Сегодня, сварка — один из наиболее распространенных технологических процессов в ряде отраслей производства. Она необходима и в быту, и в малом строительстве и т. д.
В древности, сварки как самостоятельной технологии не существовало, а простейшие сварочные операции выполняли кузнецы и литейщики. Кузнецы разогревали детали в горне, соединяли, а затем проковывали их. Этот способ известен и сегодня под названием кузнечной, или горновой, сварки.
Именно так сваривали металлические детали вплоть до конца XIX века.
Литейщики пользовались несколько иными способами: они заформовывали и соединяли детали, а участок соединения заливали расплавленным металлом. Сегодня этот способ используется, в частности, при изготовлении художественного литья. Открытие электрической дуги раз и навсегда изменило способы соединения металлических деталей. В 1802 году при экспериментах с электрической дугой удалось получить пламя, способное плавить металл. Однако до разработки сварочного аппарата дело не дошло: ученые опередили свое время, ведь для питания такого мощного устройства был необходим источник электрического тока, а их в начале XIX века еще не существовало.
Кроме того, промышленность того времени была развита слабо и острой необходимости в сварочном устройстве не было. И только через 80 лет, в конце XIX века, было предложено первое устройство для электрической дуговой сварки с помощью угольного электрода.
Это изобретение вскоре получило самое широкое распространение, причем первыми его оценили по достоинству ремонтники железнодорожных депо.
А еще через несколько лет был изобретен способ, обеспечивающий непрерывное плавление материала и улучшающий качество сварного шва. В ХХ веке были значительно усовершенствованы старые и изобретены новые способы сварки.
В нынешнее время с ростом научно-технического прогресса проблема осуществления и способа сварки изделий имеет достаточно большую актуальность.
1. Возникновение и развитие сварки
Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.
В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения.
Изготовление деталей способом быстрого прототипирования
... изготовления деталей способом быстрого прототипирования Стереолитография является самым первым и наиболее распространенным методом прототипирования, во многом благодаря достаточно низкой стоимости прототипа. Принцип ... между технологиями прототипирования является прототипирующий материал, а также способ его нанесения. В мире существует всего несколько компаний, изготавливающих RP-установки, они ...
В 1881 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.
В 1888 году русский инженер Н.Г. лавянов (1854-1897 г.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г. Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897.
Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже вначале 20-х гг. под руководством профессора В.П. Пологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже — сварку судов и ответственных конструкций.
Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование — сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 — было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский учёный В.П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927.
В 1928 году учёный Д.А. Дульчевский изобрёл автоматическую сварку под флюсом.
Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е.О. атона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940 . Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом.
В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе.
Огромным достижением сварочной техники явилась разработка коллективом ИЭС в 1949 году электрошлаковой сварки, позволяющей сваривать металлы практически любой толщины.
Авторы сварки в углекислом газе плавящимся электродом и электрошлаковой сварки К.М. Новожилив, Г.З. Волошкевич, К.В. Любавский и др. удостоены Ленинской премии.
В последующие годы в стране стали применяться: сварка ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная, диффузионная, холодная сварка, сварка трением и др. Большой вклад в развитие сварки внесли учёные нашей страны: В.П. Пологдин, В.П. икитин, Д.А. Дульчевский, Е.О. Патонов, а также коллективы Института электросварки имени Е.О. Патонова, Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения, Всесоюзного научно-исследовательского и конструктивного института автогенного машиностроения, Института металлургии имени А.А. Байкова, ленинградского завода «Электрик» и др.
Дуговая сварка в защитном газе
... сваркой покрытыми электродами и авто матической под флюсом сварка в защитных газах имеет следующие преимущества: высокую степень защиты расплавленного металла от воздействия воздуха; отсутствие на ... которые рассмотрены для сварки плавящимся электродом в аргоне. При применении СО 2 в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с ...
Сварка во многих случаях заменила такие трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и литьё, соединение на резьбе и ковка.
Преимущество сварки перед этими процессами следующие:
экономия металла — 10…30% и более в зависимости от сложности конструкции
уменьшение трудоёмкости работ, сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости
удешевление оборудования
возможность механизации и автоматизации сварочного процесса
возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей
герметичность сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых
уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих
2. Виды сварки
Сварка плавлением осуществляется при нагреве сильным концентрированным источником тепла (электрической дугой, плазмой и др.) кромок свариваемых деталей, в результате чего кромки в месте соединения расплавляются, самопроизвольно сливаются, образуя общую сварочную ванну, в которой происходят некоторые физические и химические процессы.
Сварка давлением осуществляется пластическим деформированием металла в месте соединения под действием сжимающих усилий. В результате различные загрязнения и окислы на свариваемых поверхностях вытесняются наружу, а чистые поверхности сближаются по всему сечению на расстояние атомного сцепления.
Основные виды сварки:
Ручная дуговая сварка осуществляется покрытыми металлическими электродами. К электроду и свариваемому металлу подводится переменный или постоянный ток, в результате чего возникает дуга, постоянную длину которой необходимо поддерживать на протяжении всего процесса сварки.
Дуговая сварка под флюсом. Сущность сварки состоит в том, что дуга горит под слоем сварочного флюса между концом голой электродной проволоки. При горении дуги и плавлении флюса создаётся газошлаковая оболочка, препятствующая отрицательному воздействию атмосферного воздуха на качество сварного соединения.
Дуговая сварка в защитном газе производится как неплавящимся (чаще вольфрамовым), так и плавящимся электродам.
При сварке неплавящимся электродом, дуга горит между электродом и свариваемым металлом в защитном инертном газе. Сварочная проволока вводится в зону сварки со стороны.
Сварка плавящимся электродам выполняется на полуавтоматах и автоматах. Дуга в данном случае возникает между непрерывно подающейся голой проволокой и свариваемым металлом.
В качестве защитных газов применяют инертные (аргон, гелий, азот) и активные газы (углекислый газ, водород, кислород), а также смеси аргона с гелием, либо углекислым газом, либо кислородом; углекислого газа с кислородом и др.
Газовая сварка осуществляется путём нагрева до расплавления свариваемых кромок и сварочной проволоки высокотемпературным газокислородным пламенем от сварочной горелки. В качестве горючего газа применяется ацетилен и его заменители (пропан-бутан, природный газ, пары жидких горючих и др.)
Точность деталей и их соединений. Посадки деталей
... деталей. Необходимо различать точность деталей, звеньев и их соединений, а также точность механизма, как точность кинематической цепи. При оценке точности механизма следует учитывать не только технологические, но и эксплуатационные первичные ошибки. Точность деталей и их соединений Задаваемая точность деталей и ...
Электрошлаковая сварка применяется для соединения изделий любой толщины в вертикальном положении. Листы устанавливают с зазором между свариваемыми кромками. В зону сварки подают проволоку и флюс. Дуга горит только в начале процесса. В дальнейшем после расплавления определённого количества флюса дуга гаснет, и ток проходит через расплавленный шлак.
Контактная сварка осуществляется при нагреве деталей электрическим током и их пластической деформации (сдавливании) в месте нагрева. Местный нагрев достигается за счёт сопротивления электрическому току свариваемых деталей в месте их контакта. Существует несколько видов контактной сварки, отличающихся формой сварного соединения, технологическими особенностями, способами подвода тока и питания электроэнергией.
Виды контактной сварки:
- стыковой контактной сварке свариваемые части соединяют по поверхности стыкуемых торцов.
- точечной контактной сваркой соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.
- рельефная контактная сварка осуществляется на отдельных участках по заранее подготовленным выступам — рельефам.
- шовной контактной сварке соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва.
Электронно-лучевая сварка. Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбардировке поверхности металла электронами подавляющая часть их кинетической энергии превращается в теплоту, которая используется для расплавления металла.
Для сварки необходимо: получить свободные электроны, сконцентрировать их и сообщить им большую скорость, чтобы увеличить их энергию, которая при торможении электронов в свариваемом металле превращается в теплоту.
Электронно-лучевой сваркой сваривают тугоплавкие и редкие металлы, высокопрочные, жаропрочные и коррозионностойкие сплавы и стали.
Диффузионная сварка в вакууме имеет следующие преимущества: металл не доводится до расплавления, что даёт возможность получить более прочные сварные соединения и высокую точность размеров изделий; позволяет сваривать разнородные материалы: сталь с алюминием, вольфрамом, титаном, металлокерамикой, молибденом, медь с алюминием и титаном, титан с платиной и т. п.
Плазменной сваркой можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы, а также неметаллические материалы. Температура плазменной дуги, применяемой в сварочной технике, достигает 30 000 C. Для получения плазменной дуги применяются плазмотроны с дугой прямого или косвенного действия. В плазмотронах прямого действия плазменная дуга образуется между вольфрамовым электродом и основным металлом. Сопло в таком случае электрически нейтрально и служит для сжатия и стабилизации дуги. В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создаётся между вольфрамовым электродом и соплом, а струя плазмы выделяется из столба дуги в виде факела. Дугу плазменного действия называют плазменной струёй. Для образования сжатой дуги вдоль её столба через канал в сопле пропускается нейтральный одноатомный (аргон, гелий) или двухатомный газ (азот, водород и другие газы, и их смеси).
Процессы сварки металлов плавлением
... металлы, возможно соединение разнородных металлов. Характерный признак сварки плавлением; выполнение её за один этап-нагрев сварочным пламенем, в отличие от сварки давлением. Классификация электрической дуговой сварки. сварку плавлением электрической сварки Электрическую сварку плавлением в ...
Газ сжимает столб дуги, повышая тем самым температуру столба.
Лазерная сварка. Лазер — оптический квантовый генератор (ОПГ).
Излучателем — активным элементом — в ОРГ могут быть:
1) твёрдые тела — стекло с неодимом, рубин и др.;
2) жидкости — растворы окиси неодима, красители и др.;
3) газы и газовые смеси — водород, азот, углекислый газ и др.;
4) полупроводниковые монокристаллы — арсениды галлия и индия, сплавы кадмия с селеном и серой и др. Обрабатывать можно металлы и неметаллические материалы в атмосфере, вакууме и в различных газах. При этом луч лазера свободно проникает через стекло, кварц, воздух.
Холодная сварка металлов. Сущность этого вида сварки состоит в том, что при приложении большого давления к соединяемым элементам в месте их контакта происходит пластическая деформация, способствующая возникновению межатомных сил сцепления и приводящая к образованию металлических связей. Сварка производится без применения нагрева. Холодной сваркой можно получать соединения стык, внахлёстку и тавр. Этим способом сваривают пластичные металлы: медь, алюминий и его сплавы, свинец, олово, титан.
Сварка трением выполняется в твёрдом состоянии под воздействием теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемых деталей, с последующим приложением сжимающих усилий. Прочное сварное соединение образуется в результате возникновения металлических связей между контактирующими поверхностями свариваемых деталей.
Высокочастотная сварка основана на нагревании металла пропусканием через него токов высокой частоты с последующим сдавливанием обжимными роликами. Такая сварка может производиться с подводом тока контактами и с индукционным подводом тока.
Сварка ультразвуком. При сварке ультразвуком неразъёмное соединение металлов образуется при одновременном воздействии на детали механических колебаний высокой частоты и относительно небольших сдавливающих усилий. Этот способ применяется при сварке металлов, чувствительных к нагреву, пластичных металлов, неметаллических материалов.
Сварка взрывом основана на воздействии направленных кратковременных сверхвысоких давлений энергии взрыва порядка (100…200) Х 108 Па на свариваемые детали. Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для проката биметалла, при плакировке поверхностей конструкционных сталей металлами и сплавами с особыми физическим и химическими свойствами, а также при сварке деталей из разнородных металлов и сплавов.
3. Сварные соединения. Сварные швы
Термины и определения основных понятий по сварке металлов устанавливает ГОСТ 2601-84.
Сварной шов — это закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.
Сварное соединение — ограниченный участок конструкции, содержащий один или несколько сварных швов.
Сварные соединения подразделяются на несколько типов, определяемых взаимным расположением свариваемых деталей. Основными из них являются стыковые, угловые, тавровые, нахлёсточные и торцовые соединения. Для образования этих соединений и обеспечения требуемого качества должны быть заранее подготовлены кромки элементов конструкций, соединяемых сваркой. Формы подготовки кромок для ручной дуговой сварки стали и сплавов на железоникелевой и никелевой основе установлены ГОСТ 5264-80.
Подготовка металла к сварке
... под флюсом - до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определенную величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги в глубь соединения ...
3.1 Виды сварных соединений
В зависимости от характера сопряжения свариваемых деталей различают следующие виды сварных соединений:
- стыковые соединения;
- угловые соединения;
- тавровые соединения;
- нахлесточные соединения;
- торцовые соединения.
Стыковым соединением называется сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями и размещенных на одной поверхности или в одной плоскости.
ГОСТ 5264-80 предусмотрено 32 типа стыковых соединений, условно обозначенных Cl, C2, С28 и т.д., имеющих различную подготовку кромок в зависимости от толщины, расположения свариваемых элементов, технологии сварки и наличия оборудования для обработки кромок. При большой толщине металла ручной сваркой невозможно обеспечить проплавление кромок на всю толщину, поэтому делают разделку кромок, т.е. скос их с двух или одной стороны. Кромки скашивают на строгальном станке или термической резкой (плазменной, газокислородной).
Общий угол скоса (50±4)°, такая подготовка называется односторонней со скосом двух кромок. При этом должна быть выдержана величина притупления (нескошенной части) и зазор, величины которых установлены стандартом в зависимости от толщины металла. Шов стыкового соединения называют стыковым швом, а подварочный шов — это меньшая часть двустороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке основного шва или накладываемая в последнюю очередь, после его выполнения.
При подготовке кромок стали толщиной 8-120 мм. Обе кромки свариваемых элементов скашивают с двух сторон на угол (25±2)° каждую, при этом общий угол скоса составляет (50 ± 4)°, притупление и зазор устанавливаются стандартом в зависимости от толщины стали. Такая подготовка называется двусторонней со скосом двух кромок. При этой подготовке усложняется обработка кромок, но зато резко уменьшается объем наплавленного металла по сравнению с односторонней подготовкой. Стандартом предусмотрено несколько вариантов двусторонней подготовки кромок: подготовка только одной верхней кромки, применяемая при вертикальном расположении деталей, подготовка с неравномерным пс толщине скосом кромок и др.
Угловым соединением называют соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев. Таких соединений насчитывается 10: от У1 до У10.
Для толщины металла 3-60 мм кромку примыкающего элемента скашивают под углом (45±2) 1°, сварной шов основной и подварочный. При этой же толщине и сквозном проваре можно обойтись без подварочного шва. Часто применяют угловое соединение со стальной подкладкой, которая обеспечивает надежный провар элементов по всему сечению. При толщине металла 8-100 мм применяют двустороннюю разделку примыкающего элемента под углом (45±2)°.
Тавровым соединением называют сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен угловыми швами к боковой поверхности другого элемента. Стандартом предусмотрено несколько типов таких соединений: с Т1 по Т9. Распространенным является соединение, для металла толщиной 2-40 мм. Для такого соединения никакого скоса кромок не делают, а обеспечивают ровную обрезку примыкающего элемента и ровную поверхность другого элемента.
Подготовка металла под сварку
... сварочных соединений выше, чем клепаных и резьбовых; уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих. Подготовка металла под сварку. Если металл, идущий на изготовление сварных конструкций, ... на изготовление данного изделия. Для ускорения процесс резки и скоса кромок выполняют одновременно несколькими резаками, установленными на одной машине под соответствующими углами наклона. ...
При толщине металла 3-60 мм и необходимости сплошного шва между элементами, что предусматривается проектом конструкции, в примыкающем элементе делают разделку кромок под углом (45±2)°. На практике часто применяют тавровое соединение с подкладкой при толщине стали 8-30 мм, а также соединение с двусторонним скосом кромок примыкающего элемента при толщине стали 8-40 мм. Все эти соединения со скосом кромок примыкающего элемента обеспечивают получение сплошного шва и наилучшие условия работы конструкций.
Основные виды угловых и тавровых сварных соединений продемонстрированы на рисунке ниже.
Нахлесточным соединением называют сварное соединение, в котором сваренные угловыми швами элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга. Стандартом предусмотрено два таких соединения: HI и Н2. Применяют иногда разновидности нахлесточного соединения: с накладкой и с точечными швами, соединяющими части элементов конструкции.
Торцовым соединением называется такое сварное соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу.
Из перечисленных сварных соединений наиболее надежными и экономичными являются стыковые соединения, в которых действующие нагрузки и усилия воспринимаются так же, как в целых элементах, не подвергавшихся сварке, т.е. они практически равноценны основному металлу, конечно, при соответствующем качестве сварочных работ. Однако надо иметь в виду, что обработка кромок стыковых соединений и их подгонка под сварку достаточно сложны, кроме того, применение их бывает ограничено особенностями формы конструкций. Угловые и тавровые соединения также распространены в конструкциях. Нахлесточные соединения наиболее просты в работе, так как не нуждаются в предварительной разделке кромок, и подготовка их к сварке проще, чем стыковых и угловых соединений. Вследствие этого, а также из-за конструктивной форме некоторых сооружений они получили распространение для соединения элементов небольшой толщины, но допускаются для элементов толщиной до 60 мм. Недостатком нахлесточных соединений является их неэкономичность, вызванная перерасходом основного и наплавленного металла. Кроме того, из-за смещения линии действия усилий при переходе с одной детали на другую и возникновения концентрации напряжений снижается несущая способность таких соединений.
3.2 Контроль сварных соединений
Сварку деталей необходимо производить в стационарных или универсальных приспособлениях, предусмотренных технологическим процессом данного предприятия.
Качественный сварной шов при любом виде сварки должен иметь ровную, слегка чешуйчатую поверхность без свищей, раковин, трещин, подрезов, прожогов, наплывов. Сварные швы должны иметь усилие в пределах 0,5 — 1мм толщины свариваемого материала.
Качество сварных трубопроводов контролируют:
- в процессе сварки, когда контролируется соблюдение технологических режимов, присадочных материалов, флюсов;
- пооперационный, при наличии нескольких переходов;
- после сварки всех швов производится окончательный контроль.
Окончательный контроль включает:
- внешний осмотр всех трубопроводов с целью выявления наружных дефектов (прожогов, подрезов, трещин, поверхностных свищей и раковин и других дефектов);
- контроль проходного сечения трубопровода путём прокатки через полость трубы шарика соответствующих размеров;
- испытание на герметичность сварных швов у всех трубопроводов;
- металлографический контроль.
Металлографический контроль даёт возможность установить качество провара и наличие дефектов в шве и зоне сплавления сварного соединения. Металлографический контроль труб целесообразно производить периодически один раз в месяц по одной сварной трубе, выбранной у каждого сварщика.
Сварка и резка металлов как технологический процесс
... обозначение сварных швов Сварной шов — это участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке ... при электромеханической сварке осуществляется за счет теплоты, выделяющейся при индукционном или контактном нагреве металла электрическим током. При всех методах химико-механической сварки нагрев металла ...
3.3 Виды сварных швов
В зависимости от формы сечения сварные швы могут быть:
- стыковыми;
- угловыми;
- прорезными (электрозаклепочными).
Виды сварных швов приведены на рисунке ниже.
3.4 Классификация сварных швов
Сварные швы по внешнему виду подразделяются на:
- нормальные (плоские);
- выпуклые (усиленные) и
- вогнутые (ослабленные).
Выпуклые сварные швы лучше работают при статических (постоянных) нагрузках, однако они неэкономичны. Нормальные и вогнутые швы лучше подходят при динамических и знакопеременных нагрузках, поскольку за счет более плавного перехода от основного металла к сварному шву снижается вероятность возникновения концентрации напряжений, приводящих к разрушению шва.
По выполнению сварные швы могут быть односторонними и двусторонними.
По количеству слоев сварка бывает однослойной и многослойной, по числу проходов — однопроходной и многопроходной.
Многослойный шов используется при сварке толстого металла, а также, чтобы уменьшить зону термического влияния. Проход — однократное перемещение источника тепла в одном направлении при сварке или наплавке. Валиком называется часть металла сварного шва, которая была наплавлена за один проход. Слой сварного шва — металл шва, состоящий из одного, двух или нескольких валиков, которые размещены на одном уровне поперечного сечения шва.
В зависимости от протяженности сварные швы бывают непрерывными и прерывистыми. Стыковые швы обычно делают непрерывными. Угловые швы могут быть выполнены:
- непрерывными;
- односторонними прерывистыми;
- двусторонними цепными;
- двусторонними шахматными;
- а также могут быть точечными.
По направлению действующего усилия сварные швы делятся на:
- продольные (фланговые) — направление действующего усилия параллельно оси сварного шва;
- поперечные (лобовые) — направление действующего усилия перпендикулярно оси сварного шва;
- комбинированные — сочетание продольного и поперечного шва;
По положению в пространстве швы подразделяются на:
- нижние (Н);
- «в лодочку» (Л);
- горизонтальные (Г);
- полугоризонтальные (Пг);
- полувертикальные (Пв);
- вертикальные (В);
- полупотолочные (Пп);
- потолочные (П).
По назначению сварные швы бывают:
- прочные;
- плотные (герметичные);
- прочноплотные.
В зависимости от условий работы сварного изделия швы делятся на:
- рабочие, предназначенные непосредственно для нагрузок;
- нерабочие (связующие или соединительные), используемые только для соединения частей сварного изделия.
По ширине сварные швы подразделяются на:
Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её ...
... элементов. Отдельные части машин или механизмов, полученные сваркой и выполняющие самостоятельные функции, называются сварными деталями. Например, к сварным деталям относятся оси и валы автомобилей и ... практического применения дуги для целей сварки прошло 80 лет. Н.Н.Бенардос впервые применил электрическую дугу между угольным электродом и металлом для сварки. Он применил созданный им способ ...
- ниточные, с шириной шва равной или незначительно превышающей диаметр электрода, выполняются без поперечных колебательных движений сварочного электрода;
- уширенные, которые выполняют с поперечными колебательными движениями электрода.
3.5 Влияние параметров режима сварки на форму и размеры шва
К основным параметрам режима дуговой сварки относятся:
- величина, плотность, полярность и род сварочного тока;
- напряжение дуги;
- скорость сварки;
- площадь сечения (диаметр) проволоки (электрода).
Дополнительные параметры:
- толщина и состав электродного покрытия;
- вылет сварочной проволоки;
- положение электрода и изделия при сварке;
- размер зерен сварочного флюса и его состав.
От этих параметров зависят форма и размеры шва, его химический состав. На форму и размеры шва также влияет и техника сварки.
С повышением сварочного тока возрастает глубина провара, а ширина шва практически не изменяется. Влияние тока на форму и размеры сварного шва.
С увеличением напряжения дуги ширина шва резко возрастает, глубина провара уменьшается. Также снижается и выпуклость (высота усиления) шва. При сварке на постоянном токе (в особенности обратной полярности) ширина шва будет гораздо больше, чем при сварке на переменном токе с таким же значением напряжения. Влияние напряжения дуги на форму и размеры сварного шва.
С возрастанием скорости сварки ширина шва уменьшается, а глубина провара сначала увеличивается (до скорости 40-50 м/ч), а затем понижается. При скорости сварки свыше 70-80 м/ч возможны подрезы по обеим сторона шва из-за недостаточного прогрева основного металла. Влияние скорости сварки на форму и размеры шва.
С уменьшением диаметра проволоки (при прочих равных условиях) возрастает плотность тока в электроде, что приводит к росту глубины провара и выпуклости шва, но при этом снижается ширина шва. Таким образом, при уменьшении диаметра проволоки можно получить более глубокий провар при неизменной силе тока или такой же провар при меньшей силе тока.
При возрастании вылета проволоки диаметром не более 3 мм из токоподводящего мундштука снижается глубина провара, что может привести к возникновению краевых наплавов в шве. Повышение вылета проволоки диаметром 5 мм с 60 до 150 мм не оказывает влияние на форму сварного шва.
3.6 Геометрические параметры сварного шва
Основные геометрические параметры стыкового шва:
- S — толщина свариваемого металла;
- e — ширина сварного шва;
- q — выпуклость стыкового шва (высота усиления) — наибольшая высота (глубина) между поверхностью сварного шва и уровнем расположения поверхности сваренных деталей;
- h — глубина провара (глубина проплавления) — наибольшая глубина расплавления основного металла;
- t — толщина шва, t = q+h;
- b — зазор.
Основные геометрические параметры углового шва:
- k — катет углового шва — кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых деталей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой детали;
- q — выпуклость шва;
- p — расчетная высота углового шва — длина перпендикулярной линии, проведенной из точки наибольшего проплавления в месте сопряжения свариваемых частей к гипотенузе наибольшего прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва;
- a — толщина углового шва, a = q+p.
Коэффициент формы шва — отношение ширины шва к его толщине.
Kn = e / t
Значение коэффициента формы шва обычно бывает в пределах от 0,5 до 4. Оптимальным считается значение от 1,2 до 2.
Коэффициент выпуклости шва — отношение ширины шва к его выпуклости.
Ky = e / q
Значение коэффициента выпуклости шва не должно быть более 7-10.
Коэффициент долей основного металла в металле шва:
Kо = Fо / (Fо + Fэ),
где Fо — площадь сечения расплавленного основного металла,
Fэ — площадь сечения наплавленного электродного металла.
Корнем сварного шва называется часть шва, которая наиболее удалена от его лицевой поверхности. Подварочный шов — меньшая часть двустороннего шва, выполняемая заранее для предотвращения прожогов при дальнейшей сварке основного шва или укладываемая в последнюю очередь в корень шва.
Практическая часть.
Мангал.
- Длина — 50 см
- Ширина — 30 см
- Высота — 15 см
Мангал — жаровня у народов Ближнего Востока, медная чаша на ножках с широкими горизонтальными полями, двумя ручками для переноски и полусферической крышкой.
Внутрь ставят медную или глиняную чашку с горячими углями. Крышка имеет уплощённый верх, на который можно ставить посуду для разогревания пищи. При приготовлении пищи крышку снимают и посуду ставят на таганок. Иногда мангал накрывают одеялами, под которыми греются. Лучше всего использовать чугунные мангалы, которые прочны и долго хранят тепло.
Существуют ещё и так называемые настольные мангалы, основой которых является решётка, напоминающая приспособление для барбекю, которая нагревается не за счёт угля, а за счёт газа. Это позволяет использовать мангал для приготовления нескольких блюд одновременно, например, готовить шашлык рядом с гарниром.
Для приготовления шашлыков в домашних условиях ранее были широко распространены электрические мангалы (где нагрев осуществлялся от электрической спирали, а шампуры автоматически вращались).
В республиках бывшего СССР мангалом часто называют любое приспособление для получения углей и приготовления жареного мяса (шашлыков).
Обычно это металлическая коробка с ножками. Встречаются также туристические складные мангалы, некоторые из которых являются одноразовыми, так как от сильного нагрева они прогорают, а их крепления заклинивает.
4. Технологический процесс сварки
Технологический процесс сварки должен обеспечивать требуемые геометрические размеры швов, хорошее качество и необходимые механические свойства сварного соединения, а также минимальные усадочные напряжения и деформации свариваемых трубных и обычных деталей. Поэтому процесс сварки теплообменника следует вести на стабильном режиме, при котором отклонения от заданных значений сварочного тока и напряжения на дуге не превышают 5%.
Корневые слои шва, выполняемые ручной дуговой сваркой, следует накладывать электродами диаметром не более 4-5мм.
Обеспечить возможность наложения швов преимущественно в нижнем положении (безопасные условия работы сварщика) и получить соединения требуемого качества.
Выполнение каждого шва следует производить после тщательной очистки металла. Участки шва с порами, трещинами и раковинами должны удаляться, исправляться.
При двухсторонней сварке стык с полным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной стороны удалить его корень до чистого без дефектного металла. При образовании прожогов в процессе сварки их следует удалить и заварить.
Начало и конец шва следует выполнять за пределами сварного соединения на выводных планках, удаляемых после сварки. Во всех случаях выводить кратер на основной металл за пределы шва запрещается.
Размеры сварных швов должны соответствовать ГОСТ 16037-80.
По окончанию сварки теплообменника швы сварных соединений очищают от шлака и брызг расплавленного металла. Приваренные сборочные и монтажные приспособления следует удалять без повреждения основного металла и применения ударных воздействий, а места приварки нужно зачистить до чистого основного металла.
К сварке теплообменника допускаются сварщики, прошедшие аттестацию в соответствии с утверждёнными правилами. Каждый сварщик должен иметь удостоверение на право выполнения сварочных работ.
После сварки теплообменника проверить сварные соединения на статическое растяжение.
5. ТБ и ПБ
5.1 Электробезопасность
Электротравмы возникают при прохождении электрического тока через человека.
Ток силой 0,1 А независимо от рода его принято считать смертельно опасным для человека. При минимальном сопротивлении организма человека в 600 Ом смертельно опасная величина тока (0,1А) создаётся при напряжении всего лишь 60В.
Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и напряжения, а также от пути прохождения тока в организме человека, длительности действия тока, частоты (с повышением частоты переменного тока степень поражения снижается, переменный ток опаснее постоянного).
Поражение током в производственных условиях чаще всего происходят в результате прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением.
Опасным напряжением может оказаться шаговое напряжение, возникающее при растекании электрического тока в землю. Растекание тока возможно в случаях касания оборванного электрического провода воздушной сети с землёю или при срабатывании защитного заземления. Если человек окажется в зоне растекания тока, то между ногой, находящейся ближе к заземлителю, и ногой, отстоящей от заземлителя на расстоянии шага (0,8м), возникает разность потенциалов (шаговое напряжение) и от ноги к ноге замкнётся цепь тока. Для защиты от шагового напряжения пользуются резиновой обувью.
5.2 Правила безопасной работы с электроустановками
Помещения по степени опасности поражения людей электрическим током подразделяются на три категории:
- особо опасные (влажность высокая, температура воздуха выше +30оС, химически активная среда, приводящая к разрушению изоляции токоведущих частей);
- с повышенной опасностью (токопроводящие полы, возможности прикосновения человека к металлическим конструкциям и корпусам электрооборудования и др.);
- без повышенной опасности (отсутствуют опасности поражения электротоком).
Электрические установки и устройства считаются опасными, если у них токоведущие части не ограждены и расположены на доступной для человека высоте (менее 2,5м), отсутствует заземление, зануление и защитные отключения токопроводящих конструкций (металлические корпуса магнитных пускателей, кнопок «пуск», «стоп» и др.).
5.3 Требования к персоналу, обслуживающему электроустановки
Правилами технической эксплуатации электроустановок к работе на них допускаются лица пяти квалификационных групп.
Квалификационная группа I присваивается персоналу, не прошедшему проверку знаний по Правилам технической эксплуатации электроустановок.
Квалификационная группа II присваивается лицам, имеющим элементарные технические знакомства с электроустановками (электросварщики, электромонтёры и др.).
Квалификационная группа III присваивается лицам, имеющим знания специальных правил техники безопасности по тем видам работ, которые входят в обязанности данного лица (электромонтёры, техники и др.).
Квалификационная группа IV присваивается лицам, имеющим знания в электротехнике в объёме специализированного профтехучилища.
Квалификационная группа V присваивается лицам, знающим схемы и оборудование своего участка и др.
5.4 Пожарная безопасность
Причинами, вызывающими пожары в цехах, являются наличие легковоспламеняющих веществ и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твёрдых сгораемых материалов, ёмкостей и аппаратов с пожароопасными продуктами под давлением, электроустановок, вызывающих в процессе их работы электрические искры и др.
Причин возникновения пожаров много: самовозгорание некоторых веществ, если их хранение является неудовлетворительным, зажигание пламенем, электрической искрой, жидким металлом, шлаком и др. принято по признаку пожарной опасности подразделять производство на несколько категорий: А — взрывопожароопасные, Б — взрывоопасные, В — пожароопасные, Г и Д — непожароопасные, Е — взрывоопасные (имеются только газы).
Сварочные работы могут выполняться в помещениях каждой категории производства в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.3.003-75.
Сварочные работы в замкнутых ёмкостях должны выполняться по специальному разрешению администрации предприятия.
Порядок работы по организации и проведении сварочных работ на шахтах и рудниках определяется инструкциями, утверждёнными Госгортехнадзором: Запрещается:
- Пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горячих жидкостей;
- Выполнять резку и сварку свежеокрашенных конструкций до полного высыхания краски;
- Выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением;
- Производить без специальной подготовки резку и сварку ёмкостей из-под жидкого топлива.
Средствами пожаротушения являются вода, пена, газы, пар, порошковые составы и др.
При тушении пожаров водой используют установки водяного пожаротушения, пожарные машины, водяные стволы (ручные и лафетные).
Для подачи воды в эти установки используют специальные водопроводы. Для тушения пожаров водой в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устанавливают внутренние пожарные краны.
Пена представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество. Для получения воздушно-механической пены применяют воздушно-пенные стволы, генераторы пены и пенные оросители. Генераторами пены и пенными оросителями оборудуют стационарные установки водопенного тушения пожаров. При тушении пожаров газами, паром используют двуокись углерода, азот, дымовые газы и др.
Каждый сварочный пост должен иметь огнетушитель, бачок или ведро с водой, а также ящик с песком и лопатой. После окончания сварочных работ необходимо проверять рабочее помещение и зону, где выполнялись сварочные работы, и не оставлять открытого пламени и тлеющих предметов. В цехах имеются специальные противопожарные подразделения, из числа работающих в цехе создаются добровольные пожарные дружины.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/svarochnyie-shvyi/
1. www.osvarke.com
2. www.wikipedia.com
3. www.svarka.ru
