Дипломная работа

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема: технологический процесс сварки опоры из стали Ст3 покрытыми электродами, полуавтоматической и газовой сваркой.

Профессия:электрогазосварщик; сварщик на автоматических и полуавтоматических машинах.

Феодосия 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Раздел I. Общая часть.

1.1.Характеристика материала конструкци

1.2.Требования к сборке конструкции под сварку.

Раздел II. Специальная часть.

2.1.1.Технология ручной дуговой сварки покрытыми

электродами данной конструкции.

2.1.2.Основные характеристики сварочных материалов,

оборудования и приспособлений.

2.1.3.Выбор режима сварки.

2.1.4.Техника ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

2.2.1.Технология газовой сварки данной конструкции.

2.2.2.Основные характеристики сварочных материалов,

оборудования и приспособлений.

2.2.3.Выбор режима сварки.

2.2.4. Техника газовой сварки.

2.3.1.Технология полуавтоматической сварки в защитном

газе данной конструкции.

2.3.2.Основные характеристики сварочных материалов,

оборудования и приспособлений.

2.3.3.Выбор режима сварки.

2.3.4.Техника полуавтоматической сварки в защитном газе.

2.4.Визуальный контроль качества, возможные дефекты и

способы их исправления.

Раздел III . Охрана труда.

Мероприятия по технике безопасности, электробезопасости и

пожаробезопасности на рабочем месте сварщика.

Введение

История развития сварки.

Электрическая дуга впервые была открыта в 1802 г. профес­сором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петровым. Описывая явления электрической дуги в книге под названием «Известия о гальвани-вольтовских опытах», профессор В.В. Петров указал на возможность использования электрической дуги для электроосвещения и плавления металлов. А в 1882 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу для соедине­ния металлов, в 1885 г. он получил патент под названием «Способ соединения и разъединения металлов непосредствен­ным действием электрического тока», используя для этого дугу, горящую между угольным электродом и металлом и питаемую электрической энергией от аккумуляторной бата­реи. Русский инженер-металлург и изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. разработал способ сварки металлическим электродом, в 1891 г. он получил два патента под назва­нием «Способ и аппараты для электрической отливки ме­таллов» и «Способ электрического уплотнения металличе­ских отливок». Н. Н. Бенардос предложил различные спо­собы сварки наклонными металлическими электродами и устройства, в которых подача электрода в зону дуги выпол­нялась за счет давления пружины. Он также разработал разнообразные виды автоматических устройств для сварки угольным и металлическим электродами, являющимися прообразами современных сварочных автоматов и полуав­томатов. Оригинальное приспособление для автоматическо­го регулирования длины дуги с помощью соленоида, пред­ложенное Н. Н. Бенардосом, в 1900 г. экспонировалось на Парижской всемирной выставке. Однако низкий уровень развития техники в России тех лет не позволял использо­вать и широко развивать столь гениальные идеи В. В. Пет­рова, Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова.

В 20-х годах нашего столетия дуговую сварку начина­ют внедрять при ремонте локомобилей и котлов. Например, дуговая сварка в это время применялась в Московских, Ленинградских, Ярославских, Читинских и других желез­нодорожных мастерских при использовании импортного и собственного сварочного оборудования, однако собствен­ное оборудование было кустарного изготовления, а приса­дочным материалом служили голые электроды с ионизи­рующим покрытием.

В годы первых пятилеток разработка сварочного обо­рудования и передовой по тому времени технологии сварки способствовали успешному строительству гигантских строек: Днепрогэса, Магнитки, Уралмашзавода и других важнейших объектов страны. Развитие сварки позволило в годы Великой Отечественной войны быстро организовать производство самолетов, танков, орудий и других видов вооружения на заводах Урала и Сибири.

В настоящее время сварочное производство является самостоятельной отраслью машиностроительной промыш­ленности и для его дальнейшего развития требуется реше­ние целого ряда вопросов, таких, как разработка новых сварочных машин, аппаратов и материалов.

Выдающуюся роль в теоретической разработке свароч­ных процессов сыграли видные советские ученые К. В. Любавский, К. К. Хренов, Г. А. Николаев, Н. О. Окерблом, Н. Н. Рыкалин, Е. О. Патон, В. П. Никитин и др. Голов­ной организацией в СССР по сварке является институт электросварки им. Е. О. Патона, который координирует деятельность всех институтов и промышленных предприя­тий нашей страны в области сварочного производства.

Раздел I

Общая часть

1.1Характеристика материала конструкции

Сталь — это сплав железа с углеродом и другими элемен­тами. В зависимости от химического состава сталь бывает углеродистая и легированная. Углеродистая сталь делится на низкоуглеродистую (содержание углерода до 0,25%), среднеуглеродистую (от 0,25 до 0,6%С) и высокоуглероди­стую (от 0,6 до 2,0%С). Сталь, в составе которой кроме углерода имеются легирующие компоненты (хром, никель, вольфрам, ванадий и т. д.), называется легированной. Раз­личают легированные стали: низколегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кроме углерода, менее 2,5%), среднелегированные (от 2,5 до 10%), высоко­легированные (более 10%). Легирующие компоненты, вво­димые в состав сталей, улучшают их качество: повышаются механические свойства, снижается порог хладноломкости, в результате чего создается возможность снизить массу конструкций.

По микроструктуре различают стали перлитного, мартенситного, аустенитного, ферритного и карбидного классов.

По способу производства различают стали:

А) обыкновенного качества;

Б) качественная;

В) высококачественная.

По назначению стали бывают строительные, машино­строительные (конструкционные), инструментальные и ста­ли с особыми физическими свойствами.

Свариваемость сталей.

Рассмотренные выше стали имеют хорошую свариваемость. Технология ручной дуговой сварки таких сталей должна обеспечивать конкретный комплекс требований, к которым прежде всего относятся:

-обеспечение надежности и долговечности конструкций и особенно из термически упрочняемых сталей, как правило, используемых при изготовлении ответственных конструк­ций;

-обеспечение равнопрочное™ сварного соединения с ос­новным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве, поэтому механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела соответствую­щих свойств основного металла.

Химический состав основного металла

Металл	Содержание элементов, %
	С	Si	Мп
Основной типа СтЗ	0,14—0,22	0,05—0,30	0,40—0,45

Сталь Ст3 относится к 1-ой группе свариваемости, поэтому опору можно изготавливать без ограничений различными видами сварки.

1.2Требования к сборке под сварку

Подготовка металла под сварку.

Подготовка металла под сварку за­ключается в правке, очистке, разметке, резке и сборке.

Правкой устраняют деформацию про­катной стали. Листовой и сортовой ме­талл правят в холодном состоянии на листоправйльных и углоправйльных валь­цах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии.

Перенос размеров детали в натураль­ную величину с чертежа на металл назы­вают разметкой. При этом пользуются инструментом: рулеткой, линейкой, угольником и чертилкой. Проще и бы­стрее разметка выполняется шаблоном, изготовляемым из тонкого металлическо­го листа. При разметке заготовок учиты­вается укорачивание их в процессе сварки конструкции. Поэтому предусматривает­ся припуск из расчета 1 мм на каждый поперечный стык и 0,1—0,2 мм на 1 м продольного шва.

При подготовке деталей к сварке при­меняют преимущественно термическую резку. Механическую резку целесообраз­но выполнять при заготовке однотипных деталей, главным образом с прямо­угольным сечением. Часто кислородную резку, особенно машинную, сочетают со снятием угла скоса кромок. После термической резки иногда проводят механическую обработ­ку по кромкам для удаления науглероженного металла.

При зготовлении опоры лучше использовать механическую разделку, так как при ней не будет необходимости в дополнительной зачистки кромок и последующей их обработки.

Подготовка кромок под сварку.

Перед сборкой под сварку требуется в соответствии с ГОСТом подготовить кромки свариваемых деталей.

При сварке покрытыми электродами форма подготовка кромок выполняется ГОСТ 5264-80. При полуавтоматической сварке в защитном газе плавящимся электродом разделка кромок производится в соответствии с ГОСТ 14771-76.

Исходя из особенностей сварки конструкции обозначение сварного соединения по ГОСТу принимаем Т7 с катетом 4мм для всех швов изготовляемой конструкции (тавровое соединение шов двусторонний со скосом одной кромки).

К элементам геометри­ческой формы подготовки кромок под сварку {см. карт.) относятся угол разделки кромок a, притупление кромок S, длина скоса листа L при наличии разности толщин металла, смещение кромок относительно друг друга б, зазор между стыкуемыми кромками а; геометрические размеры шва: в-ширина шва,

h-высота шва, К-катет шва.

Угол разделки кромок выполняется при толщине метал­ла более 3 мм (при сварке алюминия и его сплавов более 4мм), поскольку ее отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соедине­ния, а также к перегреву и пережогу металла; при отсутст­вии разделки кромок для обеспечения провара электро­сварщик должен увеличивать величину сварочного тока.

Сборка деталей под сварку.

Трудоем­кость сборки деталей под сварку соста­вляет около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Она зависит от ря­да условий (серийности производства, ти­па изделий и др.). Для уменьшения вре­мени сборки, а также для повышения ее точности применяют различные приспо­собления. Приспособления могут быть предназначены только для сборки дета­лей под сварку или только для сварки уже собранного изделия (например, для выполнения швов в изделии только в нижнем положении) или пользуются комбинированными сборочно-сварочными приспособлениями.

Основным назначением сборочного оборудования является фиксация и закрепление собираемого сварного узла в заданном положении. Для этой цели применяются специальные узлы и установки. Установочные и закрепляющие элементы сборочного оборудования. К первым относятся упоры, опоры, призмы, фиксаторы, шаблоны и домкраты.Закрепляющими элементами являются прижимы, которые могут быть ручными и механизированными. В качестве привода механизированных прижимов чаще всего применяются пневматические и гидравлические системы. В некоторых случаях прижим объединяют с упором или фиксатором и выполняют в виде комплексного узла. Установочные и зажимные элементы могут быть съемными и регулируемыми. Из отдельных элементов могут быть собраны приспособления и установки, в частности кондукторы и стенды. Указанные установки применяют для сборки плосколистовых и коробчатых конструкций, а также цилиндрических обечаек. При сборке осуществляют следующие операции; устанавливают все необходимые элементы конструкции на соответствующих местах с заданными зазорами и закрепляют их, совмещают кромки свариваемых элементов, при необходимости производят прихватки. В результате получают конструкцию, готовую для сварки. Для обеспечения необходимой точности сборки, сокращения времени на разметку и проверку собранной конструкции, а также облегчения процесса сварки (возможность выполнения швов в нижнем положении) целесообразно использовать при изготовлении фундамента под механизм специального кондуктора.

На рисунке показаны различные виды сборочно-сварочных приспособлений.

Рис. 1. Упоры и опоры: а - постоянный упор; б - съемный упор; в - откидной упор, г - поворотный упор; д - регулируемая опора; е - регулируемая призма.

Изделия чаще всего собирают на сва­рочных прихватках. Сварочные прихват­ки представляют собой неполноценные короткие швы с поперечным сечением до 1/3 сечения полного шва. Длина прихват­ки от 20 до 100 мм в зависимости от тол­щины свариваемых листов и длины шва; расстояние между прихватками в зависи­мости от различных условий достигает 1м. Прихватки придают изделию жест­кость и препятствуют перемещению дета­лей, что может привести к трещинам в прихватках при их охлаждении. Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше растягивающая усадочная си­ла в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций из листов небольшой тол­щины (до 6 — 8 мм). При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей и сборку изделия выполняют на механических приспособлениях. После того как фундамент собран его надо установить в кантователь (устройство, облегчающее установку собранной конструкции в удобноу для сварки положение) для последующей обварки.Точность сборки проверяют с помощью специального инструмента.

.

Рис.Инструмент для проверки качества сборки: а-угла разделки кромки, б-прямого угла, в-смещения листов, г-зазора между листами при сварке внахлестку, д-зазора при сварке втавр и встык.

Сборка опоры будет выполняться на прихватках.

Раздел II

Специальная часть

2.1.1.Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами

При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода (рисунок). Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.

Достоинства способа:

Простота оборудования;

Возможность сварки во всех пространственных положениях;

Возможность сварки в труднодоступных местах;

Быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;

Большая номенклатура свариваемых металлов.

Недостатки способа:

Большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;

Качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором; низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия); Вредные и тяжёлые условия труда.

Рациональные области применения:

Сварка на монтаже; Сварка непротяжённых швов.

2.1.2.Основные характеристики сварочных материалов, оборудования и приспособлений.

Электроды для ручной дуговой сварки.

В настоящее время в нашей стране для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей применяют электроды по ГОСТу 9467-60, в основу которого положены механические свойства наплавленного металла или сварного соединения, выполняемых электродом. Кроме того, ограничивается содержание серы и фосфора в наплавленном металле.

Тип электрода обозначается буквой Э; следующее за буквой число обозначает нижнее значение предела прочности. ГОСТ предусматривает типы электродов от Э34 до Э145; если после числа следует буква А, то это означает, что электрод обеспечивает повышенные значения пластических свойств наплавленного металла или сварного соединения.Электрод типа Э34 дает наименьшую прочность и малую пластичность металла и относится к электродам с тонким стабилизирующим покрытием, допускается только в производстве менее ответственных сварных конструкций; Э42 и Э46 пригодны для ответственных конструкций из углеродистых сталей, Э50 и Э55 - для среднеуглеродистых и низколегированных сталей; Э60, Э70, Э85, Э100, Э125 и Э145 - для легированных сталей повышенной прочности, причем для типов Э85-Э145 сварное соединение после сварки проходит термическую обработку. Типы Э34-Э70 имеют стержень из проволоки Св-08; Э85-Э145 - из легированной проволоки.Электрод одного и того же типа можно получить с различными покрытиями, придающими электроду существенные технологические особенности, не отмеченные в ГОСТе, поэтому сохраняется еще марка электродов, устанавливаемая изготовителем электродов и вносимая в паспорт электрода. Обозначения марок совершенно произвольны, и марка может отличаться, например, лишь количеством наносимого покрытия при том же составе.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие группы:
«В» - для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - 49 типов;
«Л» - для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа - пять типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150);
«Т» - для сварки легированных теплоустойчивых сталей - девять типов;
«У» - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа
«Н» - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — 44 типа.
Цифры в обозначениях электродов для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва.
Выпускаемые промышленным способом электроды в зависимости от допустимого пространственного положения сварки могут делиться на четыре группы:
электроды, которыми можно варить во всех положениях шва;
электроды, предназначенные для всех положений, кроме вертикального сверху вниз; для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх;
для нижнего и нижнего в лодочку.

На основе химического состава покрытия проведена классификация качественных электродных покрытий:рутиловые, основные, целлюлозные, кислые и со смешанным покрытием.

Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в виде стержней, выполненных из холоднотянутой калиброванной сварочной проволоки, на которую методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите ее от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги.

В состав покрытия входят следующие элементы:

-стабилизирующие- вещества обеспечивающие устойчивый процесс горения дуги; шлакообразующие- вокруг сварочной ванны создается защитная шлаковая пленка, препятствующая окислительным процессам;
-газообразующие- дополнительная защита сварочной ванны за счет выделенных газов, образующих защитную оболочку;
-легирующие элементы и раскислители- наполнение сварочной ванны легирующими элементами, придавая металлу нужный состав и восстанавление металлов из образовавшихся в сварочной ванне окислов;
-связующие-придание покрытию, созданному из порошковых материалов монолитность;
-формовочные добавки — вещества, придающие покрытию лучшие пластические свойства.
С целью повышения производительности сварки в покрытия добавляют железный порошок, содержание которого может достигать до 60% массы покрытия.

Для сварки нашей конструкции возьмем электроды марки МР-3, так как они позволяют вести сварку на постоянном и переменном токе, что облегчает выбор сварочного оборудования.

Электроды МР–3. Технические характеристики.

Обозначение Стандарт Э46 – МР–3 – d – УД ГОСТ 9466–75 Е 430 (3) – Р 26 ТУУ 14288312.001–96 Соответствие стандартам ГОСТ 9467 Э46 ISO 2560 E 43 2 R 26 DIN 1913 E 43 32 R 26 AWS A5.1 E 6012 Назначение и область применения Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин. Марка проволоки Вид покрытия Св–08, Св–08А     ГОСТ 2246–70 рутиловое Положение сварных швов Род тока переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 60 В постоянный ток обратной полярности Режим сварки Сила сварочного тока, А Диаметр, мм Нижнее Вертикальное Потолочное 3,0 100–140 80–100 80–110 4,0 160–220 140–180 140–180 5,0 180–260 160–200 – Химический состав наплавленного металла, мас.% C Si Mn S P не более не более 0,10 0,20 0,50–0,80 0,040 0,045 Механические свойства металла шва (не менее) Температура испытаний Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 Относительное удлинение, % Ударная вязкость, Дж/см2 KCV34 Дж/см2 при температуре + 20 °С 450 18 78 – 20 °С Производительность наплавки (для d=4 мм), г/мин Выход наплавленного металла, % Расход электродов на 1 кг наплавленного металла, кг 23,5 90,0 1,70 Режим термообработки электродов перед сваркой 180 °С 1,0 ч. Дополнительные сведения При сварке электродами МР–3 на повышенных режимах в шве возможно образование пор.

Сварочное оборудование.

Устройство сварочного трансформатора.

Сварочный трансформатор преобра­зует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты и служит для питания сварочной дуги. Трансформатор имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первич­ной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию – вторичной-2. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60 — 65 В; напряжение дуги при ручной сварке обычно не превышает 20 — 30 В.Трансформатор имеет винт с рукояткою для перемещения подвижной обмотки (см.рисунок).Сварочный ток регулируют измене­нием расстояния между первичной и вто­ричной обмотками.

Устройство сварочного выпрямителя.

Свойство некоторых материалов про­пускать электрический ток в одном направлении используется в сварочной тех­нике для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Материалами выпрямительного элемента (вентиля) служат селен и кремний. Сва­рочные выпрямители выполняют в боль­шинстве случаев по трехфазной схеме, преимущества которой заключаются в большом числе пульсаций напряжения более равномерной загрузке трехфазной сети.

Одним из распространенных является сварочный выпрямитель ВД-306. Он со­стоит из понижающего трехфазного трансформатора с подвижной обмоткой, блока вентилей и устройства, регулирую­щего сварочный ток. Трансформатор вы­прямителя имеет два диапазона регули­рования сварочного тока: малых токов — при включении обмоток трансформатора звездой и больших токов — при включе­нии треугольником. Первичная обмотка сварочного трансформатора выпрямите­ля ВД-306 подвижная, катушки вторич­ной обмотки закреплены в верхней части сердечника. Сварочный выпрямитель имеет три панели с зажимами для при­соединения к ним электрических прово­дов. Две из них предназначены для под­ключения проводов сети и сварочных проводов, третья — для переключения диапазонов сварочного тока.

Сварка пульсирующим постоянным током может производиться на прямой и обратной полярности. При прямой по­лярности изделие присоединяется к зажи­му «+» выпрямителя, а электрод — к за­жиму «-»; при обратной полярности и наоборот.

Включение сварочного выпрямителя ВД-306 осуществляется пакетным выклю­чателем ПВ.

На рисунке показана типовая схема выпрямителя.

1,2,3,4,5,6-выпрямительные элементы.

Устройство сварочного преобразователя

Сварочный преобразователь состоит из сварочного генератора постоянного тока и приводного электродвигателя, раз­мещенных обычно в общем корпусе и на общем валу. Приводной электродвига­тель преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую, а сва­рочный генератор преобразует механиче­скую энергию постоянного тока в элек­трическую энергию постоянного тока, питающую сварочную дугу. Для враще­ния генератора в сварочных генераторах применяется трехфазный асинхронный электродвигатель. Сварочный генератор постоянного тока состоит из статора с магнитными полюсами и якоря с об­моткой и коллектором. Регулирование сварочного тока про­изводится реостатом, включенным в об­мотку магнитных полюсов.

Принадлежности и инструмент сварщика.

Для зажатия электрода и подвода к нему сварочного тока служит электрододержатель. Более совершен­ными являются электрододержатели с пружинами; применяют также винтовые, пластинчатые, вилочные и дру­гие типы электрододержателей.

Согласно ГОСТ 14651—78Е, электро­додержатели выпускают трех типов в за­висимости от силы сварочного тока: I ти­па—для тока 125 А; II типа—125 —315 А; III типа — 315 —500 А. Во всех типах электрододержатель должен выдерживать без ремонта 8000 зажимов электродов. Время смены электрода не должно пре­вышать 4 с.

Щитки изготовляют согласно ГОСТ 12.4.035 — 78 из легких и несгораемых ма­териалов (спецпластмасс). Масса ручного щитка не должна превышать 0,48 кг, на-головного — 0,50 кг.

Защитные стекла (свето­фильтры) предназначены для защиты глаз и кожи лица от лучей дуги, брызг металла и шлака. ГОСТ 12.4.080-79 предусматривает 13 классов (номеров) светофильтров при сварке на токах от 5 до 1000 А..Номер светофильтра подби­рают в зависимости от тока, состава сва­риваемого металла, вида дуговой сварки, различаемой способом защиты сварочной ванны от действия газов воздуха и инди­видуальных особенностей зрения сварщи­ка. Сварка покрытыми электродами при токе 100 А выполняется со светофиль­тром С5; 200 А-С6; 300 А-С7; 400 А-С8; 500-600 А-С9 и т. д. При сварке плавящимся электродом тяжелых металлов в инертном газе пользуются светофильтром на номер меньше, а лег­ких металлов — на номер больше по сравнению со светофильтром при сварке покрытыми электродами. Шланговая сварка в СО2 при токе 50 — 100 А выпол­няется со светофильтром С1; 100—150 А— С2; 150-250 А-СЗ; 250-300 А-С4; 300-400 А-С5 и т. д.

Размер светофильтра 52 х 102 мм. Светофильтр вставляют в рамку щитка, защищают от брызг снару жи обычным оконным стеклом. Прозрачное стекло меняют по мере загрязнения.

Кабели и сварочные прово­да служат для подвода тока от источни­ка питания к электрододержателю и изде­лию. Электро до держатели присоединяют к гибкому с медными жилами кабелю ПРГД или ПРГДО (ГОСТ 6731-77 Е).

Сечения медных проводов (жил) вы­бирают по установленным нормативам для электротехнических установок 5 — 2 А/мм² при токах 100-300 А.

Одежда сварщика (костюм и халат) шьется из брезентовой пару­сины, иногда из специальной (пленочной) ткани. Брюки надевают поверх обуви для предохранения ног от ожогов горячими огарками, образующимися при смене электродов, и брызгами металла. Одежда из прорезиненного материала не приме­няется, так как легко прожигается на­гретыми частицами металла. Все сварщи­ки должны пользоваться брезентовыми рукавицами. При выполнении сварочных работ внутри замкнутых сосудов (котлов, емкостей, резервуаров и др.) сварщиков обеспечивают резиновыми ковриками, га­лошами, особыми наколенниками, подло­котниками и деревянными подставками.

Инструмент сварщика: сталь­ная щетка для зачистки кромок перед сваркой- и для удаления с поверхности швов остатков шлака; молоток-шлакоот­делитель для удаления шлаковой корки, особенно с угловых швов или швов, рас­положенных в узкой, глубокой разделке между кромками, зубило, набор шаблонов для проверки размеров швов или для этой же цели универсальный из­меритель швов (см. рис.); стальное клеймо для швов; стальная линейка; от­вес; угольник; чертилка, а также ящик для хранения и переноски инструмента.

Сварку покрытыми электродами можно производить на постоянном и переменном токе. Использование выпрямителей предпочтительней из-за их более высокого КПД, меньших потерь энергии при холостом ходе, бесшумности работы, более широких пределах регулирования сварочного тока и напряжения, меньшей массы чем у преобразователя, а горение дуги на постоянном токе стабильнее чем на переменном. Поэтому в качестве источника питания для сварки опоры берем универсальный сварочный выпрямитель с жесткой и крутопадающей вольтамперной характеристикой, позволяющий производить сварку как покрытыми электродами, так и полуавтоматом.

Сварочный аппарат постоянного тока ВДУ-506С.

 

Характеристики	ММА	МИГ/МАГ
Напряжение	3x380 В
Частота	50 Гц
Номинальный сварочный ток	390 А (100%) 500 А (60%)
Пределы регулирования сварочного тока	50-500 А	60-500 А
Напряжение холостого хода	85 В
Номинальное рабочее напряжение	46 В	50 В
Потребляемая мощность	40 кВА
Габаритные размеры	600х740х920 мм
Масса	260 кг

Назначение.

Сварочный универсальный выпрямитель ВДУ-506С предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами на постоянном токе, комплектации сварочных полуавтоматов и автоматов для сварки изделий из стали в среде защитных газов на постоянном токе.

Преимущества:

Плавное регулирование сварочного тока в режиме ММА и сварочного напряжения в режиме МIG/MAG;

Специальная комбинированная внешняя вольтамперная характеристика;

Возможность предустановки напряжения на дуге при полуавтоматической сварке;

Наличие розетки 36 В для питания подогревателя газа;

Защита от тепловой перегрузки;

Быстросъемные, безопасные токовые разъемы;

Класс изоляции Н;

Принудительное охлаждение.

2.1.3Выбор режима сварки.

Под режимом сварки понимают совокупность условий, создающих устойчивое протекание процесса сварки. Параметры режима сварки подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной сварке относят величину, род и полярность тока, диаметр электрода, напряжение, ско­рость сварки и величину поперечного колебания конца электрода, а дополнительным — величину вылета электро­да, состав и толщину покрытия электрода, начальную тем­пературу основного металла, положение электрода в прост­ранстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия в процессе сварки.

Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положе­ния, в котором выполняется сварка, а также в зависимости от характера соединения и формы подготовленных кромок под сварку и марки самого электрода. Экспериментально установлена следующая за­висимость:

Толщина металла, мм 1,5 2 3 4—5 6—8 9—12 13—15 16—20

Диаметр электрода, мм 1,6 2 3 3—4 4 4—5 5 5 и более

Для сварки в нижнем положении при выборе диаметра электрода можно руководствоваться приведенной выше зависимостью. При выполнении сварных швов в вертикаль­ном и потолочном положениях применяют электроды диа­метром 3—4 мм. Если имеется разделка кромок, то корне­вой слой шва выполняется электродами диаметром 2—4 мм.

Выбор силы сварочного тока.

Для сварки в нижнем по­ложении силу сварочного тока подбирают по формуле I = K*d, где I — сила сварочного тока, А; К — коэффициент, А/мм; d — диаметр электрода, мм.

При сварке в вертикальном положении в вышеприведен­ную формулу вводится коэффициент 0,9, учитывающий сни­жение силы сварочного тока 7=0,9 *К *d.

При сварке в потолочном положении в связи с трудно­стью формирования шва вводят коэффициент 0,8 для по­лучения меньшего объема расплавленного металла свароч­ной ванны, что способствует быстрой кристаллизации метал­ла и нормальному формированию сварного шва в пото­лочном положении I=0,8*K*d. Коэффициент К выбирают в зависимости от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм 1—2 3—4 5—6
К, А/мм. 25—30 35—40 45—60

Выбор диаметра электрода при угловых и тавровых соединений

Катет шва	3,0	4,0-5,0	6,0-9,0
Диаметр электрода	3,0	4,0	5,0

Обычно длина дуги составляет 0,5-1,1 диаметра электрода. Скорость сварки должна обеспечивать хорошее формирование шва (определяется сварщиком).

Для сварки опоры диаметр электрода-4мм; сила тока будет составлять- I=35* 4=140А; длина дуги-3мм; постоянный ток прямой полярности.

Примечание. Ориентировочные режимы сварки написаны на пачке электродов.

2.1.4.Техника ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Зажигание сварочной дуги Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.

Способы наложения валиков и техника выполнения швов.

Техника манипулирования электродом. Во время сварки электросварщик сообщает концу электрода движение в трех направления.

Первое движениепоступатель­ное,по направлению оси электрода, для поддержания не ­ обходимой длины дуги L, которая должна быть L =(0,5-г-1,1), где d — диаметр электрода, мм.

Второе движение вдоль оси валика для об­разования сварного шва. Скорость движения электрода за­висит от величины тока, диаметра электрода, типа и прост­ранственного положения шва.

Сварной шов, образованный в результате первого и вто­рого движений электрода, называют ниточным. Его применяют при сварке металла небольшой толщины, напла­вочных работах и подварке подрезов.

Траектория движения конца электрода при наплавке уширенных валиков.

Третье движение — колебание концов элект­рода поперек шва для образования уширенного валика, ко­торый применяется чаще, чем ниточный.

0

а — вертикальное, б — углом впе­ред, в — углом назад (стрелкой ука­зано направление сварки)

Обычно сварку выполняют вертикально расположенным электродом или при его наклоне относительно шва, углом вперед или назад. При сварке углом назад обеспе­чивается более полный провар и меньшая ширина шва.Электродом, расположенным углом назад, сваривают нахлесточные, угловые и тавровые соединения, а высококва­лифицированные сварщики сваривают и стыковые соеди­нения.

Способы получения сварных соединений различной про­тяженности.

Все сварные соединения по протяженности разделяют на три группы: от 250 до 300 мм — короткие; от 300 до 1000 мм — средней длины; от 1000 мм и более — длин­ные.

Короткие соединения сваривают от начала к концу вы­полняемого шва в одном направлении.

Соеди­нения средней длины сваривают участками. Длину участка выбирают такой, чтобы его можно было сва­рить целым числом электродов (двумя, тремя и т. д.). Свар­ку участков начинают в центре будущего шва и ведут от середины к концам или обратноступенчатым способом от одного края к другому.

Длинные соединения, широко применяемые при изго­товлении резервуаров и различных емкостей, чаще всего сваривают вразбивку обратноступенчатым способом.

Сварка металла большой толщины.

Многослойные швы рекомендуется выполнять методом «горки» или каскадным методом.

Конструкция опоры предусматривает использование только угловых швов, причем использование кантователя позволяет производить сварку в положении в «лодочку», что значительно облегчает работу сварщика.

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 нахле-сточные соединения можно сваривать и без колебаний элект рода 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 процесс сварки целесооб­разнее вести электродом, расположенным углом назад.

Рис. Способы выполнения угловых, тавровых и нахлес­точных соединений:

а - сварка в симметричную и несимметричную «лодочку», б- сварка наклонным электродом» в- сварка с опалением кромки.

Для удобства сварщика используем положение « в лодочку», поперечные движения электрода-треугольником(для хорошего провара корня шва).

2.2.1.Технология газовой сварки

Газовая сварка относится к сварке плавлением. Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки.

Газовая сварка используется для нагрева металла высокотемпературным пламенем, образующимся в результате сгорания газа ацетилена в смеси с кислородом. В некоторых случаях вместо ацетилена могут использоваться его заменители: пропан-бутан, метан, пары бензина или керосина, МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). В последнее время увеличивается объем использования в качестве горючего газа водорода, получаемого электролизом воды.

Рис. Газовая сварка, схема процесса.

Горючий газ из баллона или специального газового генератора поступает в сварочную горелку. Из баллона в горелку поступает кислород. В горелке они смешиваются в определенном соотношении и на выходе из сопла поджигаются. Пламя расплавляет кромки свариваемого изделия, присадочный приток, а также выполняет функции защиты расплавленного металла от атмосферы. Регулировка расхода кислорода и горючего газа осуществляется соответствующими вентилями.

Применение газовой сварки.

Газовая сварка применяется при ремонте литых изделий из чугуна и иногда цветных металлов, исправления дефектов литья, при монтаже сантехнических стальных узлов, наплавке, сварке легкоплавких металлов и др., при пайке для подогрева металла и тер- мической обработке, очистке металла.

Преимущества газовой сварки.

Основным преимуществом газовой сварки является ее независимость от электрических источников питания. Это делает удобным ее применение в строительных и монтажных условиях, где не всегда имеется силовая электрическая сеть. При газовой сварке легко изменяется тепловложение в металл за счет изменения угла наклона горелки и ее расстояния до изделия, что позволяет избегать прожогов даже при сварке тонкого металла. Типичным примером является сварка водопроводных труб малого диаметра, когда отсутствует доступ к обратной стороне шва для размещения подкладок или подварки корня.Оборудование для газовой сварки достаточно мобильно и транспортабельно.

Недостатки газовой сварки.

Недостатками газовой сварки являются ее низкая производительность, большая зона термического влияния, высокие требования к квалификации сварщика. В связи с этим на машиностроительных предприятиях при стабильной программе выпуска продукции газовая сварка не может конкурировать с дуговой и практически не применяется.

Строение и виды пламени при газовой сварке.

Максимальное значение температуры пламя имеет после ядра, в восстановительной зоне. В связи с этим именно в этой зоне должны находиться присадочный пруток и расплавляемые кромки металла. При использовании вместо ацетилена других горючих газов температура пламени снижается. Температура пламени зависит также от пропорции, в которой смешиваются кислород и горючий газ.

Для изготовления опоры необходимо применять номальное пламя.

2.2.2Основные характеристики сварочных материалов,оборудования и приспособлений.

Ацетилен – бесцветный горючий газ C₂H₂ с атомной массой 26,04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.

Ацетилен – основной горючий газ, используемый при газовой сварке, а также широко применяется для газовой резки (кислородной резки). Температура ацетилено-кислородного пламени может достигать 3300°C. Благодаря этому ацетилен по сравнению с более доступными горючими газами (пропан-бутаном,природным газом и др.).Получают ацетилен разложением карбида кальция водой, термоокислительным пиролизом нагретого природного газа, разложением углеводородов.

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.

Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с чистым кислородом.

Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.

Для сварки выпускают технический кислород трех сортов: высшего, чистотой не ниже 99.5% , 1-ого сорта чистотой 99.2%, 2-ого сорта чистотой 98.5% по объему.

Газы хранят и транспортируют в баллонах. Для регурировки и измерения давления газа на баллоны устанавливают редуктор с манометрами.

Рис.Ацетиленовый(белый) и кислородный(синий) баллоны с редукторами и манометрами.

Для изготовления опоры экономичней использовать газовые баллоны.

Сварочная проволока должна быть того же химического состава, что и основной металл.Для углеродистых сталей используют проволоку Св-08, Св-08ГС, Св-10 Г и д.р.

Для изготовления опоры используем проволоку Св-08.

Сварочные горелки подразделяются на инжекторные и безинжекторные, однопламенные и многопламенные, для газообразных и жидких горючих. Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, которые будут использованы для изготовления нашей конструкции.

2.2.3Выбор режима сварки

Режимы газовой сварки определяют: мощностью сварочного пламени,
углом наклона присадочного материала и мундштука горелки, диаметром присадочного материала, скоростью сварки.

 

Рис. Углы наклона мундштука горелки при сварке стали различной толщины. 

Исходя из толщины свариваемого металла(10мм) используем наконечник №5; угол наклона горелки-70 градусов; диаметр присадочной проволоки-dn=10/2=5мм.

2.2.4Техника газовой сварки

Исходя из толщины свариваемого металла целесообразно использовать правый способ сварки, так как при толщине металла 5мм и более правый способ более продуктивен.

2.3.1Технология полуавтоматической сварки в защитном газе

При сварке плавящимся электродом в защитном газе (рисунок) в зону дуги, горящей между плавящимся электродом (сварочной проволокой) и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий металл сварочной ванны, капли электродного металла и закристаллизовавшийся металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

Рисунок . Схема сварки в защитных газах

Достоинства способа:

Повышенная производительность (по сравнению с дуговой сваркой покрытыми электродами);

Отсутствуют потери на огарки, устранены затраты времени на смену электродов;

Надёжная защита зоны сварки;

Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

Отсутствие шлаковой корки;

Возможность сварки во всех пространственных положениях.

Недостатки способа:

Большие потери электродного металла на угар и разбрызгивание (на угар элементов 5-7%, при разбрызгивании от 10 до 30%);

Мощное излучение дуги;

Ограничение по сварочному току;

Сварка возможна только на постоянном токе.

Области применения:

Сварка тонколистового металла и металла средних толщин (до 20мм);

Возможность сварки сталей всех классов, цветных металлов и сплавов, разнородных металлов.

2.3.2.Основные характеристики сварочных материалов, оборудования и приспособлений.

При сварке в защитных газах плавящимся электродом в качестве электродного металла применяют сварочную проволоку близкую по химическому составу к основному металлу. Выбор защитного газа определяется его инертностью к свариваемому металлу, либо активностью, способствующей рафинации металла сварочной ванны.

Для сварки углеродистых сталей применяют углекислый газ (СО2), но так как углекислый газ участвует в металлургических процессах, способствуя угару легирующих компонентов и компонентов - раскислителей (кремния, марганца), то сварочную проволоку следует выбрать с повышенным их содержанием(Св-08ГС,Св08Г2С и др.), поэтому используем проволоку Св-08ГС.

Баллоны для СО2, редукторы, манометры и шланги по устройству аналогичны кислородным( окрашены черным).

Устройство полуавтомата

В сварочном по­луавтомате механизирована лишь одна операция — подача электродной проволо­ки в дугу, а перемещение дуги для обра­зования, шва производится сварщиком вручную. Автоматическая пода­ча проволоки с катушки 1 осуществляется подающим механизмом 2, состоящим из электродвигателя М переменного или по­стоянного тока, коробки скоростей веду­щего 7 и прижимного ролика 6. Проволо­ка 8 подается роликами с постоянной заданной скоростью через внутренний ка­нал гибкого шланга 3, держатель 4 и на­конечник 5. Сварщик держит горелку и вручную перемещает ее по шву.

Одой из основных частей полуавто­мата является шланг 3, состоящий из проволочной спиралис оплеткой и рези­новой оболочкой, по внутреннему каналу которой проходит электродная проволо­ка. Сварочный ток, защитный газ и охла­ждающая вода подводятся отдельно. В комбинированных шлангах кроме элек­тродной проволоки в одной оболочке проходят токопроводящий провод, про­вода цепи управления, защитный газ и охлаждающая вода. Комбинированный гибкий шланг имеет большую массу, сварщику трудно управлять им. Совре­менные полуавтоматы снабжаются авто­номными шлангами.

Длина шланга составляет не более 3,5 м. На горелке находится кнопка вклю­чения подающего механизма.

Подача электродной проволоки впе­ред и назад осуществляется переключе­нием пакетного переключателя.

В полуавтоматах для сварки в защитном газе одновременно с пуском электро­двигателя срабатывает реле для автома­тического включения газового клапана. При этом начинается подача электродной проволоки и газа. При размыкании сва­рочной цепи реле обесточивается и раз­мыкает свои контакты. Подача электрод­ной проволоки и газа прекращается.

Электродвигатель для подачи свароч­ной проволоки подключается чаще всего к источнику питания сварочной дуги или сети через понижающий трансформатор 380/36 В.

Полуавтоматы подразделяют по на­значению на стационарные, где в одном корпусе смонтированы все части аппара­та вместе с источником питания; пере­движные, где механизм подачи и катушка с проволокой размещены на тележке; переносные, где механизм подачи и ка­тушка с проволокой максимально облег­чены ; ранцевого типа — для сварки в ус­ловиях монтажа и специализированные — для выполнения определенных операций.

Расположение подающего механизма. Для полуавтоматической сварки применяют шланговые полуавтоматы толкаю­щего типа и тянущего типа. Тип полуавтомата определя­ется местом расположения электро­двигателя. Сопротивление прохождению прово­локи зависит от количества изгибов шланга, его длины и материала трущихся поверхностей проволоки и канала.

Это сопротивление при работе по­луавтомата меняется, что ведет к нару­шению равномерности подачи проволоки и стабильности процесса сварки. Сопро­тивление проталкиванию проволоки мо­жет настолько увеличиться, что двига­тель механизма подачи остановится или начнется пробуксовка проволоки в пода­ющих роликах.

Для порошковых проволок из алюми­ния и титана, имеющих повышенный коэффициент трения, сопротивление про­талкиванию намного больше, чем для стальных проволок сплошного сечения. Поэтому для снижения сопротивления проталкиванию применяют спирали, из­готовленные из материалов с малым коэффициентом трения или обычные спи­рали, смазанные нейтральной смазкой (например, дисульфидом молибдена, сни­жающим сопротивление проталкиванию в 1,5 — 2 раза). Применение спиралей из бронзы снижает сопротивление в 2 — 3 раза по сравнению со сталью, а в труб­ках из фторопласта — в 6 — 10 раз.

В полуавтоматах со шлангами более 5 м применяются механизмы подачи тя­нуще-толкающего типа, в которых имеется толкающий механизм с двигателем, расположенный рядом с катушкой элек­тродной проволоки, и тянущий механизм с двигателем, расположенный в горелке. Это значительно утяжеляет горелку, но устраняет неравномерность подачи про­волоки в зону сварки.

Сварку в защитных газах плавящимся электродом ведут на постоянном токе обратной полярности, поэтому в качестве источника питания будем использовать сварочный выпрямитель типа ВДУ описанный выше.

2.3.3Выбор режима сварки

На степень окисления металла и образования пор влияют технологические условия сварки (длина дуги, род и полярность тока, диа­метр проволоки и плотность тока на электроде). Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окис­ление и более высокое качество шва, чем на прямой полярности. При сварке про­волокой диаметром 0,3 — 1,2 мм, выпол­няемой с высокими скоростями подачи проволоки в дугу, происходит значитель­но меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой диаметром 1,6 — 2мм с малыми скоростями подачи прово­локи.

Плотность тока на электроде при сварке в углекислом газе должна быть не ниже 80 А/мм². При таком режиме поте­ри на разбрызгивание электродного ме­талла не превышают 10—15%.

Режим сварки для изготовления опоры можно определить из таблицы (существуют формулы для расчета, но они сложны поэтому рекомендуется пользоваться талицами). Сила тока Iсв=240-250А; диаметр проволоки-2мм; расход газа-16лит/мин.

При полуавтоматической сварке большое значение играет вылет электродной проволоки

(расстояние между точкой подвода сварочного тока к проволоке и изделием). Вылет большой - увеличенное разбрызгивание, маленький - подгорает мундштук.

Скорость подачи проволоки должна соответствовать силе тока, т.е. если скорость маленькая, то проволока будет быстро плавиться и дуга потухнет, скорость большая – короткое замыкание (проволока воткнётся в сварочную ванну).

Диаметр проволоки, мм	0,5	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0
Вылет, мм	5-8	6-12	7-13	8-15	13-20	15-25

Скорость подачи проволоки сварщик определяет сам.

2.3.4Техника полуавтоматической сварки в защитном газе.

Полуавтоматическую сварку можно вести углом впе­ред, перемещая горелку справа налево, и углом назад, пе­ремещая горелку слева направо. При сварке углом вперед глубина проплавления меньше, наплавляемый валик получается широкий. Такой метод применяют при сварке тонкостенных изделий и при сварке сталей, склонных к обра­зованию закалочных структур. При сварке углом назад глу­бина проплавления больше, а ширина валика несколько уменьшается. Угол наклона горелки относительно верти­кальной оси составляет 5—15°.

Перед началом сварки следует отрегулировать расход углекислого газа и только спустя 30—40 секунд возбудить дугу и приступить к сварке. Это необходимо, чтобы газ вытеснил воздух из шлангов и каналов сварочной горелки.

В процессе сварки электроду сообщается такое движе­ние, чтобы получилось хорошее заполнение металлом раз­делки свариваемых кромок и удовлетворительное форми­рование наплавляемого валика. Эти движения аналогичны движениям электрода при ручной дуговой сварке качествен­ными электродами. Рекомендуется для снижения опаснос­ти образования трещин первый слой сваривать при малом сварочном токе. Заканчивать шов следует заполнением кра­тера металлом. Затем прекращается подача электродной проволоки, и ток выключается. Подача газа на заваренный кратер продолжается до полного затвердевания металла.

Техника сварки покрытыми электродами описана выше.

2.4Визуальный контроль качества, возможные дефекты и способы их исправления.

Очередность контроля.

Чтобы обеспечить высокое ка­чество и надежность сварных соединений, необходимо вы­полнить предварительный контроль, пооперационный конт­роль и контроль готовых сварных соединений.

При предварительном контроле следует проверить:

сварочные материалы (электроды, сварочную проволо­ку, флюсы и газы) и материал для дефектоскопии;

сварочное оборудование, сборочно-сварочные приспособ­ления, контрольно-измерительные приборы, инструмент, аппаратуру и приборы для проведения дефектоскопии.

Обязательно должна быть проверена квалификация сварщиков, контролеров-дефектоскопистов и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами контро­ля сварных швов.

Пооперационный контроль включает:

контроль подготовки деталей под сварку, режимов свар­ки и правильности наложения швов;

контроль в процессе сварки за состоянием оборудова­ния, качеством и соответствием присадочных материалов и контрольно-измерительных приборов.

Контроль готовых сварных сое д и нений выполняют после выполнения термической обра­ботки (если она предусмотрена требованиями технологиче­ского процесса).

Способы контроля сварочных материалов и сварных соединений.

При выполнении сварочных работ применяют различные способы контроля сварочных материалов и сварных соеди­нений. Эти способы делятся на две группы:

-разрушающие (когда сварное соединение приходится разрушать);

-неразрушающие (когда сварное соединение не выводится из строя).

В основном на практике стараются применять неразру­шающие способы контроля, однако некоторую часть свар­ных соединений целесообразно подвергать разрушению для получения более надежной и достоверной информации о свойствах выполненных соединений.

Внешний осмотр и замер размеров швов.

Этот вид конт­роля является необходимым и наиболее распространенным при сварке. Внешний осмотр может быть выполнен нево­оруженным глазом и с помощью увеличительного стекла. Перед внешним осмотром сварные швы должны быть тща­тельно очищены от шлака, а если необходимо, то и протрав­лены. Осматривать детали следует как после прихваток, так и после наложения каждого валика. Размеры швов за­меряют специальными шаблонами и измерительными при­борами непосредственно после сварки.

Внешним осмотром выявляют излом или неперпендику­лярность осей соединенных элементов, смещение кромок соединяемых элементов, несоответствие размеров и формы швов (по высоте, катету и ширине шва, по равномерности усиления, чешуйчатости и т. п.), трещины всех видов и на правлений, наплывы, подрезы, прожоги, незаваренные кратеры, непровары, пористость и другие дефекты, отсут­ствие плавных переходов от одного сечения к другому, не­соответствие общих геометрических размеров сварного узла (изделия) требованиям чертежей и технических усло­вий, отсутствие клейм сварщиков или несоответствие клей­мения установленным требованиям.

Осматривать необходимо все без исключения сварные соединения. Внешний осмотр и измерение сварных соедине­ний осуществляют в условиях достаточной освещенности объекта контроля.

Раздел III

Охрана труда

3Основные требования безопасности труда при сварке.

При выполнении сборочных и сва­рочных работ существуют следующие ос­новные опасности для здоровья рабочих: поражение электрическим током, пораже­ние лучами дуги глаз и открытых поверх­ностей кожи, ушибы и порезы во время подготовки изделий к сварке и во время сварки, отравление вредными газами и пылью, ожоги от разбрызгивания элек­тродного расплавленного металла и шлака­

Поражение электрическим током.

Травма возникает при замыкании элек­трической цепи сварочного аппарата че­рез тело человека (рис.). Причинами являются: недостаточная электрическая изоляция аппаратов и питающих прово­дов, плохое состояние спецодежды и обу­ви сварщика, сырость и теснота помеще­ний и другие факторы.

В условиях сварочного производства электротравмы происходят при движении тока по одному из трех путей: рука — ту­ловище — рука; рука — туловище — нога; обе руки — туловище — обе ноги.

При движении тока по третьему пути сопротивление цепи наибольшее, следова­тельно, степень травматизма наимень­шая. Наиболее сильное действие тока бу­дет при движении его по первому пути.

В зависимости от величины электриче­ский ток, проходящий через тело челове­ка (при частоте 50 Гц), вызывает следую­щие травмы: при 0,6 — 1,5 мА — легкое дрожание рук; 5 — 7 мА — судороги в ру­ках; 8—10 мА — судороги и сильные бо­ли в пальцах и кистях рук; 20 — 25 мА — паралич рук, затруднение дыхания; 50 — 80 мА — паралич дыхания; 90 — 100 мА — паралич дыхания, при длитель­ности более 3 с — паралич сердца; 3000 мА и при длительности более 0,1с — па­ралич дыхания и сердца, разрушение тка­ней тела. Следовательно, смертельным следует считать величину тока 0,1 А. С повышением частоты электрического тока более 500 Гц действие его суще­ственно ослабевает.

Сопротивление организма человека. Электрическое сопротивление разных ча­стей тела человека различно: наибольшее сопротивление имеет сухая кожа, ее верх­ний роговой слой, в котором нет крове­носных сосудов, а также костная ткань; значительно меньшее сопротивление имеют кровь и спинно-мозговая жид­кость. Сопротивление зависит от внеш­них условий: оно понижается при повы­шении температуры, влажности, загазо­ванности помещения. Сопротивление за­висит от состояния кожных покровов: при наличии повреждений кожи (сса­дин, царапин) сопротивление тела умень­шается.

При напряжении выше 100 В происхо­дит пробой верхнего рогового слоя кожи, что также ведет к уменьшению сопроти­вления тела. Сопротивление человека, на­ходящегося под действием электрического го тока, зависит также от плотности контактов, площади соприкосновения с токоведущими частями поверхности и пути электрического тока. При определении условий электробезопасно­сти считают величину сопротивления, равную 1000 —2000 Ом в зависимости от напряжения.

Безопасным считается напряжение 12 В, а при работе в сухих, отапливаемых и вентилируемых помещениях — 36 В.

Защита от поражения электрическим током. Для защиты сварщика от пораже­ния электрическим током необходимо надежно заземлять корпус источника пи­тания дуги и свариваемое изделие; не ис­пользовать контур заземления в качестве сварочного провода; хорошо изолиро­вать рукоятку электрододержателя; рабо­тать в сухой и прочной спецодежде и ру­кавицах (ботинки не должны иметь в подошве металлических шпилек и гвоз­дей); прекращать работу при дожде и сильном снегопаде (если нет укрытий); не производить ремонта оборудования и аппаратуры (должен выполнять элек­трик); при работе внутри сосудов пользо­ваться резиновым ковриком и переносной лампой напряжением не более 12 В.

Заземление. Защитное заземление представляет собой соединение металли­ческим проводом частей электрического устройства (например, корпуса сварочно­го трансформатора) с землей.

Заземление служит для защиты от по­ражения электрическим током при при­косновении к металлическим частям элек­трических устройств (корпуса источников питания, шкафы управления и др.), ока­завшимися под напряжением в результа­те повреждения электрической изоляции.

Земля в аварийном режиме работы электрооборудования используется в ка­честве проводника в цепи замыкания. При правильном заземлении электрообо­рудования образуются параллельные электрические ветви: одна с малым со­противлением (3 — 4 Ом), а другая, в ко­торую входит человек или группа людей, с большим сопротивлением (2000 Ом). Поэтому практически ток не пройдет че­рез тело человека в случае соприкоснове­ния его с корпусом источника пита­ния, случайно оказавшимся под напря­жением.

Включение в работу незаземленных источников питания дуги запрещается (однако имеются некоторые исключения).

Заземление выполняется различно в зависимости от напряжения и системы электроснабжения (с глухозаземленной нейтралью или с изолированной ней­тралью).

Из схемы видно, что для пита­ния однофазного сварочного трансфор­матора от пункта подключения до ввод­ной коробки трансформатора приложен трехжильный гибкий шланговый кабель. Третья жила присоединена одним концом к заземляющему болту корпуса сварочно­го трансформатора и другим концом к корпусу пункта подключения. Зажим-вывод обмотки низкого напряжения сва­рочного трансформатора присоединен к свариваемой детали и одновременно за­земляющим металлическим проводником к заземляющему болту на корпусе сва­рочного трансформатора. На пере­движных установках применяют пере­носные заземляющие устройства.

Оказание помощи пострадавшему от электрического тока.

В первую очередь необходимо отсоединить токоведущий провод от пострадавшего; это делается перерубанием провода острым инстру­ментом с изолирующей рукояткой или отбрасыванием провода от пострадавшего сухой доской. В лучшем случае (если есть возможность) надо сразу выключить рубильник или предохранители. Оказы­вающий помощь должен предохранить себя от попадания в электрическую цепь, пользуясь для этого изоляционными ма­териалами (сухие доски, резиновый ко­врик, стекло, пластмасса). Если постра­давший находится на высоте, должны быть приняты меры, исключающие паде­ние после его отключения от провода.

Пострадавшему должен быть обеспе­чен приток свежего воздуха, полный по­кой. При отсутствии дыхания и пульса необходимо немедленно начать искус­ственное дыхание. Во всех случаях при поражении электрическим током необхо­димо вызвать врача.

Поражение электрическим током (электрический удар) может вызвать кли­ническую (мнимую) смерть. Состояние клинической смерти продолжается от 4 до 12 мин. За это время человек может быть возвращен к жизни в результате оказания медицинской помощи (реанима­ция), непрямого массажа сердца или ис­кусственного дыхания.

Следует иметь в виду, что констати­ровать смерть может только врач. По­этому оказывать помощь пострадавшему надо непрерывно до прибытия врача.

Следует иметь в виду, что констати­ровать смерть может только врач. По­этому оказывать помощь пострадавшему надо непрерывно до прибытия врача.

Искусственное дыхание.

Пострадавше­го укладывают на живот. Надо обеспе­чить приток свежего воздуха, расстегнуть пояс, ворот и другие части одежды, за­трудняющие дыхание и кровообращение, а также вытянуть язык, который при па­раличе западает в гортань и перекрывает дыхательные пути. Один человек, распо­ложившись у головы, удерживает пальца­ми язык носовым платком, а два других делают искусственное дыхание — переме­щением локтей пострадавшего от нижних ребер до уровня маковки головы. Локти должны перемещаться параллельно зе­мле, необходимо производить легкое на­жатие локтями на середину ребер. Число движений равно числу собственных глу­боких дыханий.

В настоящее время широкое распро­странение получил способ искусственного дыхания «рот в рот». В этом случае оказывающий помощь вдувает воздух не­посредственно в рот пострадавшего. По­страдавший лежит на спине, под лопатки его подложен мягкий валик (одежда), голова опрокинута назад. Оказывающий помощь делает глубокий вдох, плотно (через марлю, платок) прижимает свой рот ко рту пострадавшего и с силой вду­вает воздух. При этом нос пострадавше­го должен быть зажат. После вдувания рот и нос пострадавшего освобождают для свободного выхода воздуха. Вдува­ние производят каждые 5 —6 с.

Этот способ более эффективен, чем ручной, так как при каждом вдувании в легкие пострадавшего воздуха посту­пает в 3 — 4 раза больше.

Поражение зрения.

Спектр лучистой энергии, выделяемой сварочной дугой, состоит из инфракрасных, световых и ультрафиолетовых лучей. Интенсив­ность излучения возрастает с повыше­нием тока дуги. При сварке на постоян­ном токе интенсивность выше по сравне­нию со сваркой на переменном токе. Различные способы сварки по степени убывания интенсивности излучения дуги можно расположить в такой последова­тельности: в углекислом газе, покрыты­ми электродами, вольфрамовым электро­дом в аргоне и плазменно-дуговая.

Яркость видимой части спектра до­стигает 16000 кд/см², что в тысячи раз превышает переносимую человеком дозу.

Ультрафиолетовые лучи вызывают за­болевание слизистой и иногда роговой оболочки глаз, называемое электрооф­тальмией, и ожог открытой кожи. свар­щика. Электроофтальмия начинается спу­стя 5 — 8 ч после облучения глаз. Она сопровождается болью в глазах, ощуще­нием засорения глаз мельчайшими части­цами, веки глаз закрываются, их трудно поднять, появляется слезотечение, сопро­вождаемое головной болью.

Практика изготовления сварных изде­лий в цехах показывает, что электрооф­тальмия чаще наблюдается у подсобных рабочих и сборщиков, чем у сварщиков.

Максимальная допустимая продолжи­тельность ультрафиолетового облучения глаз, без получения для глаз болей и вре­да, при сварке покрытыми электродами, шланговой сварки в углекислом газе и сварке вольфрамовым электродом в ар­гоне при токе дуги 200 А (постоянный ток с обратной полярностью) составляет на расстоянии 1 м соответственно 6; 13 и 45 с; на расстоянии 10 м—10; 21 и 75 мин; на расстоянии 30 м—1,6; 3,3 и 11,1 ч.

Электроофтальмия излечивается в те­чение 2 — 3 дн цинковыми каплями или каплями «Альбуцид», промыванием слабым чаем, холодным компрессом.

Инфракрасные лучи могут вызвать повреждение глаз только при длительном действии. Это повреждение называется катарактой (помутнение) хрусталика и может привести к частичной или по­лной потере зрения. Однако это заболе­вание у сварщиков встречается редко.

Защита органов зрения. Электросвар­щики работают со светофильтрами, ко­торые задерживают и поглощают излуче­ние дуги.

В заводских условиях сварщики рабо­тают в изолированных кабинах. При ра­боте на открытом воздухе сварщик дол­жен огородить место сварки (щитами, ширмами и т. п.), учитывая, что вредные излучения дуги распространяются на 15 — 30 м и более.

Стены и потолки сварочных помеще­ний должны окрашиваться матовой кра­ской темных тонов, исключающей отра­жение лучей дуги.

Отравление вредной пылью и газами.

Отравление возможно при сильном за­грязнении воздуха сварочной пылью из оксидов и соединений марганца, углеро­да, азота, хлора, фтора и др. По суще­ствующим нормам запыленность поме­щения не должна превышать 10 мг/м³ воздуха, содержание Мп2 не более 0,3 мг/м³, СО не более 30 мг/м³, N0 не более 5 мг/м³, паров свинца не более 0,1 мг/м³ и т. д. Количество оксидной и вредной пыли при дуговой сварке образуется от 10 до 150 г на 1 кг расплавленных электродов.

Признаками отравления обычно являются: головокружение, головные бо­ли, тошнота, рвота, слабость, учащенное дыхание и др. Отравляющие вещества могут также откладываться в тканях ор­ганизма человека и вызывать хрониче­ские заболевания.

Мероприятиями по борьбе с загрязне­ниями воздуха служат внедрение новых марок покрытий электродов и порошков с наименьшими токсичными свойствами; приточно-вытяжная вентиляция; устрой­ство передвижных отсосов; приток свеже­го воздуха от воздухопроводов через электрододержатель или шлём; пользова­ние респиратором с химическим филь­тром, а иногда и противогазом.

Ожоги.

При сварке электродный ме­талл и шлак разбрызгиваются; горячие брызги могут попасть на незащищенную кожу сварщика или вызвать тление и прогорание одежды, а тем самым ожо­ги. Для защиты от ожогов сварщиков обеспечивают специальной одеждой, обувью, рукавицами и головным убором. При работе рядом с легковоспламеняю­щимися материалами может возникнуть пожар. Опасность пожара особенно сле­дует учитывать при работе на строитель­стве. Если сварочные работы проводятся наверху, то необходимо находящиеся внизу аппаратуру и любые легковоспла­меняющиеся материалы защищать от па­дающих сверху искр. Требуется также особая осторожность при сварке в тех случаях, когда около места выполнения работ располагаются деревянные леса или имеются отходы в виде стружки, опилок и т. д. Иногда для выполнения сварочных работ требуется обязательное разрешение пожарной охраны. В местах сварочных работ должны находиться вода, ящик с песком, щит с инструментом и огнетушители.

Ушибы, порезы при сборке и сварке из­делий.

Основным причинами механиче­ских травм на производстве при сборочно-сварочных работах могут быть: отсут­ствие приспособлений для транспорти­ровки и сборки тяжелых деталей; неис­правные транспортные средства (тележки, краны и т. д.); неисправный и непрове­ренный такелаж (канаты, цепи, тросы, за­хваты и др.); неисправный инструмент (кувалды, молотки, зубила, ключи и т. д.); незнание и несоблюдение персона­лом основных правил по такелажным работам.

При сборочно-сварочных работах ча­ще всего наблюдаются травмы в виде ушибов и ранений рук (от неумелого обращения с инструментом и деталями) и ног (от падения собираемых деталей). Правильно оснащенное рабочее место сварщика должно полностью обеспечить работающих от всяких механических по­вреждений.

При составлении технологии сборки и сварки следует самым тщательным образом продумать все проектируемые операции с точки зрения безопасности работы.

Осноовные требования безопасности труда при газовой сварке.

1.Запрещается устанавливать оборудование и производить сварочные работы вблизи огнеопасных материалов. Подвижные ацетиленовые генераторы должны устанавливаться не ближе 10 м от очагов огня. Во время работы запрещается оставлять генератор без надзора.

2.Сварка внутри резервуаров, котлов, цистерн должна производиться с перерывами при непрерывной вентиляции и низковольтном освещении в присутствии постоянного наблюдающего. Перед производством работ необходимо убедиться в отсутствии в указанных емкостях взрывоопасных смесей.

3.Карбид кальция необходимо хранить только в герметически закрытых барабанах в сухих и хорошо проветриваемых помещениях. Вскрывать барабаны разрешается только специальным ножом, при этом крышку на участке резания покрывают маслом (можно просверлить отверстие, а затем сделать вырез ножницами). Запрещается пользоваться стальным зубилом и молотком. Эти меры предупреждают;; образование искр, опасных для ацетиленовоздущных смесей. Опасно применять также медные инструменты, так как при наличии влаги ацетилен образует с медью ацетиленовую медь, которая легко взрывается от незначительных ударов.

4.Ацетиленовые генераторы должны быть установлены строго вертикально и заправлены водой до установленного уровня. Разрешается применять карбид кальция только той грануляции, которая установлена паспортом генератора. После загрузки карбида следует произвести продувку генератора от остатков воздуха. При работе на открытом воздухе и при низких температурах следует пользоваться ватным чехлом. Во избежание замерзания генератора после прекращения работ необходимо слить воду. 5.Отогревать замерзший генератор открытым пламенем категорически запрещается. Отогревать его можно только ветошью, смоченной горячей водой, или паром. Ил следует выгружать только после полного разложения карбида и только в иловые ямы с надписью о запрещении курения и предупреждения о взрывоопасное. Важным условием безопасности работы генератора являются наличие, исправность и заправленность водяного затвора. При температуре воздуха ниже 0СС затворы заправляются незамерзающей смесью. Перед началом работы необходимо обязательно проверять уровень воды или незамерзающей смеси в затворе через его контрольный кран.

6.Баллоны допускаются к эксплуатации только исправные, прошедшие установленные по срокам освидетельствования. Их хранят закрепленными в вертикальном положении в помещениях или на открытом воздухе, но при обжа тельной защите от воздействия солнечных лучей. Перепек ка баллонов допускается при навернутых предохранитель ных колпаках. Перевозка на большие расстояния производится на машинах и подрессоренных повозках, а на небольшие расстояния — при помощи специальных носилок или тележек. Для укладки баллонов пользуются деревянными подкладками с гнездами, обитыми войлоком или другим мягким материалом. Совместная транспортировка ацетиленовых и кислородных баллонов запрещена. При эксплуатации баллон закрепляют хомутиком в вертикальном положении на расстоянии не менее 5 м от рабочего места. Перед началом работы необходимо продуть выходное отверстие баллона. Крепление редуктора к вентилю баллона должно быть надежным и плотным. 7.Открывать вентиль следует медленно и плавно. Расходовать газ следует до остаточного давления кислорода не менее 0,05 МПа, а ацетилена — 0,05—0,1 МПа. После окончания работ необходимо плотно закрыть вентиль баллона, выпустить газ из редуктора и шлангов, снять редуктор, надеть заглушку на штуцер и навернуть колпак. 8.Необходимо своевременно проводить освидетельствование баллонов; сроки освидетельствования для баллонов — 5 лет, а для пористой массы ацетиленовых баллонов — 1 год.

9.Редукторы применяются только с исправными манометрами. Кислородные редукторы должны предохраняться от попадания масел и жиров. Установка редуктора на баллон производится с осторожностью, чтобы не повредить резьбу. Подача кислорода в редуктор производится при полностью ослабленной регулировочной пружине редуктора. Вентиль открывают медленно и следят, чтобы не было утечки газа. 10.При обнаружении неисправности вентиль баллона надо закрыть и устранить неисправности редуктора или соединений.

11.Крепление газоподводящих шлангов на ниппелях должно быть выполнено специальными стяжными хомутиками.Необходимо обеспечить надежность присоединения и герметичность.Исправность газопроводов и шлангов подлежит постоянному контролю.

Основные требования безопасности труда при полуавтоматической сварке.

1.Перед пуском сварочного полуавтомата необходимо проверить исправность пускового устройства (рубильника, кнопочного выключателя).
2.Корпуса источника питания дуги и аппаратного ящика должны быть заземлены.
3.При включении полуавтомата первоначально следует включить рубильник ( магнитный пускатель), а затем – аппаратный ящик. При выключении – наоборот.
4.Шланги для защитного газа и водяного охлаждения у полуавтомата в местах соединения со штуцерами не должны пропускать газ и воду.
5.Опираться или садиться на источник питания дуги и аппаратный ящик запрещается.
6.При работе открытой дугой на расстоянии менее 10м необходимо ограждать места сварки или пользоваться защитными очками.
7.Намотку сварочной проволоки с бухты на кассету нужно производить только после специального инструктажа.
8.По окончании работы выключить ток, газ, воду.
9. О замеченных неисправностях в работе оборудования необходимо доложить мастеру цеха и без его указания к работе не приступать.
10.Устранять неисправности полуавтоматах самому сварщику запрещается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.И.В.Гуменюк, О.Ф.Иваськив, О.Ф.Гуменюк Технология электродуговой сварки: Учебник для учащихся ПТУЗ-К: Грамота, 2006.

2.Р.М.Ковтун Сборка металлоконструкций: Учебник для ПТУЗ.-К: «Высшее образование», 2006.

3.В.К.Сидоренко Техническое черчение: Учебник для ПТУЗ.-Л: «Орияна-Нова», 2000.

4.С.Е.Кондратюк, М.В.Киндрачук, В.О.Степаненко, Ю.Н.Москаленко Металловедение и обработка металлов: Учебник для ПТУЗ.-К.: Витория, 2000.

5. Машиностроение. Оборудование для сварки. Т. IV-6 / В.К. Лебедев, С.И. Кучук-Яценко, А.И. Чвертко и др. Под ред. Б.Е. Патона. 1999. 496с.

6.Информация, содержащаяся на официальных сайтах.