Содержание Введение......................................................................................................... 2 1 Описательная часть .................................................................................... 3 1.1 Описание конструкции двутавровой балки ......................................... 3 1.2 Обоснование выбора материала ............................................................ 5 2 Расчетно-технологическая часть .............................................................. 7 2.1 Особенности сварки в среде углекислого газа..................................... 7 2.2 Подготовка металла к сварке ................................................................. 8 2.3 Сварочные материалы ............................................................................ 9 2.4 Режимы сварки ...................................................................................... 12 2.5 Сборочно-сварочное оборудование и инструменты ......................... 17 2.6 Контроль качества................................................................................. 28 3 Организационно – экономическая часть ............................................... 36 3.1 Эффективность сварки в среде углекислого газа .............................. 36 3.2 Охрана труда и пожарная безопасность ............................................ 37 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Список использованных источников ........................................................ 40 Приложение А……………………………………………………………..40 КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Ли Изм. № докум. т Разраб. Горбатенко Пров. Т. контр. Н. контр. Утв. Подп. Дата Лит Лист Листов Технология изготовления 42 двутавровой балки полуавтоматической сваркой в КГБПОУ КрИМТ Сд 15-1 среде углекислого газа Введение Сварка получила большое развитие и является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Большие преимущества сварки обеспечили ее широкое применение в народном хозяйстве. Без нее сейчас немыслимо производство кораблей, турбин, котлов, самолетов, мостов, реакторов и других конструкций. Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений, характеризующихся межатомной или межмолекулярной связью. В 1802 г. русский ученый В.В. Петров (1761-1834 гг.) открыл электрический дуговой разряд и указал на возможность его использования для расплавления металлов. Своим открытием В. В. Петров положил начало развитию новых отраслей технических знаний, получивших в последствии практическое применение сначала в электродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов. В 1882 г. русский инженер Н.Н. Бенардос (1842-1904 гг.), работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им были также разработаны способы дуговой сварки в защитном газе, дуговой резки металлов. Способ дуговой сварки получил дальнейшее развитие в работах русского инженера Н.Г. Славянова (1854-1897 гг.), предложившего в 1888 г. производить сварку плавящимся металлическим электродом. С именем Н.Г. Славянова связанно развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Им предложены флюсы, позволяющие получать высококачественный металл сварных швов. Изобретения Н.Н. Бенардоса и Н.Г. Славянова были запатентованы и использованы не только в России, но и во всех промышленно развитых странах. В конце 40-х годов получил промышленное применение способ дуговой сварки в защитных газах. Газ для защиты зоны сварки впервые использовал американский ученый А. Александер еще в 1928 г. Однако в те годы этот способ не нашел серьезного промышленного применения из-за сложности получения защитных газов Сварку неплавящимся (угольным) электродом в углекислом газе впервые осуществил Н.Г. Остапенко. Затем усилиями коллективов ЦНИИТМАШа, Института электросварки им. Е.О. Патона и ряда промышленных предприятий был разработан способ дуговой сварки в углекислом газе плавящимся электродом. Использование дешевых защитных газов, улучшение качества сварки и повышение производительности процесса обеспечили широкое применение этого способа главным образом при полуавтоматической сварке различных конструкций. Объем применения полуавтоматической сварке в защитных газах из года в год возрастает. Её используют вместо ручной дуговой сварки покрытыми электродами и полуавтоматической сварке под слоем флюса. Сварка в среде углекислого газа за счет увеличения мощности сварочной дуги и надежной изоляции плавильного пространства от окружающей среды позволяет резко повысить производительность процесса, обеспечить стабильность качества сварного соединения, улучшить условия труда и получить экономию материала и электроэнергии. Высокое качество сварного соединения и равнопрочность его с основным металлом предопределяют применение сварки в среде углекислого газа при изготовлении конструкций из различных сталей. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 2 1 Описательная часть 1.1 Описание конструкции двутавровой балки В машиностроении балки являются основными элементами рамных конструкций (вагонов, автомобилей, сельхозмашин, фундаментных рам). В строительстве балки являются элементами кранов, перекрытий мостов и других сооружений. Сварные балки изготавливают тавровыми, двутавровыми и коробчатыми. Электросварка позволяет получать балки с несимметричными полками, со стенками переменного сечения, а также балки с вырезами. Сварные двутавровые балки изготавливаются высотой от 0,6 до 2 м, с толщиной стенки 6-16 мм и с толщиной полок от 8 до 20 мм. Такие балки при высоте до 700 мм, не имеют ребер жесткости, при большой высоте обязательно устанавливают вертикальные ребра жесткости, или косынки. Сварные двутавры на 20-25% легче равнопрочных им прокатных двутавров. Рассматриваемая в курсовом проекте двутавровая балка состоит из двух горизонтальных и одного вертикального листа (Рисунок 1). 1-полка, 2-стенка, 3-косынка Рисунок 1-Схема двутавровой балки Каждый горизонтальный лист состоит из двух частей размерами 8×150×2000 и одной части размерами 8×150×1000 (Рисунок 2). Каждый вертикальный лист состоит из двух частей размерами 6×834×2000 и одной части размерами 6×834×1000 (Рисунок 3). Для повышения жесткости устанавливаются 16 ребер жесткости (Рисунок 1). Полки и стенка сварены из частей двухсторонним стыковым швом с последующей зачисткой заподлицо с двух сторон. Полки со стенкой сварены двухсторонним швом полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. Ребра жесткости приварены к полкам и стенке односторонним швом полуавтоматической сваркой. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 3 Рисунок 2-Схема полки из листов Рисунок 3-Схема стенки из листов Рисунок 4-Схема расстановки ребер жесткости КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 4 1.2 Обоснование выбора материала Низколегированными называют стали содержащие до 0,2% углерода и до 2-3% в основном недефицитных легирующих элементов. Они не намного дороже углеродистых, но обладают рядом важных преимуществ: более высоким пределом текучести, что позволяет снизить расход металла на 15-30%; пониженной склонностью к механическому старению; повышенной хладостойкостью, лучшей коррозионной стойкостью и износостойкостью; возможностью значительно повысить после закалки и отпуска прочность, вязкость, износостойкость и чувствительность к надрезу. Всё это в сочетание с хорошей свариваемостью обусловило широкое применение этих сталей при изготовлении трубопроводов и аппаратов, всевозможных сварных конструкций в вагоностроении, автомобилестроении, сельскохозяйственном машиностроении. Стали не флокеночувствительны и не склонны или мало склонны к отпускной хрупкости. За последнее время начинают внедряться высокопрочные бесперлитные и малоперлитные стали с весьма низким содержанием углерода, серы и фосфора, благодаря чему достигается, высокая ударная вязкость и низкий порог хладноломкости. Высокая прочность стали, в этом случае, получается благодаря микролегированию ниобием, ванадием и титаном и применению регулируемой прокатки при изготовлении. Для изготовления сварной двутавровой балки я выбираю сталь марки 09Г2С характеристики, которой указаны в таблице 1, 2. Эта сталь относится к первой группе свариваемости то есть хорошо сваривается в широком диапазоне режимов независимо от толщины и температуры окружающей среды. Таблица 1 - Химический состав стали в % Марка C Si Mn Cr Ni Cu S P 09Г2С ≤ 0,12 0,5-0,8 1,3-1,7 ≤ 0,30 ≤ 0,30 Таблица. 2 - Механические характеристики стали Марка Ϭв, МПа Ϭт, МПа ≤ 0,30 Ϭ,% 0,040 0,035 КСU при t -40C, Дж/см2 09Г2С 500 370 19 50 Входящие элементы влияют на свойства стали. Углерод(C) , находится в стали в виде химического соединения Fe3C называемого цементитом. С увеличением содержания углерода 1,2 % твердость, прочность и хрупкость стали увеличивается, но пластичность и сопротивление удару понижается, а обрабатываемость и свариваемость ухудшается. Кремний(Si) широко используется при выплавке стали как раскислитель. Легирование кремнием углеродистых и хромистых сталей увеличивает их стойкость. Уменьшая подвижность углерода в феррите, кремний тем самым затрудняет формирование и рост цементитных частиц, что проявляется в повышении устойчивости структуры стали при отпуске. Содержание кремния в стали ограничивают, поскольку он повышает склонность стали к тепловой хрупкости. Марганец(Mn) вводят при расcкислении жидкой стали ферромарганцем, он повышает прочность стали. При содержании более 1% увеличивает твердость, износоустойчивость и стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности. НикельNi) сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 5 Никель увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем. Никель увеличивает пластичность и вязкость стали снижая температуру хладноломкости. Медь(Cu) увеличивает антикоррозионные свойства. ХромCr) вводят в сталь как легирующую примесь (1,5-2,5%). Для специальных целей изготавливают стали с очень высоким (30%) содержанием хрома. Большое количество хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных свойств. Хром повышает жаростойкость и коррозионную стойкость стали, увеличивает ее электрическое сопротивление и уменьшает коэффициент линейного расширения. Легирование стали хромом приводит к уменьшению склонности аустенитного зерна к росту при нагреве, существенному увеличению её прокалываемости, а также и замедлению процесса распада мартенсита. Сера(S) находится в стали главным образом в виде сульфита железа FeS и является вредной примесью. Она сообщает стали хрупкость при высоких температурах (например, при ковке)- свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает и стираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. Фосфор(P) также является вредной примесью. Он образует с железом соединение FeP, которое растворяется в железе. Фосфор сообщает стали хладноломкость. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 6 2 Расчетно-технологическая часть 2.1 Особенности сварки в среде углекислого газа Отличительной особенностью дуговой сварки в защитных газах является защита расплавленных и нагретых до высокой температуры основного и электродного металлов от вредного влияния воздуха защитными газами, обеспечивающими физическую изоляцию металла и зоны сварки от контакта с воздухом и заданную атмосферу в зоне сварки. Используют инертные и активные защитные газы. При дуговой сварке применяют два основных способа защиты: местную и общую в камерах (сварка в контролируемой среде). Наиболее распространенной является струйная местная защита в потоке газа, истекающего из сопла сварочной горелки. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла 3 (Рисунок 5), расхода защитного газа и расстояния С от среза сопла до поверхности свариваемого материала. Различают две области газового потока: ядро струи 2 и переферийный участок 1-Переферийный участок; 2-ядро струи; 3-сопло; Н-длина струи; С-расстояние от сопла до детали; D-Диаметр сопла Рисунок 5-Схема газового потока из сопла сварочной горелки При истечении в окружающую воздушную среду в ядре струи 2 сохраняются скорость и состав газа, имеющийся на срезе сопла. Переферийный же участок струи 3 представлет собой область, в которой защитный газ смешивается с окружающим воздухом, а скорость в любом сечении по длине потока изменяется от первоначальной (имеющейся на срезе сопла) до нулевой на внешней границе струи, поэтому надежная защита металла может осуществляться только в пределах ядра потока. Чем больше длина ядра Н этого участка, тем выше его защитные свойства. Максимальная длина Н наблюдается при ламинарном истечении газа из сопла. При турбулентном характере истечение газа такое строение потока нарушается, и защитные свойства его резко падают. Характер истечения зависит от конфигурации проточной части сопла, его размеров и расхода газа. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 7 На практике применяют три вида сопел: конические, цилиндрические и профилированные (Рисунок 6). а-коническая; б-цилиндрическая; в-профилированные Рисунок 6-Формы сопел сварочных горел 2.2 Подготовка металла к сварке В подготовку входят следующие операции: резка, правка, разметка и очистка металла от различных загрязнений. Резка может быть заготовительной или как операция изготовления деталей без последующей механической обработки. Она осуществляется двумя способами: механическим и термическим. Чаще используется механическая резка. Она выполняется на пресс-ножницах, гильотинных дисковых и вибрационных ножницах. Ввиду больших пластических деформаций в местах реза на кромках может появиться наклеп. В зависимости от толщины металла область наклепа может распространяться на 4-6 мм. В ответственных сварных конструкциях явления наклепа на кромках не допускается, поэтому выполняется строгание кромок наклепанного материала. При изготовлении двутавровой балки используется только листовой прокат поэтому резка выполняется на гильотинных ножницах. Они дают чистый рез и практически не деформируют заготовку. Резка ведется по упорам, что сокращает трудоемкость, так как он анулируется операция разметки. Правка основана на растяжении металла до предела текучести с целью сохранения ею пластических свойств, поэтому величина остаточного относительного удлинения при холодной правке допускается для стали до 1 %. Правка выполняется на листоправильных и углоправильных машинах а также вручную на рихтовочных плитах. Листовой прокат правят на плоскостность путем многократного пропускания листов между двумя рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Мелкие листовые детали можно править на листоправильных машинах, раскладывая их на подкладной лист. Для правки листов для полок, и стенок двутавровой балки а также ребер жесткости используется правка на семивалковых вальцах, при этом должна обеспечиваться плоскостность в пределах 0,5 мм на 1м. Разметка- это нанесение контура детали на поверхность исходной заготовки или нанесения линии базирования деталей при сборке. Разметка является трудоемкой операцией и требует высокой квалификации рабочего. Более производительной является наметка по шаблонам но при изготовлении крупногабаритных сварных конструкций с большим количеством деталей наметка невозможна. При изготовлении двутавровой балки разметка используется в процессе сборки полок и стенки по технологическим уголкам, а также при установке ребер жесткости. Очистка металла от различных загрязнений является трудоемкой операцией и может выполняться механическими или химическими способами. К механическим способам относятся: зачистка стальной проволочной щеткой, абразивными кругами, иглофрезой, пескоструйная или дробеметная обработка. Зачистка щеткой применяется для подготовки швов небольшой длины в мелкосерийном производстве. Зачистка абразивным кругом используется для стальных заготовок средней и большой длины. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 8 Зачистка иглофрезой применяется для крупногаборитных изделий толщиной более 8 мм, и имеющий слой окалины и ржавчины значительной величины. Иглофреза представляет собой крупную проволочную щетку, которая вращается с большой скоростью и может удалять слой металла толщиной от нескольких микрон до 2-3 мм. Пескоструйную обработку используют для подготовки фасонного проката из углеродистой стали обыкновенного качества. К химическим методам относятся травление и обезжиривание. Травление в щелочах и кислотах используют для цветных металлов, обезжиривание для низколегированных и легированных сталей. При изготовлении двутавровой балки из низколегированной стали очистка заготовок перед сваркой ведется методом обезжиривания в растворе следующего состава: тринатрий фосфат 50 г/л колизаированная сода 25г/л, едкий натрий 40г/л. Обезжиривание может выполняться методами обливания и окунания в раствор. В мелкосерийном производстве используется метод окунания так как в этом случае меньше расход раствора. Сборка деталей под сварку определяет качества всей конструкции. В производстве используется три схемы сборки. При изготовлении двутавровой балки используется третья схема то есть конструкция разбивается на отдельные узлы и идет сборка и сварка этих узлов а затем сварка конструкции из сваренных узлов. Эта схема обеспечивает высокую точность изготовления. Ведется сборка и сварка полки из листов встык, затем ведется сборка и сварка стенки из листов. Сборку стенки и полки производят с помощью технологических уголков. Для балки L=5000 мм используются уголки размерами L40×40×4 в количестве 20 штук. 2.3 Сварочные материалы Сварочными или присадочными называют материалы, обеспечивающие возможность протекания сварочных процессов и получения качественного сварного соединения. При изгатовлении двутавровой балки полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа, сварочными материалами являются углекислый газ и сварочная проволока. Углекислый газ (двуокись углерода). В природе широко распространен углекислый газ. Его используют в пищевой промышленности, для тушения пожаров, при сварке, в литейном производстве. Углекислый газ бесцветный, со слабым запахом, хорошо растворяетсяя в воде и придает ей кислый вкус. При 0°C и 760 миллиметров ртутного столба, удельный вес углекислого газа равен 1,97686*10-3 кг/л, плотность по отношению к воздуху составляет 1,524. Температура кипения -78,90С, температура затвердевания -56,60С, критическая температура +310С, критическое давление 75 кг/см2. Жидкая углекислота- бесцветная жидкость. При температуре ниже +110С, она тяжелее воды, а выше +110С легче. Удельный вес углекислоты значительно изменяются с температурой, поэтому количество углекислоты определяют и продают по массе. Растворимость воды в жидкой углекислоте в интервале температур 5,8-22,90С не более 0,05% углекислота хорошо растворяет машинное масло. Твердая двуокись углерода<сухой лед>, по внешнему виду напоминает снег или лед. Удельный вес технического сухого льда равен y=1,4*10-3 кг/л. Потери сухого льда в этих контейнерах составляют 39-54% в сутки. Получение углекислого газа из сухого льда производится в специальных испарителях. Жидкая углекислота превращается в газ при подводе тепла. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 9 При нормальных условиях (200С и 760 миллиметров ртутного столба) при испарении 1 килограмма жидкой углекислоты образуется в 509 литров газа. При чрезмерно быстром отборе газа, понижение давления в баллоне и недостаточном подводе углекислота охлаждается скорость ее испарения снижается и при достижении тройной точки (-56,60С) она превращается в сухой лед. При нагреве сухой лед непосредственно превращается в углекислый газ, минуя жидкое состояние. Для испарения сухого льда необходимо подвести значительно большее тепло, чем для испарения углекислоты, поэтому если в баллоне образовался сухой лед, то испаряется он медленно. Поэтому при сварке используют только сварочный углекислый газ или пищевой с дополнительной осушкой (Таблица 3). Таблица 3- Состав углекислого газа по ГОСТ 5457-85 Параметры Высший сорт I сорт Объемная доля двуокиси углерода (СО2) % не менее 99,8 99,5 Массовая концентрация водяных паров 0,037 0,184 25 25 Количество газа в баллоне (10л), кг Давление газа в баллоне 140-150 Мпа (14-15 кг/см2) Углекислота не должна содержать масел, кислот, органических соединений, амиака и миноэтаноламина. Углексилый газ получают в промышленности нескольким способами, наиболее из которых распространены следующие: из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров из отходящих газов химического производства, в первую очередь при производстве синтетического амиака и метанола, отходящие экспанзерные газы содержат примерно 90% углекислого газа из дымовых газов промышленных котельных, окисляющих уголь, природный газ и другое топливо, дымовой газ содержит 12-20% углекислого газа Жидкая углекислота хранится и транспортируется в баллонах, причем в стандартные баллоны емкостью 40 литров. Летом заливают 25 литров углекисоты, при испарении которой образуется 12600 литров газа, а зимой заливают 30 литров углекислоты, при испарении которой образуется 15120 литров газа. Для предохранения от коррозии и быстрого опознования баллоны окрашивают в разные цвета в соответствии с ГОСТ 949-87, баллоны для углекислого газа окрашены в черный цвет и имеют желтую надпись углекислый газ. Сварочную углекислоту не разрешается разливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты. В связи с тем, что последние порции газа, выходящие из баллона, могут содержать повышенное количество паров воды, нельзя использовать для сварки углекислоту при давлении в баллоне менее четырех атмосфер. Сварочная проволока. При сварке сталей используется холоднотянутая стальная проволока по ГОСТ 2246-80. В зависимости от уровня легирования сварочная проволока подразделяется на легированную и высоколегированную. Для изготовления двутавровой балки из стали 09Г2С используется проволока Св-08Г2С. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 10 Таблица 4- Химический состав стали проволоки, % Марка С St Mn Cr Ni проволоки Св-08Г2С 0,05-0,11 0,70-0,95 1,80-2,10 ≤0,20 0,90-1,20 S P 0,025 0,020 Таблица 5- Временное сопротивление разрыву проволоки в кг/см2 Проволока для сварки Диаметр проволоки, мм 1,2-1,4 30-130 1,6-2,0 80-120 По виду поверхности проволоку подразделяют на омедненную и не омедненную. Для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа используется омедненная проволока которая обеспечивает лучший электрический контакт. Специальные требования к омеднению устанавливается в технических условиях а необходимость поставки проволоки с омедненной поверхностью оговаривается в заказе. Проволоку поставляют намотанную на катушке или кассеты а также в мотках нормальной и повышенной массы или в крупногабаритных катушках. Проволоку с омедненной поверхностью поставляют в мотках прямоугольного сечения, размеры которых должны соответствовать указанным в таблице. Таблица 6- Размеры мотков прямоугольного сечения, мм Диаметр Наружный диаметр Внутренний диаметр Высота проволоки 0,8-1,6 Номинальн ая Предельные отклонения Номинальная Предельные отклонения Номинальная Предельные отклонения 175 +10 100 +6 50 +4 85 +4 -5 1,8-2,0 250 +15 -5 -2 175 +8 -4 -6 Проволока в кассетах катушках или мотках должна состоять из одного отрезка свернутого не перепутанного рядами и плотно связанного обрезом чтобы исключить возможность разматывания или распушивания мотка. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений. На поверхности проволоки допускаются риски (в том числе затянутые), царапины, местная рябизна и отдельные вмятины. Глубина указанных пороков не должна превышать предельного отклонения по диаметру проволоки. По требованию потребителя проволока поставляется с улучшенной поверхностью. В этом случае на поверхности проволоки допускается мелкие волочильные риски, царапины, следы шлифования, местная рябизна и отдельные вмятины, при глубине каждого из указанных пороков не более ¼ предельного отклонения по диаметру. На поверхности низкоуглеродистой и легированной проволоки не допускается наличие технологических смазок, за исключением следов мыльной смазки без графита и серы. Проволока поставляется партиями. Каждая партия должна состоять из проволоки одной марки, одной плавки, одного диаметра, одного назначения и одного вида поверхности. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 11 2.4 Режимы сварки Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, определяющих сварочные условия. Выбор режима сварки предусматривает определение параметров, при которых обеспечиваются устойчивое горение дуги и получение швов заданных размеров, формы и свойств. Параметры подразделяют на основные и дополнительные. Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются: диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, его род и полярность, напряжение дуги, скорость сварки, скорость подачи проволоки и расход углекислого газа. Дополнительными параметрами являются вылет электрода и наклон электрода относительно изделия. Основные и дополнительные параметры влияют на размеры и форму шва. Диаметр электродной проволоки выбираются в пределах 0,5-3,0 мм в зависимости от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. Сила тока также зависит от диаметра и состава электрода и скорости подачи электродной проволоки, полярности, вылета электрода и состава газа (Рисунок 7). Рисунок 7-Зависимость силы сварочного тока от скорости подачи электродной проволоки Св-08Г2С при сварке в углекислом газе. Силу тока реализуют путем изменения скорости подачи проволоки, подогрева проволоки или вылета и изменения напряжения дуги. Стабильный процесс сварки с хорошими технологическими свойствами можно получить только в определенном диапазоне токов, который зависит от диаметра электрода. Сварка в углекислом газе ведется на постоянном токе обратной полярности, Сила тока является одним из основных факторов, определяющих глубину и форму провара, а также производительность расплавления проволоки. Глубина провара при сварке в углекислом газе несколько больше, чем при сварке под флюсом. Это обусловлено, по-видимому, большим давлением дуги в углекислом газе, меньшим гидравлическим давлением жидкого металла, уравновешивающим давлением флюса на жидком металле, а также избыточного давления внутри флюсового пузыря. В результате при сварке в углекислом газе дуга интенсивнее оттесняет металл из-под основания дуги. Род и полярность тока. Сварку в углекислом газе плавящимся электродом производят на постоянном токе обратной полярности. Это объясняется тем, что при прямой полярности процесс сварки характеризуется большим разбрызгиванием даже при сварке значительно меньшими величинами тока.Это приводит к уменьшению глубины провара. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 12 Хотя коэффициент плавления электродной проволоки при сварке на обратной полярности в 1,5-1,8 раза меньше, чем при сварке на прямой полярности, это преимущество в большинстве случаев не удается использовать, так как при сварке на прямой полярности ширина шва значительно меньше, а высота выпуклости больше, чем при сварке на обратной полярности. Кроме того, сварка на прямой полярности характеризуется увеличением окисления элементов и повышением склонности шва к образованию пор. Но в некоторых случаях при сварке угловых швов в соединениях впритык и многопроходных стыковых швов применяют прямую полярность. Напряжение дуги и всего процесса являются важнейшим элементом режима сварки. Особенно велика роль напряжения дуги Uд при сварке в углекислом газе с частыми короткими замыканиями. С повышением Uд увеличивается общая длина дуги и ее внешняя составляющая, а также ширина шва, уменьшается высота усиления и улучшается форма шва (Рисунок 8). Рисунок 8-Зависимость размеров шва коэффициента плавления от диаметра электрода и силы тока при сварке в углекислом газе на обратной полярности. Проволока Св-08Г2С Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 13 Однако одновременно с повышением Uд увеличиваются потери на разбрызгивание и окисление металла. С целью получения хорошей формы провара и внешнего вида шва и небольших потерь на разбрызгивание, а также высокой производительности сварку следует вести на оптимальных напряжениях дуги. Величина их зависит от рода защитного газа, силы сварочного тока, пространственного выполнения сварки, диаметра и состава электрода, динамических свойств источника питания и других факторов. Скорость сварки устанавливается в зависимости от толщины свариваемого металла и с учетом обеспечения хорошего формирования шва. Сварку металла большой толщины лучше выполнять более узкими валиками на большой скорости. При слишком большой скорости сварки (в) конец электрода может выйти из зоны защиты и окисляться на воздухе. Медленная скорость сварки (б) вызывает чрезмерное увеличение сварочной ванны и повышает вероятность образования пор в металле шва (Рисунок 9). а-неподвижный электрод; б-нормальная скорость сварки; в-чрезмерно высокая скорость сварки Рисунок 9-Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты Скорость подачи электродной проволоки связана со сварочным током. Ее устанавливают с таким расчетом, чтобы в процессе сварки не происходило коротких замыканий и обрывов дуги, а протекал устойчивый процесс плавления электрода. Количество расходуемого углекислого газа в значительной степени влияет на качество сварного шва. Необходимое для сварки количество газа зависит от режима сварки и от формы размеров свариваемого изделия. С увеличением расхода газа снижается значения коэффициентов плавления и наплавки, так как при этом столб дуги охлаждается поступающим в зону сварки углекислым газом. Но малый расход газа не удовлетворяет требованиям газовой защиты. Следовательно, расход углекислого газа должен быть минимальным, но достаточным для создания надежной защиты расплавленного металла от окружающей атмосферы. При сварке проволокой диаметром 0,8-1,2 мм объемный расход углекислого газа составляет 610 л/мин, а проволокой диаметром 1,6-2,0 мм 10-20 л/мин. При этом наименьшее количество газа расходуется при сварке тавровых соединений и соединений в «лодочку», при сварке стыковых швов среднее, при сварке угловых соединений наибольшее. Это связано с тем, что условия защиты сварочной ванны в значительной мере зависят от типа соединения и положения шва. На расход углекислого газа существенное влияние оказывает и скорость перемещения дуги. С повышением скорости перемещения дуги расход газа надо увеличить, чтобы улучшить защиту сварочной ванны углекислого газа. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 14 При большой скорости перемещения дуги и недостаточном количестве СО2 сварочная проволока и ванна расплавленного металла не будут иметь нужной защиты. Повышение расхода СО2 при прочих постоянных факторах приводит к некоторому увеличению выгорания раскислителей кремния и марганца и практически не влияет на количество углерода в металле шва. Наклон электрода вдоль шва и положение детали также влияют на форму шва. Обычно сварку выполняют вертикально расположенным электродом, но в отдельных случаях она может производиться с наклоном электрода углом вперед или углом назад по отношению к направлению сварки. При сварке углом вперед жидкий металл подтекает под дугу, толщина его прослойки увеличивается, а глубина проплавления уменьшается. Уменьшается также высота выпуклости шва, но заметно возрастает ширина, что позволяет использовать этот метод при сварке металла небольшой толщины. Кроме того при сварке углом вперед лучше проплавляется свариваемые кромки, что дает возможность производить сварку на повышенных скоростях. При сварке углом назад жидкий металл давлением газов вытесняется из-под дуги, то есть толщина его прослойки под дугой уменьшается, а глубина проплавления увеличивается. Увеличивается также высота выпуклости шва, но значительно уменьшается его ширина. Ввиду глубокого проплавления и недостаточного прогрева свариваемых кромок возможно наплавление основного металла с наплавленным и образованием пористости шва. Учитывая что, данный метод применяют ограниченно, в основном при сварке металла большой толщины на больших скоростях, например при двухдуговой сварке или выполнении кольцевых швов небольшого диаметра (Рисунок 10). а- углом вперед; б- углом назад Рисунок 10-Влияние наклона электрода при сварке на форму шва Вылет электрода. С увеличением вылета электрода ухудшаются устойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание жтдкого металла. Очень малый вылет затрудняет наблюдение за процессом сварки, вызывает частое подгорание газового сопла и токоподводящего контактного наконечника. Кроме вылета электрода необходимо выдерживать определенное расстояние от сопла горелки до поверхности металла, так как с увеличением этого расстояния ухудшается газовая защита зоны сварки и возможно попадание кислорода и азота в расплавленный металл, что приводит к образованию газовых пор. Величину вылета электрода, а также расстояние от сопла горелки до поверхности металла устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 15 а- полка из листов б-стенка из листов Рисунок 11- Схема стыковых соединений балки Рассчитываем режимы сварки стыковых соединений. Принимаем глубину проплавления 𝑆 8 ℎ1 = 2 = 2 = 4 мм ℎ 𝑆 6 2 = = = 3 мм 2 2 Определяем величину сварочного тока необходимую для гарантированного провара 𝐼св =𝑅∗ℎ, где 𝑅=70−110 (1) А коэффициент прапорциональности мм Принимаем R= 100 А/мм 𝐼св1 = 𝑅 ∗ ℎ1 = 100 ∗ 4 = 400 А 𝐼св2 = R * ℎ2 = 100 ∗ 3 = 300 А Определяем диаметр электродной проволоки А √𝐼св 𝑑э = 1,13 , где 𝑖 = 40 − 140 − плотность тока 𝑖 мм2 Принимаем i = 140 А 400 𝑑э1 = 1,13 ∗ √140 = 1,8 dэ2 = 1,13 ∗ √ (2) А мм2 300 А = 1,5 140 мм2 А Принимаем проволоку 𝑑э = 1,4 мм Определяем напряжение дуги 2 (3) √400 = 36 В √1,4 √300 𝑈д2 = 20 + 0,05 ∗ = 20 В √1,4 Скорость полуавтоматической сварки зависит от квалификации сварщика и принимается в пределах от 18 до 30 м/ч. Принимаем 𝑉св1 = 30 м/ч 𝑉св2 = 20 м/ч 𝑈д1 = 20 + 0,05 ∗ Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 16 Расход газа зависит от типа соединения и положения шва в пространстве а для стыкового соединения в нижнем положении принимается в пределах от 8 до 14 л/мин. Таблица 7- Режимы п/авт сварки стыковых соединений в нижнем положении S мм dэ мм 8 6 Кол-во проходов 1,4 1,4 Iсв, А 2 2 400 300 Vc М/ч Uд, В 34 27 30 20 Vп.п М/ч 120 80 Расход газа л/мин Вылет электрода 10 10 12 12 Режимы сварки тавровых соединений подбирают по таблице в зависимости от толщины металла, катета шва и диаметра электрод. а- полки и стенки б- ребер жесткости с полкой и стенкой Рисунок 12-Схемы тавровых соединений двутавровой балки Таблица 8- Режимы сварки тавровых соединений в нижнем положении S мм 3+8 6+8 К Iсв, А dэ 3 5 1,4 1,4 400 300 Vc М/ч Uд, В 22 22 25 20 Vп.п М/ч 120 80 Расход газа л/мин 10 10 Вылет электрода 14 14 2.5 Сборочно-сварочное оборудование и инструменты К оборудованию предъявляются многочисленные и разнообразные требования к сварочному оборудованию, связанные с технологическими особенностями способов сварки, спецификой сварных конструкций различных классов и технико-экономическими особенностями сварочного производства. Наиболее общие требования к сварочному оборудованию: обеспечение высоких качества и производительности технологического процесса, надежности работы и эргономических показателей оборудования, а также рационального расходования материалов и электроэнергии, минимальных затрат на его изготовление. Обеспечение высокого качества сварных соединений (наплавки) требует: точной сборки и фиксации свариваемых соединений в рабочей зоне с учетом особенностей заготовок (значительные допускаемые отклонения от номинальных размеров и форм, возможные заусеницы, задиры, окалина, прилипшие брызги металла) и сварочных деформаций; надежной защиты сварочной ванны от воздействия атмосферы путем подачи в зону сварки защитного газа, флюса, использования самозащитных проволок, вакуумных камер и др.; Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 17 обеспечения заданного положения и ориентации источника нагрева относительно свариваемого соединения с компенсацией случайных отклонений линии соединения от расчетного положения; поддержания заданных значений параметров процесса сварки или изменения их по заданному закону с учетом случайных отклонений параметров соединения, подготовленного под сварку, от номинальных значений; применения прогрессивных сварочных технологий и материалов (форсированные режимы, использование многодуговой и многоэлектродной сварки, ленточных электродов и т. п.). Высокая производительность сварочного процесса и операций по изготовлению сварных конструкций достигается применением прогрессивных сварочных процессов, механизацией, автоматизацией и роботизацией сварочного производства. Автоматизация и роботизация сварки, в свою очередь, являются факторами значительного улучшения качества и стабильности характеристик сварных соединений. Высокая надежность оборудования для сварки достигается путем принятия мер по обеспечению стабильной работы оборудования в условиях характеризующихся высокой температурой вблизи зоны сварки шва, мощным нестационарным магнитным полем, интенсивным световым излучением, разбрызгиванием расплавленного металла, интенсивным выделением пыли и аэрозолей, повышением ресурса работы быстроизнашивающихся элементов, использования современных средств контроля состояния и диагностики и устранения неисправностей за счет быстросменных деталей, блоков и устройств, использование составных частей с высокими показателями надежности, прежде всего, путем максимального применения ранее отработанных технических решений и серийных устройств, унификации и агрегатирования. Высокая надежность оборудования для сварки является одним из важнейших факторов обеспечения требуемого качества сварных соединений и заданной производительности. Обеспечение рационального расходования материалов на изготовление оборудования, электроэнергии, потребляемой при сварку, и сварочных материалов достигается: рациональным построением типоразмерных рядов и выбором оптимальных компоновок сварочного оборудования; повышением КПД источников энергии, уменьшением их размеров и массы; снижением разбрызгивания металла при сварке путем выбора оптимального состава и расхода защитных газов, состава флюса и способов его подачи в зону сварки и уборки после сварки. Обеспечение высоких эргономических показателей оборудования для сварки достигается путем: улучшения санитарных условий работы (отсос аэрозолей и пыли, охлаждение горелок, защита персонала от светового излучения); механизация и автоматизация сварочных и вспомогательных работ; обеспечения безопасности труда; учета требований инженерной психологии при разработке средств управления и контроля за работой сварочного оборудования, являются важным фактором повышения качества сварных соединений, производительности и надежности сварного оборудования. Обеспечение минимальной стоимости оборудования и затрат на его техническое обслуживание достигается путем: минимизации расхода материалов на сварочное оборудование и трудоемкость его изготовления; выбором или созданием оборудования с оптимальным набором функций для выполнения определенных задач (без избыточности): максимальным применением серийно выпускаемого оборудования; унификацией и агрегатированием сварочного оборудования. Для изготовления двутавровой балки необходимо следующее оборудование: полуавтомат для сварки в среде углекислого газа с комплектом газовой аппаратуры и Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 18 источником питания, сборочный портал и оборудование для установки балки при сварке поясных швов. К источникам питания предъявляются требования, связанные с особенностями дуги как нагрузки источника питания и ее функциями как средств осуществления тех или иных видов дуговой сварки. Источники питания должны: - иметь достаточное напряжение холостого хода для легкого зажигания и устойчивого горения дуги, но из соображений безопасности не более 70В - для источников переменного тока и не более 90В - для источников постоянного тока; - обладать достаточной мощностью и обеспечивать нормальный процесс сварки в любом диапазоне сварочных токов; - иметь устройство для плавного регулирования сварочного тока или вторичного напряжения; - создавать внешние характеристики, соответствующие применяемому виду сварки; - не создавать радиопомех и шума выше уровня допустимых норм; - иметь отдельный болт для заземления, расположенный в доступном месте корпуса; Сварочные выпрямители представляют собой устройство предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Они состоят из следующих основных узлов; силового трансформатора для понижения напряжения сети до необходимого напряжения холостого хода источника, блока полупроводниковых элементов для выпрямления переменного тока, стабилизирующего дросселя для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Выпрямительный блок представляет собой набор полупроводниковых элементов, включённых по определённой схеме. Особенность полупроводниковых элементов заключается в том, что они проводят ток только в одном направлении, в результате чего сила тока становится постоянной. Такие элементы обладают вентильным эффектом пропускающим ток только в одном на правлении их называют полупроводниковыми. Для изготовления двутавровой балки используют выпрямитель ВДГ-601 характеристики которых указаны в таблице 9. Таблица 9- Технические характеристики сварочного выпрямителя ВДГ-601. Параметры Значения Вид вольт-амперной характеристики Жёсткая Номинальный сварочный ток, А 630 Диапазон регулировки силы тока, А 100…630 Напряжение холостого ход, В 90 Режимы работы ПВ, % 60 Потребляемая мощность, Кв А 69 Масса, кг 595 Сварочный выпрямитель ВДГ–601 (рис) предназначен для однопостовой механизированной сварки в среде углекислого газа на форсированных режимх (Рисунок). КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 19 1 - Кнопка Пуск;2 - Кнопка Стоп; 3 - Блок управления полуавтоматом; 4 - Регулятор напряжения; 5 - Переключатель режимов сварки и места регулирования; 6 -переключатель индуктивности сварочной цепи; 7 -Амперметр; 8 - Вольтметр; 9 - Местное включение сварочного напряжения; 10 - Регулятор напряжения; 11 - Включение питания цепей управления полуавтоматом; 12 - Предохранители- 13-15. Рисунок 13 - Сварочный выпрямитель ВДГ 601. Выпрямитель имеет трехфазный трансформатор, силовой выпрямительный блок на тиристорах, собранных на шестифазной схеме, дроссель в сварочной цепи, блок управления тиристорами, блок управления сварочным полуавтоматом, подогреватель газа, пускорегулирующую и защитную аппаратуру. Для подключения выпрямителя к сети и подключения сварочных проводов имеются специальные зажимы. Силовой сварочный трансформатор стержневого типа, трехфазный. Первичная и вторичная обмотки расположены концентрически на стержнях магнитопровода. Силовой выпрямительный блок состоит из шести тиристоров. Плавное регулирование сварочного напряжения осуществляется резисторами, расположенными на блоке управления (местное управление), или с пульта управления полуавтоматом (дистанционное управление). Выпрямитель имеют жесткую внешнюю характеристику. Рисунок 14 - Вольтамперные характеристики выпрямителя ВДГ-601 При механизированной сварке используют специальные сварочные аппараты, обеспечивающие механизированную подачу сварочной проволоки, а перемещение дуги вдоль оси шва выполняется вручную. Такие аппараты получили название полуавтоматов для дуговой сварки. Полуавтоматы классифицируют по разным признакам: КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 20 по способу защиты сварочной зоны – для сварки под флюсом, в среде защитных газов, открытой дугой способу регулирования дуги ( в основном применяют полуавтоматы с саморегулированием дуги) виду применяемой проволоки – сплошной, порошковой или комбинированной способу подачи проволоки – толкающего, тянущего и комбинированного типа конструктивному исполнению – со стационарным, передвижным и переносным подающим устройством. При изготовлении балки используют полуавтомат для сварки в углекислом газе толкающего типа схема которого показана на рисунке. 1-держатель; 2-шланг; 3-подающий механизм; 4кассета; 5-блок управления Рисунок 15 - Схема полуавтомата для дуговой сварки Для сварки двутавровой балки выбираю полуавтомат ПДГО-512 «Урал» технические характеристики которого указаны в таблице Таблица 10- Технические характеристики ПДГО – 512 «Урал» Параметры Значения Номинальный сварочный ток (ПВ-60% 500 А при цикле сварки 10 мин) Напряжение питания 36 В/50 Гц или 50 В Диаметр используемой проволоки 0,8…3,2 мм Габариты 585х215х495 мм Масса (без кассеты и проволоки) 16 кг Диапазон настройки параметров блока управления Скорость подачи проволоки 0,7…16,6 (через 0,1) м/мин Длительность продувки газа после 1….25 (через 1) сек сварки Дискретность дистанционной 0,2 В подстройки напряжения, не более Длительность заварки кратеров 0,5 (через 0,5) сек Длительность сварки точки 0…25 (через 1) сек Полуавтомат оснащен четырёхроликовым механизмом подачи проволоки с электродвигателем мощностью 90Вт, евроразъёмом типа К2-2, кассетодержателем под еврокассету диаметром 300мм для сварочной проволоки, клапаном включения подачи газа, разъемом питания подогревателя газа (-36В), цифровым блоком управления процессом сварки (БУСП). Наличие специального канала обратной связи по напряжению сварочной дуги позволяет устранить неопределённость, связанную с падением Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 21 напряжения в сварочных кабелях. Специальный потенциальный провод с латунной струбциной для подключения к свариваемому изделию входит в комплект полуавтомата. Особенностью полуавтомата ПДГО-512 «Урал» является способность обеспечивать автоматическую заварку кратера с гарантированным предотвращением явления приваривания проволоки к затвердевающей сварочной ванне при завершении сварки. Процесс подачи электродной проволоки, защитного газа и сварочного напряжения запрограммирован в микроконтроллере БУСП полуавтомата и инициируется кнопкой на горелке. Рисунок 9 – полуавтомат ПДГО-512 «Урал» Блок управления полуавтомата обеспечивает: плавную настройку и стабилизацию установленной скорости подачи проволоки; дистанционное включение, отключение и регулирование напряжения сварочного источника; выбор режима работы кнопки горелки в зависимости от способа сварки; замедленную скорость подачи проволоки до момента контакта со свариваемым изделием и последующее плавное нарастание скорости подачи до установленной скорости («мягкий старт»); Настройку длительности процесса заварки кратера; Настройку длительности сварки точки при точечном режиме сварки; Защиту двигателя при перегрузках; Установку необходимого начального вылета проволоки кратковременными нажатиями кнопки горелки; Использование таймера обратного отсчета во время установки расхода газа; Сохранение выбранных настроек в памяти Для сварки двутавровой балки используется горелка с газовым охлаждением SB600G – S. Характеристики которой указаны в таблице. Таблица 11- Технические данные горелки SB600G-S Параметры Значения Сварочный ток, А 600 Рабочий цикл, % 35 Диаметр проволоки, мм 1,2-2,0 стальная Длина шлангов 3м, 4м, 5м Рукоятка Standart Горелка с газовым охлаждением предназначена для сварки на токах до 600 А не только стальной, но и порошковой проволокой. Сверхмощный, но гибкий кабель обеспечивает износостойкость и красоту в эксплуатации (Рисунок). Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 22 Рисунок 10 – Сварочная горелка SB600G – S Механизм подачи электродной проволоки: обычно состоит из электродвигателя, редуктора и системы подающих и прижимных роликов. Электродвигатель с редуктором обеспечивает вращение подающего ролика, проталкивающего электродную проволоку по гибкому полому кабелю в зону сварки. Они также позволяют настраивать скорость подачи проволоки и поддерживать ее постоянной в процессе сварки. В качестве привода в этих механизмах могут использоваться электродвигатели как переменного, так и постоянного тока. Скорости подачи электродной проволоки могут изменяться ступенчато с помощью сменных шестерней или сменных подающих роликов, а также плавным регулированием числа оборотов электродвигателя постоянного тока. Для подачи электродных проволок различных типов (сплошного сечения, порошковой) и диаметров применяют механизм подачи с одной или двумя парами подающих роликов. Гибкие шланги предназначены для подачи электродной проволоки, сварочного тока, защитного газа, а иногда и охлаждающей воды к горелке. В шлангах типа токоведущая часть набрана из нескольких медных оплеток, натянутых на стальную спираль, внутри которой помещена сменная спираль для подачи электродной проволоки. Токоведущая часть, провода управления от пусковой кнопки, а также газовая трубка для защитного газа помещены в общий резиновый рукав. Составной шланг состоит из канала типа КН для подачи проволоки, токоведущей части, изготавливаемой из сварочного кабеля типа ПРГ, провод управления от пусковой кнопки и газовой трубки (иногда применяют совмещенные токогазопроводы). Все эти элементы соединены гибкими хомутами - стяжками, расположенными друг от друга на расстоянии 200мм по длине. Такие составные шланги по сравнению с монолитными более гибкие и облегчают работу с полуавтоматом. При работе больших сварочных токов применяют водяное охлаждение горелки (в этом случае в составной шланг входят и шланги для воды). Рисунок 11 –Схема специального шлангового провода Внутри провода для направления проволоки расположена спираль 1, изолированная от токоведущей части 2 бензостойкой изоляцией. Вместе с токоподводящей частью помещаются изолированные проводники 3 цепей управления. Провод заключён в хлопчатобумажную оплётку 4 и покрыт резиновой изоляцией 5. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 23 Применяются и составные шланги, состоящие из нескольких трубок и проводов для подачи токов, газа и воды, собранных в общий жгут. Подающие ролики предназначены для проталкивания электродной проволоки внутрь шлангового провода. Их изготавливают из легированных сталей и закаливают. Для лучшего сцепления с проволокой на поверхности подающего ролика делают канавку или тупую мелкую насечку (с шагом 0,8мм); поверхность прижимного ролика гладкая. Для подачи порошковых проволок механизм подачи содержит две пары роликов с канавками (все ролики ведущие). В комплект оборудования для сварки в защитных газах входит газовая аппаратура к ней относится: баллоны для хранения газов, газовые редукторы, подогреватели и осушители газа, расходомеры. Для транспортировки и хранения углекислого газа используют стенд баллон емкостью 403 м2 характеристики которого указаны в таблице. Таблица 12 – Технические характеристики баллона Параметры Значения Ёмкость баллона, л 100 и 150 Толщина стенки, мм 5,2 Длина корпуса, мм 1340 Наружный диаметр, мм 219 Масса, кг 43 Баллоны (Рисунок) представляет собой цельнотянутый стальной сосуд 1. колпак 2. вентиль 3. горловина 4. корпус 5. стальной башмак.S толщина стенки, D диаметр, L высота. Рисунок 12 – Стальной газовый баллон. Верхняя часть баллона имеет горловину, в которую на резьбе устанавливают запорный вентиль с боковым выпускным штуцером. Если баллон находится в нерабочем состоянии, то на штуцер устанавливают заглушку. Для защитных газов вентиля от повреждения устанавливают металлический и пластмассовый колпак Редукторы предназначены для понижения давления газа, поступающего в него из баллона или распределительного трубопровода, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления. Давление газа в баллоне показывает манометр высокого давления. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 24 1.Накидная гайка; 2,8. Манометры; 3. Мембрана; 4. Регулировочный винт; 5,15. Пружина; 6. Игла; 7. Камера низкого давления; 9,13. Калибровочное отверстие; 10. Канал; 11,16. Запорные клапаны; 12. Штуцер; 14. Предохранительный клапан;17. Седло; 18. Подогреватель газа. Рисунок 13 – Схема газового редуктора Y-30 Газ проходит через приоткрытый пружиной клапан и поступает в камеру низкого давления. При прохождении через клапан газ преодолевает значительное сопротивление, в результате чего давление за клапаном, т.е. в камере низкого давления, снижается. Это давление показывает манометр низкого давления. Из камеры низкого давления защитный газ через вентиль направляется в сварочную головку (держатель). Регулирование рабочего давления защитного газа производится следующим образом. При ввертывании регулировочного винта сжимаются пружины, открывается клапан и давление в камере низкого давления повышается. Чем больше открыт клапан, тем большее количество аза будет проходить через его и тем выше будет рабочее давление газа. При вывертывании винта, наоборот, Клапан прикрывается и давление газа в камере уменьшается. Подогреватель предназначен для подогрева углекислого газа, поступающего из баллона в редуктор, с целью предотвращения замерзания редуктора. При большом расходе углекислого газа (вследствие поглощения теплоты при испарении жидкого углекислого газа) температура газа понижается, что может привести к замерзанию имеющейся в нём влаги и закупорке каналов редуктора. 1.Корпус; 2. Кожух;3. Змеевик; 4. Теплоизоляция;5.Нагревательный элемент; 6.накидная гайка; 7.Зажимы. Рисунок 14 - Подогреватель. Подогреватель используют только при сварке в углекислом газе. Он состоит из корпуса, трубки-змеевика, по которой проходит углекислый газ, кожуха, теплоизоляции, и нагревательного элемента из хромоникелевой проволоки, расположенного внутри змеевика. Подогреватель крепят к баллону накидной гайкой 6. Питание его осуществляется постоянным током напряжением 36В. Провода от шкафа управления присоединяют к зажимам. Осушитель, применяемый при использовании влажного углекислого газа для поглощения из него влаги, может быть высокого и низкого давления. Осушитель высокого давления устанавливают перед понижающим редуктором. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 25 Он имеет малые размеры и требует частой замены влагопоглотителя, что неудобно в работе. Осушитель низкого давления (Рисунок15), имеющий значительные размеры, устанавливают после понижающего редуктора. 1.Камера; 2.Решётки;3.Поглотители Рисунок 15- Осушитель углекислого газа низкого давления Он не требует частой замены влагопоглотителя. Осушители низкого давления целесообразно применять главным образом при централизованной газовой разводке. В качестве влагопоглотителя используют силикагель или алюмогликоль, реже - медный купорос и хлористый кальций. Силикагель и медный купорос, насыщенный влагой, поддаются восстановлению путем прокаливания при температуре 250-3000С Расходомеры предназначены для измерения расхода защитного газа. Они могут быть поплавкового и дроссельного типов. Расходомер поплавкового типа ротаметр (рисунок 16) состоит из стеклянной трубки с коническим отверстием. Трубка располагается вертикально широким концом отверстия вверх. Внутри трубки находится легкий поплавок. При прохождении снизу вверх газ будет поднимать поплавок до тех пор, пока зазор между ним и стеклянной трубкой не достигнет величины, при которой струи газа уравновешивают массу поплавка. шкалой, тарированной по расходу воздуха. Для пересчета на расход защитного газа пользуются графиками. Рисунок 16 – Устройство (а) и общий вид (б) поплавкового ротаметра PC-3; Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 26 Расходомер дроссельного типа построен на принципе измерения перепада давления на участках до и после дросселирующей диафрагмы, который зависит от расхода газа и замеряется манометрами. О примерном расходе зашитого газа можно судить по показанию манометра низкого давления газового редуктора. Для этого на выходе редуктора устанавливают дросселирующую шайбу (дюзу) с небольшим калиброванным отверстием. Скорость истечения газа через это отверстие, а следовательно, и расход газа будут пропорциональны давлению газа в рабочей камере. Этот принцип использован в редукторе У-30, где манометр показывает непосредственно расход газа, а не давление в рабочей камере. С этой целью редуктор снабжен двумя дюзами с калиброванными отверстиями разных диаметров. Поворотом корпуса клапана предельного давления против соответствующей дюзы устанавливают канал, каждому положению которого соответствует деление шкалы на манометре. В сварных конструкциях швы занимают самое разнообразное положение в пространстве. Наиболее благоприятным для сварки является нижнее положение «в лодочку». В процессе сварки необходимо неоднократно поворачивать изделие. Периодически повороты требуются также при сборке сварных узлов, контроле и отделке сварных швов и соединений. При автоматической и ручной дуговой сварке кольцевых швов, а также наплавки цилиндрических изделий, изделие вращают со скоростью сварки или наплавки. Все это вызвано потребностью в механизмах, обеспечивающих быструю установку изделия в удобное положение для проведения сварочных или иных операций и для вращения изделий со сварочной скоростью, которые образуют группу механического оборудования для установки и поворота свариваемых изделий. Для установки балки в удобное для сварки положение используется кантователь с гидродомкратами, характеристики которого указаны в таблице 13. Таблица 14 – Технические данные кантователя с гидродамкратами. Параметры Значение Грузоподъемность, Т 12 Наибольшие размеры изделий, мм 40000×2000×2000 Угол поворота, град 3600 Габаритные размеры кантователя, мм 3210×2000×360 Масса, кг 5500 Кантователь с гидродомкратами (Рисунок 17) состоит из двух подъемных крыльев, несущей рамы с двумя колесными парами холостой и приводной, двух гидроцилиндров и гидропровода. Подъемные крылья могут поворачиваться раздельно или одновременно на 90 градусов. Для одновременного поворота крыльев запирают замок с гидроцилиндром, размещенным внутри рамы и образуют прямой угол. Кантователь передвигается по рельсовому пути с помощью гидродвигателя. Управление кантователем дистанционное с выносного пульта. Рядом с кантователем устанавливают стеллажи, уровни которых на 30 мм выше уровня крыльев в горизонтальном положении; таким образом, кантователь в исходном положении может свободно передвигаться под изделием, лежащим на стеллажах. Для поворота изделия направо поднимается правое крыло и кантователь подъезжает вплотную к изделию. Затем крылья запирают замком и оба одновременно поворачивают на 90 градусов направо вместе с изделием. Для поворота на больший угол (180, 270 и т.д.) кантователь устанавливается в исходном положение (оба крыла опускаются), проезжают под изделием (в сторону поворота) и цикл повторяется. Поворот в левую сторону происходит аналогично. Для транспортировки изделие распологают под углом 450 (как и для сварки в «лодочку»). КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 27 При этом нижняя точка изделия вместе с вершиной угла, образуемого крыльями, поднимается над стеллажном на несколько десятков миллиметров, и изделие свободно устанавливается на место. а) исходное положение; б, в ,г) положение при кантовке Рисунок 17 – Схема передвижного кантователя с гидродомкратами. Рядом с кантователем устанавливают стеллажи, уровни которых на 30 мм выше уровня крыльев в горизонтальном положении; таким образом, кантователь в исходном положении (рисунок 19,а) может свободно передвигаться под изделием, лежащим на стеллажах. Для поворота изделия направо поднимается правое крыло и кантователь подъезжает вплотную к изделию (рисунок 19,б). Затем крылья запирают замком и оба одновременно поворачивают на 900 направо вместе с изделием (рисунок 19,в). Для поворота на больший угол (1800, 2700 и т.д.) кантователь устанавливается в исходное положение (оба крыла опускаются), проезжают под изделием (в сторону поворота) и цикл повторяется. Поворот в левую сторону происходит аналогично. Для транспортировки изделие располагают под углом 450 (как и для сварки «в лодочку», рисунок 19,г). При этом нижняя точка изделия вместе с вершиной угла, образуемого крыльями, поднимается над стеллажом на несколько десятков миллиметров, и изделие свободно устанавливается на место. 2.6 Контроль качества Качество - это совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначение. Контроль качества продукции- это проверка соответствия показателей качества установленным требованиям. В сварочном производстве в процессе сварки в металле шва и околошовной зоны могут возникать различные отклонения от установленных норм и технологических требований, приводящие к ухудшению работоспособности сварных конструкций и снижению их эксплуатационной надежности, такие отклонения называются дефектами. В сварочном производстве выделяют три типа дефектов: КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 28 дефекты подготовки и сборки изделий под сварку; дефекты формы шва; наружные и внутренние дефекты Дефекты подготовки и сборки. Характерными дефектами этого типа для сварки плавлением является неправильный угол скоса разделки, слишком большое или слишком малое притупление по длине стыкуемых кромок, непостоянство зазора по длине стыкуемых элементов, слишком большой зазор, загрязнение кромок. Эти дефекты могут появиться из-за неисправности станочного оборудования, на котором обрабатывались заготовки, из-за плохого качества основного металла и из-за низкой квалификации слесарей – сборщиков, ведущих подготовку. Дефекты формы шва. Форма и размеры сварных швов указываются на чертеже, регламентируются стандартами и техническими условиями. Размеры швов зависят от толщины металла и условия эксплуатации конструкции. При сварке плавлением могут появиться следующие дефекты шва: неравномерная ширина шва, она образуется при неправильных движениях электрода, зависящих от зрительно-двигательной координации (Рисунок 18 а). Кроме того, из-за отклонений заданного зазора при сборке. Неравномерное усиление шва, которые характеризуется местными буграми и седловинами; этот дефект при ручной дуговой сварке, получается, из-за низкой квалификации сварщика; при автоматической сварке такие дефекты встречаются редко и появляются из-за неполадок в механизмах подачи проволоки или перемещения каретки (Рисунок 18 в). а – неравномерная ширина шва при ручной и полуавтоматической сварке; б – то же, при автоматической сварке; в – неравномерное усиление – бугры и седловины. Рисунок 18 – Дефекты формы шва. Наружные дефекты. К ним относят; наплывы, подрезы, незаплавленые кратеры, прожоги. Наплывы образуются в результате стекания расплавленного металла электрода на нерасплавленный основной металл или ранее выполненный валик без сплавления с ним ( Рис. 18). Наплывы могут быть местными, в виде отдельных зон, а также значительными по длине. Наплывы возникают из-за чрезмерной силы тока при длинной дуге и большой скорости сварки неудобного наклона плоскости, на которую накладывают сварной шов (вертикальное, потолочное); увеличенного наклона плоскости, на которую накладывают сварной шов, выполнения вертикальных швов снизу-вверх и недостаточного опыта сварщика. Наплывы проявляются в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость конструкции. Причиной этого дефекта может стать пониженное напряжение дуги, наличие окалины на свариваемых кромках, медленная сварка, когда появляются излишки расплавленного присадочного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При сварке Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 29 кольцевых поворотных стыков наплывы могут возникать расположении электрода относительно оси шва. Наплывы большой протяженности недопустимы. при неправильном а – в тавровом соединении; б – в стыковом соединении Рисунок 19 – Схема наплывов. Подрез дефект, наиболее часто встречающийся при сварке (Рис. 19). Он выражен в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. В результате подреза происходит местное уменьшение толщины основного металла, что приводит к снижению прочности. Особенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжением. Подрез возникаем обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполнения канавки. Рисунок 20 – Схема подреза; Незаплавленный кратер (Рис. 20) – дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины. Кратера обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто являются причиной начала развития трещин и поэтому недопустимы. Их зачищают и заваривают. Рисунок 21 – Схема незаплавленного кратера. КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 30 Прожог (Рис. 21) – сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Проявляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве, которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва. Причинами прожога могут стать – завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита. Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки. Рисунок 21 – Схема прожога. Внутренние дефекты. К ним относят: поры, непровары, трещины. Поры – это полости округлой формы, заполненной газом. Они образуются в результате загрязнения кромок свариваемого металла, недостаточной защиты шва, из-за слишком большой дуги или скорости сварки. При сварке в среде углекислого газа на больших токах могут образоваться сквозные поры, которые называются свищи. Размеры пор колеблются от 0,1 до 2,0 мм в диаметре. Поры, выходящие на поверхность, могут быть и больших размеров. Равномерная пористость (Рис. 22 а) обычно возникает при постоянно действующих факторах: загрязненности основного металла по свариваемым поверхностям (ржавчина, масло). Скопление пор (Рис. 21 б) образуется при местных загрязнениях или при отклонениях от установленного режима сварки, а также при сварке в начале шва, при обрыве дуги или при случайных изменениях ее длины. Цепочки пор (Рис. 21 в) образуются в условиях, когда газообразные продукты проникают в металл по оси шва на всем его протяжении (при сварке по ржавчине, при подсосе воздуха через зазор между кромками, при подварке корня шва некачественными электродами). Одиночные поры возникают за счет действия случайных факторов (колебания напряжения в сети). Предотвратить появление пор позволяет ряд мероприятий технологического характера: обоснованный выбор электродов; прокалка их перед сваркой; осуществление поперечных колебаний электрода в процессе сварки; применение рекомендуемой силы сварочного тока. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 31 Рисунок 22 – Схема пористости в наплавленном металле шва. Непровар (Рис. 23) – местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между основным и наплавленным металлом или отдельными слоями шва многослойной сварке. Причинами непровара являются некачественная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, недостаточная сила тока). В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединений до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%. Поэтому если непровар превышает допустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой. в корне шва; в двухстороннем шве Рисунок 23 – Схема непроваров. Трещины (Рис. 24) – это частичное местное разрушение сварного соединения. Трещины могут располагаться в сварном шве и околошовной зоне. Они бывают горячие и холодные. Трещины это самый опасный из всех дефектов. Образованию трещин способствует следующие факторы: а) сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях; б) высокая скорость охлаждения при сварке среднеуглеродистых сталей, склонных к закалке; в) применение высокоуглеродистой проволоки при автоматической сварке легированных сталей; г) выполнение сварочных работ при низких температурах. а – в наплавленном металле; б – в зонах сплавления и термического влияния. Рисунок 24 – Схема трещин в сварных швах и соединениях. Горячие трещины – это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва или околошовной зоны, возникающий в твердо-жидком состоянии в процессе Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 32 кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии, в сталях они образуются при температурах, превышающих 10000С. Холодные трещины – меж или транскристаллические разрушения сварных соединений, образующихся в металле при остывании до относительно невысоких температур (как правило, 2000С). Холодные трещины в шве и переходной зоне могут быть расположены под любым углом к шву. Дефекты выявляются различными методами контроля. По воздействию на материал изделия различают разрушающие (РК) и не разрушающие (НР) методы контроля. Разрушающие испытания, которые проводят на образцах-свидетелях, моделях или образцах изделий, предназначены для определения характера, места расположения и размеров дефектов, их влияния на работоспособность сварных соединений. К разрушающим методам относятся разрыв образцов или испытания на удар или изгиб одной из деталей партии. В этом случае дается конкретная количественная оценка прочности. Кроме того, к разрушающим методам относятся засверливание швов в определенных местах и проверка химического состава. При неразрушающих испытаниях оценка качества проводится приблизительно, но при это выявляются многие внутренние дефекты шва. Обобщенная схема НР – контроля (Рис. 25) включает: генерирующий и приемный преобразователь, через которые сигналы о качестве объекта контроля поступают на индикаторное устройство. С индикатора снимают данные для принятия решения о дефектности объекта путем визуального наблюдения (или с записью). г – генерирующий преобразователь; п – приемный преобразователь; и – индикаторное устройство. Рисунок 25 – Схема неразрушающего контроля. При радиографировании сварного соединения соблюдают такую последовательность выполнения операций: выбирают источник излучения; выбирают радиографическую пленку и определяют схему просвечивания; просвечивание; фотообработка и расшифровка снимков, и оформление результатов контроля; Выбор источника обуславливается технической целесообразностью и экономической эффективностью. Основными факторами, определяющими выбор источника, являются плотность и толщина металла. В цеховых условиях чаще используют рентгенографию. Гаммография чаще используется при контроле сварных соединений расположенных в труднодоступных местах, а так же в монтажных и полевых условиях. Радиографическую пленку выбирают в зависимости от толщины и плотности материала контролируемого объекта, а так же в зависимости от требуемой прочности и чувствительности контроля. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 33 Пленка РТ – 1 – используется для контроля сварных соединений больших толщин, так как обладает высокой контрастностью и чувствительностью и излучению. Пленка РТ – 2 – применяют при просвечивании детали различной толщины при этом время просвечивания по сравнению с другими наименьшее. Пленка РТ – 3 и РТ – 4 – используется для контроля изделий из алюминеевых сплавов и черных металлов небольшой толщины (5 мм). Пленка РТ – 5 – применяется для контроля ответственных конструкций, эта пленка обладает высокой контрастностью и позволяет выявить даже незначительные дефекты, но она имеет невысокую чувствительность к излучению, поэтому время контроля увеличивается. Для контроля двутавровой балки из стали марки Св – 08Г2С применяют пленку РТ – 5 характеристики которой указаны в таблице 15. Таблица 15 – Характеристика радиографических пленок. Тип Чувствительность, мм Коэффициент контрастности Разрешающая пленки способность, мм РТ - 5 3-5 3,5 140-180 Рисунок 26 – Схема просвечивания Подготовка объекта к просвечиванию. Перед контролем, изделие должно быть тщательно осмотрено и очищено от брызг и различных загрязнений, наружные дефекты имеют крупную чешуйчатость, то нужно зачистить его с плавным переходом к основному металлу. Сварное соединение разбивают на участки контроля, которые маркируют для того, чтобы после просвечивания можно было установить место дефекта. Пленка должна маркироваться в том же порядке. Просвечивание изделия. Источник нужно установить так, чтобы во время просвечивания он не мог сдвинуться с места, иначе изображение на пленке будет размыто. Для контроля двутавровой балки я выбираю аппарат кабельного типа РУП 150-10. Характеристики которого указаны в таблице 16. Таблица 16 – Характеристики рентгеновских аппаратов Тип аппарата Напряжение на трубке , кВ Ток трубки, мА Размер фокусного пятна, мм Масса аппарата, кг Толщина просвечиваемой стали, мм РУП – 150-10 35-100 10 5 670 45 (две трубки) Рентгеновские аппараты. В общем виде рентгеновский аппарат состоит из рентгеновской трубки в защитном кожухе, высоковольтного генератора и пульта управления. Высоковольтный генератор состоит из высоковольтного трансформатора, трансформатора накала трубки и выпрямителя. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 34 В пульт управления обычно входят: Автотрансформатор, регулятор напряжения и тока, измерительные приборы, сигнальная система и система управления. Фотообработка снимков. Процесс фотообработки пленки включает следующие операции: проявление, промежуточную промывку, фиксирование изображения, промывку в непроточной воде, окончательную промывку и сушку пленки. Расшифровка снимков — наиболее ответственный этап в проведении работ по фотообработке. Задача расшифровщика заключается в выявлении дефектов, установлении их видов и размеров. При измерении размеров изображений дефектов до 1,5 мм рекомендуется применять измерительную лупу (ГОСТ 25706 — 83), свыше 1,5 мм — прозрачную измерительную линейку. При расшифровке снимков необходимо отличить дефекты, вызванные плохим качеством пленки или неправильным обращением с нею в процессе фотообработки, от дефектов контролируемого материала. В сомнительных случаях контролируемый материал подвергают повторному просвечиванию. Заключение о качестве проконтролированного сварного соединения дается в соответствии с техническими условиями (ТУ) на изготовление и приемку изделия. Причем оценку качества изделия производят только по сухому снимку, если он отвечает следующим требованиям (ГОСТ 7512 — 82): на рентгенограмме четко видно изображение сварного соединения с усилением шва по всей длине снимка; на снимке нет пятен, царапин, отпечатков пальцев, подтеков от плохой промывки пленки и неправильного обращения с ней; на снимке видны изображения эталонов. В противном случае производят повторное просвечивание. Оформление результатов контроля. Для сокращения записи результатов контроля применяют сокращенные обозначения обнаруженных на снимке дефектов: Т — трещины; Н — непровар; П — поры; Ш — шлаковые включения; В — вольфрамовые включения; Пд — подрез; См — смещение кромок; Р — разностенность; О — ослабление корня шва. По характеру распределения дефекты объединяют в следующие группы: отдельные дефекты, цепочка дефектов, скопление дефектов. К цепочке относят расположенные на одной линии дефекты в количестве не менее трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефекта или меньше. К скоплению дефектов относят кучно расположенные дефекты в количестве не менее трех с расстоянием между ними, равным трехкратной величине дефекта или меньше. Размером дефекта считают наибольший линейный размер изображения его на снимке в миллиметрах. При наличии группы дефектов разных размеров одного вида указывают средний или преобладающий размер дефекта в группе, а также общее число дефектов. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 35 3 Организационно – экономическая часть 3.1 Эффективность сварки в среде углекислого газа Экономический эффект от применения сварки в углекислом газе существенно зависит от толщины свариваемого металла, типоразмера соединения, расположения шва в пространстве, диаметра электродной проволоки и режимов сварки. Себестоимость 1 кг наплавленного металла при сварке в углекислом газе всегда ниже, чем при газовой и ручной дуговой сварке. Несколько более высокая себестоимость сварки порошковой проволоки обусловлена более высокой стоимостью проволоки. При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8 – 1,14 мм изделий из стали толщиной до 4,0 мм во всех пространственных положениях и толщиной 4 – 6 мм в вертикальном и потолочном положениях выработка на средних режимах на автоматах в 2 – 5 раз выше, а на полуавтоматах в 1,8 – 3 мм раза выше, чем при ручной дуговой сварке. При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8 – 1,4 мм вертикальных и потолочных швов на стали толщиной 8 мм и более и в нижнем положении толщиной более 10 мм проволокой диаметром 1,4 – 2,5 мм производительность в 1,5 – 2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварки. Производительность сварки в углекислом газе проволокой диаметром 1,4 – 2,5 мм стали толщиной 5 – 10 мм в нижнем положении зависит от характера изделия, типоразмера соединения, качества сборки, организации работ и других факторов. При этом производительность только в 1,1 – 1,8 мм раза выше, чем вручную. Анализ общего времени, затрачиваемого на сварку, а также структуры себестоимости позволяет наметить пути повышения производительности сварки. Коэффициент наплавки при сварке в углекислом газе выше, чем при сварке под флюсом. При сварке постоянным токе прямой полярности этот коэффициент в 1,5 – 1,8 мм раза выше, чем при обратной полярности. Процесс сварки отличается высокой производительностью, достигающей 18 кг/ч наплавленного металла. Скорость сварки достигает 60 м/ч. Производительность сварки в углекислом газе в 1,5 – 4 раза выше, чем производительность ручной сварки покрытыми электродами, и в 1,5 раза выше, чем при сварке под флюсом. Стоимость наплавки 1 кг металла при сварке в углекислом газе в 2 – 2,5 раза меньше, чем при ручной сварке, и на 10 – 20 % меньше, чем при автоматической сварке под флюсом. Как видео на (Рисунке 27), наибольшая доля затрат при сварке в углекислом газе и вручную приходится на зарплату и материалы. Поэтому для дальнейшего повышения эффективности сварки в углекислом газе необходимо в первую очередь снижать расходы на зарплату и материалы, например, уменьшение сечения разделки и катетов шва, уменьшение разбрызгивания, экономии газа и снижения стоимости, улучшения использования рабочего времени. Так во всех случаях необходимо повышать качество сборки, улучшать организацию сварочных работ, обслуживания и ремонта аппаратов. Необходимо также устройство централизованной намотки проволоки в кассеты, централизованного питания газом и током. Рисунок 27 – Структура себестоимости 1 м шва при сварке в углекислом газе при ручной дуговой сварке (б) средние данные. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 36 3.2 Охрана труда и пожарная безопасность Охрана труда – это комплекс технических и организационных мероприятий, направленных на создание безопасных условий труда работающих. Охрана труда прежде всего предусматривает предотвращение производственного травматизма. Основой улучшения условий труда являются новые методы производства, новая техника, комплексная механизация и автоматизация производства. Трудовым законодательством предусмотрен ряд льгот для рабочих – сварщиков. К сварочным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальную подготовку и проверку теоретических знаний, практических навыков, знаний инструкций по технике безопасности. Продолжительность рабочего дня сварщика, работающего внутри замкнутых сосудов, - 6 ч. Сварщикам ежегодно предоставляется дополнительный отпуск в зависимости от условий работы. Им выдаются спецодежда, защитные щитки и маски. При тяжелых и вредных работах сварщики получают специальное питание. Обязанность создания нормальных условий труда сварщикам непосредственно на производственных участках и рабочих местах возлагается на мастеров и начальников участков. Организация каждого рабочего мечта должна обеспечивать безопасное выполнение работ. Рабочие места должны быть оборудованы различного рода ограждениями, защитными и предохранительными устройствами и приспособлениями. При правильно организованном производстве, обеспечении условий охраны труда и соблюдении правил техники безопасности и производственной санитарии сварка не представляет собой особо вредного и опасного технологического процесса. Однако для создания безопасных условий работы сварщиков необходимо учитывать кроме общих положений техники безопасности на производстве также и особенности выполнения различных сварочных работ. Такими особенностями являются возможные поражения электрическим током, отравления вредными газами и парами, ожоги излучением сварочной дуги и расплавленным металлом, поражения от взрывов баллонов со сжатым и сжиженным газами. Электробезопасность. Поражение электрическим током происходит при соприкосновении человека с токоведущими частями оборудования. Для предупреждения возможного поражения электрическим током при выполнении электросварочных работ необходимо соблюдать основные правила. Корпуса оборудования и аппаратуры, к которым подведен электрический ток, должны быть надежно заземлены. Все электрические провода, идущие от распределительных щитов и на рабочие места, должны быть надежно изолированы и защищены от механических повреждений. Запрещается использовать контур водяной и отопительной систем в качестве обратного провода сварочной цепи. При выполнении сварочных работ внутри замкнутых сосудов (котлов, емкостей, резервуаров и т.п) следует применять деревянные щиты, резиновые коврики, перчатки, галоши. Сварку необходимо проводить в присутствии человека, находящегося вне сосуда. Следует помнить, что для осветительных целей внутри сосудов, а также в сырых помещениях применяют электрический ток напряжением не более 12 В, а в сухих помещениях – не более 36 В. В сосудах без вентиляции сварщик должен работать не более 30 мин с перерывами для отдыха на свежем воздухе. Монтаж, ремонт электрооборудования и наблюдение за ним должны выполнять электромонтеры. Сварщикам категорически запрещается исправлятьсиловые электрические цепи. При поражении электрическим током необходимо немедленно выключить ток первичной цепи или освободить от его воздействия пострадавшего, обеспечить к нему доступ свежего воздуха, вызвать врача, а при необходимости до прихода врача сделать искусственное дыхание. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 37 Защита от вредного влияния выделяющихся газов и пыли. В процессе сварки выделяется значительное количество аэрозоля, состоящего в основном из оксидов железа (до 70%), марганца, диоксида кремния и фтористых соединений, способных вызвать отравление работающего. Наряду с кратковременным отравлением, проявляющимся в виде головокружении, головной боли, тошноты, рвоты, слабости, отравляющие примеси могут откладываться в тканях организма человека и вызывать заболевания. Особое внимание обращается на концентрацию марганца, так как его наличие в воздухе в количестве 0,3 мг/м3 и выше может вызвать тяжелые заболевания нервной системы. Под воздействием ультрафиолетового излучения дуги в зоне ее горения образуется озон, а при попадании в зону сварки воздуха – оксиды азота. Все эти продукты являются весьма вредными для дыхательных путей человека. Подаваемый в зону сварки углекислый газ не ядовит, но под действием высокой температуры дуги он разлагается на кислород и оксид углерода, который, выходя из области высоких температур, вновь окисляется кислородом воздуха, снова превращаясь в углекислый газ. Последний более тяжелый, чем воздух, и скапливается в нижних частях помещения, вытесняя воздух. Это может привести к нехватке кислорода для дыхания сварщика, поэтому там, где ведется сварка в углекислом газе, а также в аргоне, необходимо устраивать отсосы из нижних частей помещений. Из зоны сварки выделяется также и пыль – мелкие (до 1 мкм) частицы сконденсировавшихся паров. Состав пыли и ее количество зависят от состава защитного газа, свариваемого металла, применяемой электродной проволоки и режима сварки. Токсичность пыли зависит от ее состава и строения частиц. Наиболее высока концентрации выли и вредных газов в облаке дыма, поднимающегося из зогы сварки, поэтому сварщик должен следить за тем, чтобы этот поток не попадал за щиток. Для удаления вредных газов и пыли из зоны сварки необходимо устройство внешней вентиляции, вытяжной и общеобъемной приточно – вытяжной цеховой. Приточно – вытяжная вентиляция должна обеспечивать обмен воздуха на 1 кг расплавленного металла в следующих объемах: при сварке углеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе – 3 000 м3, при сварке под флюсом – 2 000 м3, при сварке меди и ее сплавов – до 7 000 м3. В зимнее время приточная вентиляция должна подавать в помещение подогретый воздух. Отсосы местной вытяжной вентиляции на стационарных сварочных постах располагают в нижней задней части сварочного стола, а на подвижных сварочных постах рекомендуется использовать переносные отсосы. Успешно применяются также местные отсосы газа, устанавливаемые непосредственно на сварочных горелках и держателях при механизированной сварке. При отравлении пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух, освободить от стесняющей одежды и предоставить ему покой до прибытия врача, п при необходимости следует сделать искусственное дыхание. Правила обращения с баллонами для сжатых и сжиженных газов. Электросварщику в процессе работы приходится пользоваться баллонами для сжатых (аргон, гелий и др.) и сжиженных (углекислый газ) газов. При работе с ними необходимо соблюдение следующих мер безопасности: не следует допускать падение баллонов, а также ударов их друг о друга; баллоны нужно переносить на носилках или перевозить на тележках; в летнее время баллоны необходимо защищать от нагрева солнечными лучами брезентом или другими средствами; открывать вентиль баллона следует плавно, без рывков, пользоваться специальным ключом; Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 38 при замерзании баллонных вентилей и редукторов (что бывает при интенсивном отборе газа) отогревать их можно только горячей водой (применять открытый огонь нельзя); для понижения давления до рабочего следует пользоваться исправными газовыми редукторами, предназначенными для данного газа и окрашенными в соответствующий этому газу цвет; Противопожарная безопасность. Причинами пожара при сварочных работах могут быть искры и капли расплавленного металла и шлака, неосторожное обращение с пламенем горелки при наличии горючих материалов вблизи рабочего места сварщика. Опасность пожара особенно следует учитывать на строительно-монтажных площадках и при ремонтных работах в неприспособленных для сварки помещениях. Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные меры: не допускается хранить вблизи от места сварки огнеопасные и легковоспламеняющиеся материалы, а также производить сварочные работы в помещениях, загрязненных промасленной ветошью, бумагой, отходами дерева и т.п.; запрещается пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей; не допускается выполнять сварку и резку свежевыкрашенными масляными красками конструкций до полного их высыхания; запрещается выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением; не допускается проводить без специальной подготовки сварку и резку емкостей из-под жидкого топлива; при выполнении в помещениях временных сварочных работ деревянные полы, настилы и помосты должны быть защищены листами асбеста или железа; нужно постоянно следить за наличием и справным состоянием противопожарных средств – огнетушителей, ящиков с песком, лопат, ведер, пожарных рукавов и т.п., а также содержать в исправности пожарную сигнализацию; после окончания сварочных работ необходимо выключить сварочный аппарат, а также убедиться в отсутствии горящих или тлеющих предметов. Средствами пожаротушения являются вода, пена, пар, порошковые составы и др. Для подачи воды в установки пожаротушения используют специальные водопроводы. Пена представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей, содержащих пенообразующее вещество. При тушении пожара газами и паром используют диоксид углерода, азот, дымовые газы и др. При тушении керосина, бензина, нефти, горящих электрических проводов запрещается применять воду и пенные огнетушители. В этих случаях следует пользоваться песком, углекислотными или сухими огнетушителями. Арк. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ 39 Список использованных источников 1. Акулов А. И. Сварка в машиностроении ТОМ 2 Москва «Машиностроение» 1978 г. - 462 с. 2. Виноградов В. С. «Электрическая дуговая сварка» Москва «Академия» 2008 г. – 320 с. 3. Патон Б. Е. «Оборудование для сварки» ТОМ IV – 6 Москва «Машиностроение» 1999 г – 768 с. 4. Патон Б. Е. «Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением» Москва «Машиностроение» 1974 г. 768 с. 5. Потапьевский А.Г. «Сварка в защитных газах плавящимся электродом» Москва «Машиностроение» 2010г - 234 с. 6. Алешин Н. П. Щербинский В. Г. «Контроль качества сварных работ» Москва «Высшая школа» 1988 г. – 195 с. 7. Маслов Б. Г. Выборов А. П. «Производство сварных конструкций» Москва «Академия» 2010 г. – 288 с. 8. Фетисов Г. П. Карпман А. И. Матюнин В. М. «Материаловедение и технология металла» Москва «Высшая школа» 2001 г. – 638 с. 9. Каталог сварочного оборудования, региональное представительство ООО «ИТС-Сибирь» Красноярск КП.22.02.06.15.156.19 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 40
