возможные сварочные дефекты и их устранение
Сварочные дефекты могут быть вызваны как физико-химическими явлениями: кристаллизационные и холодные трещины, несплавления, неметаллические включения, поры, так и несоблюдением технологии сварки: подрезы, прожоги, непровары, отклонения геометрии шва и т. д. Сварные дефекты приводят к уменьшению прочности конструкций, нарушению их работоспособности и авариям.
— Непровары шва можно устранить изменением пространственного положения электрода. Сварка способом «на подъем», позволяет облегчить вытекание жидкого металла в хвостовую зону ванны расплавленного металла. И наоборот, сварка «на спуск», углом вперед, уменьшает глубину проплавления.
Добавление кислорода и углекислого газа в состав защитных газов при аргонной сварке также позволяет улучшить заполнение шва и устраняет подрезы. Увеличения жидкотекучести расплавленного металла и заполнения корня шва можно достичь предварительным нагревом деталей, использованием специальных флюсов и увеличением силы тока. Тщательная зачистка кромок перед проведением сварочных работ, удаление окисных пленок также уменьшают вероятность возникновения этого нежелательного дефекта.
— Подрезы чаще всего образуются при автоматической сварке угловых швов, а также при скоростной сварке стыковых швов. Причиной может являться слишком высокое напряжение или увод электрода от оси шва, длинная дуга. Подрез представляет собой более глубокое проплавление одной кромки и образование канавки у второй кромки сварного шва.
Устраняют подрезы путем многоэлектродной сварки (при сварке продольных швов труб большого диаметра), предварительного подогрева деталей (для небольших изделий), сварки короткой дугой, уменьшением скорости сварки, применением тока шунтирования при сварке под флюсом и использованием электродов с высокими показателями смачиваемости расплавленного металла.
- Несплавления по своей сути — это подрезы большой величины. Способы ликвидации несплавлений сварного шва такие же, как и подрезов.
— Прожоги часто возникают при сварке конструкций небольшой толщины. Они представляют собой сквозные отверстия в теле шва. Для устранения прожогов применяют импульсную дуговую сварку, используют укрепляющие подкладки, уменьшают силу тока и увеличивают скорость сварки.
— Неметаллические включения в сварном шве чаще всего встречаются в виде сульфидных и оксидных соединений. Это может произойти в результате растворения частиц покрытия электрода, проволоки или флюса в металле шва, оксидов с поверхности кромок деталей, образования оксидов с участием кислорода атмосферы.
Соответственно способы устранения этого дефекта заключаются в применении качественных электродов без окисленного стержня и осыпающейся обмазки, предварительно прокаленных; тщательной зачистке кромок; использовании защитных флюсов, флюсопаст и газов; вакуумировании; перемешивании шлака в процессе сварки. В случае многослойной сварки и наплавки необходимо тщательное удаление корки шлака с каждого предыдущего слоя шва.
Для защиты от воздействия вредных газов атмосферы также применяются защитные газы и флюсы. В остальном способы ликвидации пор схожи с предыдущим видом дефектов. Эффективно также проведение сварки на постоянном токе обратной полярности.
— Трещины — самый опасный дефект сварного шва. Особенно нежелательны трещины, возникающие вследствие наводороживания и наличия серы в металле шва. Во время эксплуатации дефектного сварного изделия может произойти их быстрый рост и аварийное разрушение конструкции. В теории сварочных процессов различают холодные, горячие, макро- и микротрещины.
Главной причиной их возникновения является наличие больших растягивающих напряжений в околошовной зоне и металле шва при их охлаждении. Сварка легированных, углеродистых сталей и чугунов часто сопровождается образованием трещин.
Для уменьшения растягивающих напряжений применяют термическую обработку до и после проведения сварки, сварку с подогревом матами, оптимизируют схему наложения швов (сварка короткими симметричными швами), применяют сварочные материалы с наименьшей усадкой и содержанием вредных примесей, сварку в защитных газах.
