Зварювальна техніка й технологія є одним із перших місць у сучасному виробництві.Свариваются корпусу гігантськихсупертанкеров і сітківка ока, мініатюрні деталі напівпровідникових приладів та кістки людини в хірургічних операціях. Багато конструкції сучасних машин і водоканалізаційних споруд, наприклад космічні ракети, підводних човнів, газо- і нафтопроводи, виготовити без допомоги зварювання неможливо. Розвиток техніки пред’являє дедалі нові вимоги до способів виробництва та, зокрема, до технології зварювання. Сьогодні зварюють матеріали, що ще нещодавно вважалися екзотичними. Це титанові,ниобиевие ібериллиевие сплави, молібден, вольфрам, композиційнівисокопрочние матеріали, кераміка, і навіть різноманітні поєднання різнорідних матеріалів.Свариваются деталі електроніки завтовшки кілька мікрон і деталі важкого устаткування завтовшки кілька метрів. Постійно ускладнюються умови, у яких виконуються зварювальні роботи: зварювати доводиться під водою, при високих температур, глибокій вакуумі, за підвищеної радіації, в невагомості.
Усе це пред’являє підвищені вимоги до кваліфікації спеціалістів у галузі зварювання, особливорабочих-сварщиков, оскільки і вони безпосередньо освоюють нові шляхи і прийоми зварювання, нові зварювальні машини. Сьогодні робочомусварщику недостатньо вміти виконувати кілька, нехай навіть складних, операцій освоєного їм способу зварювання. Вони повинні розуміти фізичну сутність основних процесів, що відбуваються під час зварювання, знати особливості зварювання різних конструкційних матеріалів, і навіть зміст і технологічні можливості інших традиційних, і нових, перспективних способів зварювання.
1. Опис вироби
Призначене виріб призначено від використання як опори для встановлення і монтажу несучих колон, під час спорудження будинків промислового призначення.
Опертя є зварену конструкціюкоробчатого типу.
Мал.1. Конструкція вироби
Усі деталі цієї конструкції виготовлені зі сталі марки09Г2С.
Сталь09Г2С належить домалоуглеродистим,низколегированнимсталям.
Стали цього мають хорошоюсвариваемостью усіма видами дугового зварювання і дуже йдуть на виготовлення зварних конструкцій що застосовуються у будівельної індустрії.
Таблиця 1
Щодо хімічного складу стали09Г2С
| >Углерод З, % | Кремній Si, % | МарганецьMn, % | >ХромCr, % | НікельNi, % | МідьCu, % |
| ≤ 0,12 | 0,5-0,8 | 1,3-1,7 | ≤0,3 | ≤0,3 | ≤0,3 |
Таблиця 2
>Механические властивості стали09Г2С
| Товщина прокату, мм |
Тимчасовий опір розриву У ,МПа |
Межа плинності Т ,МПа |
Відносне подовження 5 , % |
Ударне в’язкістьКСU,Дж/см, за нормальної температури, >C |
||
| +20 | -40 | -70 | ||||
|
10-20 21-32 |
470 460 |
325 305 |
21 | 59 | 34 | 29 |
>Сварние конструкції використовувані як несучих елементів при спорудженні будинків та споруд належать до II групі відповідальності,т.к., їх зруйнування у процесі експлуатації можуть призвести до великим матеріальним затратам.
II група відповідальності потребує підвищеної уваги до якості виконання всього виробничого циклу (від заготівлі матеріалу дообьема остаточного контролю вироби).
З огляду на особливості конструкції вироби, матеріал вхідних деталей, і навіть річну програму випуску (2000 прим.) найоптимальнішим способом виготовлення буде напівавтоматична зварювання серед вуглекислого газу.
2. Спосіб зварювання
Зварювання в захисних газах одна із способів дугового зварювання. У цьому способі до зони дуги подається захисний газ, струмінь якого, огинаючи електричну дугу і зварювальну ванну, охороняє розплавлений метал від впливу атмосферного повітря, окислення іазотирования. Зварювання в захисних газах відрізняється такими перевагами: висока продуктивність (в 2…3 разу вищу звичайній дугового зварювання), можливість зварювання у різноманітних просторових положеннях, хороша захист зони зварювання від кисню та азоту атмосфери, відсутність необхідності очищення шва від шлаків і зачистки шва при багатошарової зварюванні; мала зона термічного впливу; щодо малі деформації виробів; можливість контролю над процесом формування шва; доступність механізації і автоматизації. Недоліками цього способу зварювання є необхідність заходів,предотвращающихсдувание струменя захисного газу процесі зварювання, застосування газової апаратури, а окремих випадках й застосування їх щодо дорогих захисних газів.
Відомі такі різновиду зварювання в захисному газі: в інертниходноатомних газах (аргон, гелій), в нейтральнихдвухатомних газах (азот, водень), в вуглекислому газі. У практиці найбільш широке застосування отрималиаргонодуговая зварювання і зварювання в вуглекислому газі.Инертний газ — гелій застосовується дуже рідко через її великий вартості. Для зварювання відповідальних конструкцій широко застосовується зварювання в суміші газів аргону і вуглекислого газу співвідношенні 85% аргону і 15%С0 2 . Якість цієї зварювання сталей дуже висока. Харчування дуги здійснюють джерела постійного струму з жорсткою характеристикою. Останніми роками застосовуються переважно зварнівипрямители серіїВДУ з універсальної зовнішньої характеристикою, т. е. жорсткої, абокрутопадающей простим перемиканнямпакетника.
>Переменний струм не застосовується через низьку стійкості процесу горіння дуги, поганого формування та погану якість шва. Напруга на дузі під час зварювання вС0 2 має не більше 30 У, оскільки зі збільшенням напруження і довжини дуги збільшується розбризкування і окислювання. Зазвичай напруга дуги — 22— 28 У, швидкість зварювання — 20-80м/ч, витрати газу 7—20л/мин. Зварювання вС02 з дротом даєпровар глибший, ніж електроди, тому щодо переходу з ручний зварювання виправданим вважається зменшення катетів приблизно 10%. Це підвищеної щільністю струму на 1 мм2 електродной дроту. Основні елементи режиму зварювання вС02 в табл.1.
Таблиця 3
Типові параметри режиму зварювання вС0 2
| Діаметр дроту, м | >Сварочний струм, А |
Швидкість подачі дроту >м/ч |
>Напряжене на дузі, У |
Витрата газу, >л/мин |
Виліт дроту, мм |
| 0,8 | 50—110 | >устанавл. добором під режим | 18—20 | 5—7 | 6—12 |
| 1,0 | 70—150 | 19—21 | 7—9 | 7—13 | |
| 1,2 | 90—230 | 21—25 | 12—15 | 8—15 | |
| 1,6 | 150—300 | 23—28 | 12—17 | 13—20 |
>Сварку в вуглекислому газі виробляють майже переважають у всіх просторових положеннях, що дуже важливо під час виробництва будівельно-монтажні роботи.Сварку здійснюють при харчуванні дуги постійним струмом зворотної полярності. При зварюванні постійним струмом прямий полярності знижується стабільність горіння дуги, погіршується формування шва і збільшуються втрати електродного металу на чад і розбризкування. Проте коефіцієнтнаплавки в 1,6…1,8 разу вищу, аніж за зворотної полярності. Ця якість використовують принаплавочних роботахЛистовой матеріал з вуглецевих і низьколегованих сталей успішно зварюють в вуглекислому газі; листи завтовшки 0,6… 1,0 мм зварюють зотбортовкой крайок. Допускається також зварювання безотбортовки, але з зазором між крайками трохи більше 0,3…0,5 мм.Листи завтовшки 1,0…8,0 мм зварюють без розбирання крайок; у своїй зазор міжсвариваемими крайками може бути трохи більше 1 мм.Листи завтовшки 8… 12 мм зварюютьV-образним швом, а на великихтолщинах —Х-образним швом. Перед зварюванням крайки вироби повинні прагнути бути старанно очищені від бруду, фарби, окислів і окалини.Сварочний струм і швидкість зварювання значною мірою залежить від розмірів розбираннясвариваемого шва, т. е. кількостінаплавляемого металу. Напруга встановлюється таким, щоб отримати стійкий процес зварювання при можливо короткій дузі (1,5…4,0 мм).
При більшої довжині дуги процес зварювання хитливий, збільшується розбризкування металу, зростає можливість окислення іазотированиянаплавляемого металу.
>Рис. 2. Рух електрода під час зварювання в вуглекислому газі і під час багатошарового шва
На малюнку показані руху електрода під час зварювання в вуглекислому газі і під час багатошарового шва. Рекомендується зниження небезпеки освіти тріщин перший шар зварювати при малому зварювальному струмі. Закінчувати шов слід заповненням кратера металом. Потім припиняється подачаелектродной дроту і вимикається струм. Подача газу на заварений кратер триває до затвердіння металу.
3. Склад устаткування
До складу технологічного устаткування, який буде необхідний виконання зварювальних робіт, за дугового механізованої зварюванні в захисних газах входять:
- джерело харчування;
- складально-зварювальні пристосування;
- газова апаратура;
- прилади газової магістралі;
- зварювальний апарат (напівавтомат).
3.1 Джерело харчування
Джерелом харчування (>ИП) зварювальної дуги називають пристрій, що забезпечує необхідний рід і сила струму дуги.
Джерело харчування і зварювальна дуга утворюють взаємозв’язану енергетичну систему, у якійИП виконує такі основні функції: забезпечує умови початкового порушення (запалювання) дуги, її стійке горіння у процесі зварювання і можливості робити настроювання (регулювання) параметрів режиму.
Важливою технічної характеристикоюИП, що зумовлює можливість його роботи з тим чи іншого різновидом дуги, є залежність напруги на «зварювальних» затисках (клемах)ИП від зварювального струму. Цю залежність називають зовнішньоївольт-амперной характеристикою (>ВАХ)ИП. НайхарактернішіВАХ для відомихИП:крутопадающая,пологопадающая і жорстка .
За родом своєї струму в зварювальної ланцюга розрізняють:
1) джерела змінного струму — зварювальніоднофазние і трифазні трансформатори, спеціалізовані установки для зварювання алюмінієвих сплавів;
2) джерела постійного струму — зварювальнівипрямители і генератори з приводами різних типів.
За кількістю обслуговуваних постів може бутиоднопостовие імногопостовие, а, по застосуванню -общепромишленние та в спеціалізовані джерела харчування.
У разі ми використовуємо сучасний потужний400-ампернийинверторнийИП для напівавтоматичного зварювання інаплавки серед захисних чи активних газів марки DC 400.33.
ЦейИП має:
- Дистанційне керування напругою зварювання.
- Цифровим індикатор струму і напруження зварювання.
- Функцію <<електронний дросель>>.
- Харчування як від стаціонарної мережі і від дизель-генератора.
Таблиця 4
Технічні характеристикиинвертора DC 400.33
| Напруга харчування, У | 3 80,+10% -15 % |
| >Потребляемая потужність,кВА, трохи більше | 20 |
| Напруга джерела (>пдавнорегулируемое), У | 16-36 |
| >Сварочний струм (>плавнорегулируемий), А | _ |
| Номінальний режим роботиПН, % (при +40 З) | 60 |
| Максимальний струм приПН= 100%, А | 300 |
| Діапазон робочих температур, З | Від — 40 до + 40 |
| Маса, кг | 44 |
| >Габаритние розміри, мм | >610x280x535 |
ДляИП марки DC 400.33 ми підібрали подаючий механізм маркиПМ-4.33. Він призначений для суцільний сталевої, алюмінієвої і порошкової дротом від 0.6 до 2.4 мм під час роботи з апаратомДС400.33,ДС400.33УКП чи будь-якою іншою джерелом у яких <<жорстку>>вольтамперную характеристику.
Цей ЛМ має:
- Виконання з «відкритої» і «закритою котушками»
- Цифрова індикація швидкості подачі дроту, зварювального струму і напруження
·Плавная регулювання швидкості подачі зварювальної дроту і напруження на дузі
- Цифрова завдання всіх параметрів зварювання
- плавне запалювання дуги, завдяки установці уповільнення дроту спочатку зварювання
- установка часупродува на початку зварювання іобдува газу після закінчення
- плавне гасіння дуги, завдяки установці уповільнення дроту при закінченні зварювання
·Четирехроликовий механізм подачі дроту фірмиCOOPTIM Ltd., (профіль ролика залежить від діаметра і виду зварювальної дроту)
·Зубчатое зачеплення які представляють іприжимних роликів
·Регулируемое зусилля притискання
- Можлива експлуатація за 25-50 км до50м від зварювального джерела
·Отсекатель захисного газу
- «Тест газу» і «тест дроту» на лицьової панелі
- Дистанційне керування швидкістю подачі дроту
Таблиця 5
Технічні характеристикиПМ-4.33
| Напруга харчування, У | ~>36В |
| >Потребляемая потужність,кВА, трохи більше | 0,2 |
| Швидкість подачі дроту,м/сек | 1-17 |
| Діаметр дроту, мм | |
| -Суцільний | 0.6-1.6 |
| -Алюминевой | 1.0-2.4 |
| -Порошковая | 0.9-2.4 |
| Діапазон робочих температур, °З | Від -40 до +40 |
| Маса, кг | 14 |
| >Габаритние розміри, мм | >580x202x423 |
3.2Газобаллонное устаткування
Газова магістраль складається з балона з газом,подогревателя і осушувача, які застосовують лише за використанні вуглекислого газу, і навіть з редуктора,расходомера, газоелектричного клапани й шланга, поєднує ці елементи зі зварювальної горілкою.
Електричний підігрівник встановлюють у тому, щоб запобігти замерзання вологи в каналах редуктора і закупорку їх льодом, між вентилем балона і редуктором.
>Осушители призначені для поглинання вологи, котра міститься в вуглекислому газі. Застосовують два видуосушителей: високого і низький тиск.
>Редуктор служить для зниження мережного тиску, або тиску, під яким газ перебуває у балоні, до робочої розміру й автоматичного підтримки тиску незмінним незалежно тиску в балоні чи мережі.Расходомери призначені для вимірювання витрати захисного газу. Застосовуються витратоміри двох типів:поплавкового ідроссельного.
4. >Сварочние матеріали
До зварювальним матеріалам прип/автоматической зварюванні в захисних газах ставляться захисні гази і зварювальні дроту.
Сталева зварювальна дріт, призначена для зварювання інаплавки, виготовляється за ГОСТ 2246-70.
>Стандартом передбачається 77 марок зварювальної дроту різного хімічного складу: 6 марок низьковуглецевої дроту, 30 марок легованої дроту і 41 марка високолегованої дроту.
У легованої дроті міститься від 2,5 до 10 % легуючих компонентів, в високолегованої — понад 10 %.
Оскільки обрана конструкція виготовлено з низьковуглецевої сталі09Г2С, зварюють її стандартноїкремнемарганцевой дротом маркиСв08Г2С.
У цьому способі зварювання до зони дуги подається захисний газ, струмінь якого, огинаючи електричну дугу і зварювальну ванну, охороняє розплавлений метал від впливу атмосферного повітря, окислення іазотирования.
Зварювання в вуглекислому газі, завдяки одній його дешевизні, отримала велике застосування під час виготовлення і монтажі різних будівельних конструкцій з вуглецевих і низьколегованих сталей. Вуглекислий газ, подаваний до зони дуги, перестав бути нейтральним, бо під дією високої температури віндиссоциируется на оксид вуглецю і вільний кисень (ЗІ 2 >СО+О).
У цьому відбувається часткове окислювання розплавленого металу зварювальної ванни як наслідок, метал шва виходить пористим з низькими механічними властивостями. Для зменшення окисного дії вільного кисню застосовуютьелектродную дріт з підвищеним змістомраскисляющих домішок (марганцю, кремнію).Шов виходитьбеспористий, із гарними механічними властивостями.
Вуглекислий газ С02 (ГОСТ 8050—85) немає кольору та запаху. Отримують його з газоподібних продуктів згоряння антрациту чи коксу, при випалюванні вапняку тощо. буд.Поставляется в скрапленому (рідкому) стані балоні типу А місткістю 40 л, куди за максимального тиску 7,5МПа вміщається 25 кг вуглекислоти (при випаровуванні утворюється близько 12-ї 750 л газу).
Для цілей зварювання використовують зварювальну вуглекислоту. Чистота вуглекислоти першого ґатунку має не меншим 99,5 %, а вищого гатунку — 99,8 %. >Баллони з вуглекислотою забарвлюють в чорний колір
