Газовая сварка
ВВЕДЕНИЕ
Значение сварочного производства в машиностроении очень велико – сейчас трудно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не применялись различные виды сварки. С применением сварки стало возможным создание таких конструкций, машин и аппаратов, которые практически нельзя изготовить другими способами. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий, позволила создать принципиально новые конструкции.
Сварка металлов является одним из выдающихся изобретений русских ученых и инженеров и впервые была освоена в нашей стране. Наследие В. В. Петрова, Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова получило новое развитие в трудах ученых, инженеров, рабочих.
В Республике Казахстан дуговая сварка является наиболее распространенным видом сварки. Достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов позволили поднять на высокий технический уровень целый ряд важнейших индустриальных отраслей. Применение передовой сварочной технологии вызвало коренные изменения в технологии изготовления котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов и других машин и механизмов.
Рост технического уровня сварочного производства повышает требования к уровню общеобразовательной и технической подготовки электросварщиков.
Сваркой называется процесс
получения неразъемных
В результате затраченной энергии атомы получают соответствующее смещение ( движение), позволяющее им занять в общей атомной решетке устойчивое положение, т.е достигнуть равновесия между силами притяжения и отталкивания. Энергию извне называют энергией активации. Ее при сварке вводят путем нагрева (термическая активация) или пластического деформирования (механическая активация).
Сущность сварки плавлением состоит в том, что образующийся от нагрева посторонним источником жидкий металл одной оплавленной кромки самопроизвольно соединяется (в какой-то мере перемешивается) с жидким металлом другой кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После охлаждения металла сварочной ванны получается металл шва.
Металл шва может образоваться только за счет переплавления металла по кромкам или дополнительного присадочного металла, введенного в сварочную ванну.
Источниками местного нагрева при сварке плавлением могут быть электрическая дуга, газовое пламя, химическая реакция с выделением теплоты, расплавленный шлак, энергия электронного излучения, плазма, энергия лазерного излучения.
Сущность сварки
давлением состоит в
ОБОРУДОВАНИЕ
- Сварочный пост
Сварочный пост – рабочее место сварщика, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ. Сварочный пост укомплектован источником питания, электрическими проводами, электрододержателями, сборочносварочными приспособлениями и инструментом, щитком или маской.
Сварочные посты в зависимости от рода применяемого тока и типа дуги делят на следующие виды:
-постоянного тока с питанием от однопостового или много постового сварочного преобразователя;
- переменного тока с питанием от сварочного трансформатора.
Сварочные посты могут
быть стационарными или
Стационарные посты представляют собой открытые сверху кабины для сварки изделий небольших размеров. В кабине обычно помещают однопостовой сварочный трансформатор или сварочный выпрямитель. Вращающийся преобразователь постоянного тока создает при работе сильный шум, поэтому его лучше размещать за пределами кабины. При питании сварочных постов от многопостовых преобразователей постоянного тока и выпрямителей сварочный ток разводят по кабинам проводами или шинами. В кабине устанавливается рубильник или магнитный пускатель для включения источника тока. На рабочем столе располагаются специальные приспособления для сборки и зажатия свариваемых деталей, а также ящика для штучных электродов и инструмента. На стенке кабины подвешивают сушильный шкаф для прокалки электродов.
Передвижные посты применяют при сварке крупногабаритных изделий непосредственно на производственных площадях цехов или строительных площадках. Защита от лучей дуги в этих случаях производится щитами, а защитой источника питания дуги от дождя и снега служат навесы или на монтаже передвижные машинные залы.
- Сварочный трансформатор.
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 электродержателю и свариваемому изделию – вторичной.
Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60-65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20-30 В.
В нижней части сердечника 1 находится первичная обмотка 3, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.
Вторичная обмотка 2, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка — подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта 4, с которым она связана, и рукоятки 5, находящейся на крышке кожуха трансформатора.
Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обматками.
При вращении рукоятки
5 по часовой стрелке вторичная
обмотка приближается к первичной,
магнитный поток рассеяния и
индуктивное сопротивление
Основные обязанности сварщика по обслуживанию источника питания:
1 Перед включением источника питания очистить его от пыли и грязи, проверить надежность изоляции сварочных проводов и их присоединения, а также оградить место сварки щитами, ширмами или брезентовыми занавесками.
При обнаружении дефектов в источнике и в сварочных проводах сообщить об этом производственному мастеру, наладчику сварочного оборудования или электромонтеру для их устранения. Рекомендуется иметь журнал для регистрации неисправностей и их устранения.
2 Убедиться в наличии провода заземления источника и его надежности.
3 При работе на открытой площадке обеспечить защиту оборудования от атмосферных осадков.
4Включить источник питания дуги магнитным пускателем или рубильником.
5 Во время сварки работать в брезентовой спецодежде и спецрукавицах. В сырую погоду или в сыром помещении пользоваться резиновыми ковриками.
- Принадлежности и инструменты: электрододержатель, щитки и маски.
Для зажатия электрода и подвода к нему сварочного тока служат электрододержатель. Согласно ГОСТ 14651-78Е, электрододержатели выпускают трех типов в зависимости от силы сварочного тока: 1типа- для тока 125А; 2 типа-125-135А; 3 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, наголовного -- 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.
Сварка покрытыми электродами при токе 100А выполняется со светофильтром С5; 200А- С6; 300А-С7; 400А-С8; 500-600А- С9 и тд. Шланговая сварка в СО2 при токе 50-100А выполняется со светофильтром С1; 100-150-С2; и т.д.
Размер светофильтра 52х102 мм. Светофильтр вставляют в рамку щитка. Светофильтр защищают от брызг снаружи обычным оконным стеклом. Прозрачное стекло меняют по мере загрязнения.
Кабели и сварочные провода служат для подвода тока от источника питания к электрододержателю и изделию.
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.
2 Материалы
Чистое железо в промышленности и строительстве не применяется из-за низкой прочности и твердости. Углерод, присутствующий в железе резко изменяет механические свойства. Одно из преимуществ сплавов железа с углеродом является их способность в широких пределах менять свои свойства.
Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2% углерода, называются сталью, а более 2%-чугуном. По химическому составу сталь делится на:
- углеродистую;
- легированную.
Углеродистая сталь в свою очередь подразделяется:
1-низко
2 средне
3 высокоуглеродистую, с содержанием углерода от 0.6-2%.
Легированная сталь в своем составе кроме углерода имеет различные легирующиеся компоненты(хром, никель), по содержанию которых оно делится:
1-низко (до 2.5%)
2-средне (от 2.5-10%)
3 высоколегированную (более 10%).
По назначению сталь делится на:
- конструкционную;
- инструментальную;
- высококачественную.
Качество стали определяется количеством газов, шлаков, и вредных примесей, находящихся в их сотаве, а также однородностью сплавов. Чем меньше вредных примесей, тем лучше качество стали.
2.1 Легированная теплоустойчивая сталь
Теплоустойчивые стали по микроструктуре подразделяются на стали перлитного класса (12МХ, 12Х1М1Ф, 20Х1М1Ф1ТР и др.) и стали мартенситного класса(15-5; 15-5М).
Все теплоустойчивые легированные стали поставляются потребителю после термической обработки (закалка плюс термический отпуск, отжиг). Если рабочая температура изделий из сталей (трубы паронагревателей, детали газовых турбин, трубы печей нефтезаводов и др.) не превышает 600 °С, то они изготавливаются из высоколегированной жаростойкой и жаропрочной стали.
Для дуговой сварки теплоустойчивой стали, ГОСТ 9467-75 предусматривается 9 типов электродов (Э-0,9 М Э-0,9 МХ, Э-0,9 XI, Э-0,5 Х2М, Э-0,9 Х2МI, Э-0,9 MIМФ, Э-10 XIMIHФБ, Э-10 ХЗMIБФ, Э-10 Х5МФ).
Технологией сварки
легированных теплоустойчивых сталей
любой марки предусматривается
предварительный или
Подогрев свариваемого
изделия необходим для
В этом случае в металле шва содержания никеля будет не менее 31% и металл шва получит аустенитную структуру. Электроды пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Широко используется для сварки теплоустойчивых легированных сталей покрытые электроды серией СЛ/СНИИТ маш, легированные стали, например СЛ-14, СЛ-30 и др./ сварку теплоустойчивых легированных сталей покрытыми электродами производят на тех же режимах, что и сварку низколегированных конструкционных. При сварке необходимо полностью проверить корень шва, для чего первый слой выполняют электродам, Ш2-3мм. Большая часть электродов требует сварки на постоянном токе обратной полярности.
Техника сварки теплоустойчивых сталей аналогична технике сварки низкоуглеродных сталей. Многослойную сварку выполняют каскадным способом без охлаждения каждого выполненного слоя шва.
2.2 Электроды
Электродом для дуговой сварки называют стержень, предназначенный для подвода тока к сварочной дуге. Для ручной луговой сварки электроды представялют собой стержень круглого сечения различной длины и диаметра.
Электроды подразделяют на плавящие(из стали , чугуна, алюминия и меди) и неплавящие. Плавящие электроды служат и присадочным материалом.
Покрытый электрод представляет собой определенных размеров стальной стержень, на поверхность которого опрессовкой нанесено специальное покрытие.
Электродные покрытия создают при сварке защиту от кислорода и азота воздуха расплавленного металла в процессе переноса его и в самой сварочной ванне, а также стабилизирует горение дуги, очищают металл сварочной ванны от вредных примесей и легируют металл шва для улучшения его свойств:
Классификация покрытых электродов (ГОСТ 9466-75) подразделяется по назначению:
- для сварки
углеродистых и
- для сварки легированных сталей с временным сопротивлением разрыву выше 600МПа-Л;
- для сварки
легированных теплоустойчивых
- для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – В;
- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами – Н.
По толщине покрытия в зависимости от отношения Д электрода к d стального стержня:
- с тонким покрытием (D/d < 1,2) – М;
- cо средним покрытием (1,2 < D/d < 1,45} - С;
- с толстым покрытием (1,45 < D/d < 1,8) - Д;
- с особо толстым покрытием (D/d 1 > 1,8) – Г.
По видам покрытия:
- с кислым (А);
- рутиловым (Р);
- целлюлозным (С);
- с основным (Б);
- смешанным (двойное обозначение);
- с прочим (П).
Кислые покрытия (АНО-2- Академия наук , институт электросварки им. Е.О. Патона, общего назначения модель марка 2; СМ5- сталь, модель -5). Состоит из оксидов железа и марганца, кремнезема, ферромарганца.
Рутиловые покрытия (МР-3, МР-4- монтажные рутиловые модели3;4, АНО-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-6- опытный завод по производству покрытых электродов, модели 3,4,6 имеют в своем составе преобладающее количество рутила. Рутиловые покрытия при сварке менее вредны для дыхательных органов сварщика, чем другие, шлак на шве образуется тонкий и быстрозатвердевающий, поэтому рутиловыми электродами можно выполнять швы в любом положении.
Целлюлозные покрытия
(ВСЦ-1, ВСЦ-2- Всесоюзный Научно-Исследовательский
институт строительства трубопроводов
для сварки с целлюлозой модели 1,2,
ОЗЦ-1-1опытный завод с
Основные покрытия не содержат оксида железа и марганца. Металл шва выполненный электродами с основным покрытием, обладает относительно большой ударной вязкостью, меньшей склонностью к старению и образованию трещин. Этими электродами сваривают особо ответственные изделия из низкоуглеродистой и легированной стали.
По качеству, т.е. прочности изготовления, состояния поверхности покрытия, выполненного данными электродами металла шва и по содержанию серы и фосфора в направленном металле электроды делятся на группы 1,2,3.
По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды подразделяют на четыре вида: дли всех положений — индекс 1; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, — индекс 2; для нижнего, горизонтального иа вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — индекс 3; для нижнего и нижнего в лодочку — индекс 4.
По роду полярности применяемого при сварке или наплавки тока, а так же по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока электрода обозначают с номера 0 до 9(ГОСТ 9466-75). В обозначении типа электрода входят буквы Э(электрод) и цифра, показывающая минимальное временное сопротивление разрыва металла шва или направленного металла или сварного соединения в 10 Па. Буква А после цифрового обозначения электродом 742 А, 746А, 750 А указывает на повышенные пластичность и вязкость металла шва. Каждый тип включает несколько марок электродов. Например, к электродам типа Э46 относятся марки электродов: АНО-3, АНО-4, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6.
Выбор типа и
марки электрода зависит от марки
свариваемой стали, толщины листа,
жесткости изделия, температуры
окружающего воздуха при
Неплавящиеся электродные стержни изготавливают из чистого вольфрама, из вольфрама с присадками оксидов тория, лантана или иттрия, электротехнического угля и прессованного графита.
При сварке вольфрамовым электродом на постоянном токе применяют прямую полярность.
Для электродов применяют стержни следующих марок: ЭВЧ – электродный вольфрам чистый; ЭВП-10 и ЭВП-20-электрод вольфрамовый с присадкой 1-2% оксида лантана; ЭВТ-15 электрод вольфрамовый с оксидом тория, ЭВИ-30- электрод вольфрамовый с 1.5-2% оксида иттрия.
Присадка к вольфраму способствует устойчивому горению дуги, а также позволяют увеличивать плотность тока на электроде. Для уменьшения окисления вольфрамового электрода и защиты сварочной ванны сварка производится в инертном газе. Диаметр вольфрамового электрода составляет 2-10мм в зависимости от силы сварочного шва.
ТЕХНОЛОГИЯ
3.1 Подготовка
металла под сварку
При подготовке деталей к сварке применяют преимущественно термическую резку. Механическую резку целесообразно применять 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 бокам для удаления металла.
Сборка деталей под сварку- это трудоемкость составляющая около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Она зависит от ряда условий (серийность производства, типа изделия и.т.д.).
Для уменьшения времени сборки, а так же 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 используются комбинированные сборочно-сварочные приспособления. Изделия чаще 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 зависимост от условий иногда достигает 1 метр.
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, растягивается 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) и труб.
При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей, и сборку изделия выполняют на механических приспособлениях.
3.2 Зажигание
Зажигание дуги между покрытым электродом и свариваемым изделием выполняют в два приема: коротким замыканием конца электрода с изделием и отрывом электрода от поверхности изделия на расстояние, равно примерно диаметру покрытого электрода.
Существует 2 способа зажигания дуги покрытыми электродами:
- впритык со скольжением;
- чирканьем.
По первому способу зажигания дуги, металл нагревается в точке короткого замыкания, по второму в нескольких точках, в результате скольжения торца электрода по поверхности свариваемого изделия. Используют оба способа зажигания дуги, причем первый чаще применяется при сварке в узких и неудобных местах.
Немедленно после зажигания дуги начинается плавление основного и электродного металлов. На изделии образуется ванна расплавленного металла. Сварщик должен поддерживать горение дуги так, что бы ее длина была постоянной. От правильно выбранной длины дуги зависят производительность сварки и качество сварного шва.
Сварщик должен подавать электрод в дугу со скоростью плавления электрода. Умение поддерживать дугу постоянной длины характеризует квалификацию сварщика.
Нормальной считают длину дуги, равную 0,5-1,1 диаметра стержня электрода, в зависимости от типа и марки электрода и положения сварки в пространстве. Увеличение длины дуги снижает ее устойчивое горение, глубину проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздействие окружающей среды и атмосферы на расплавленный металл.
3.3
Швы по длине и сечению выполняют на проход и обратно ступенчатым способом. Сущность способа сварки на проход заключается в том, что шов выполняется до конца в одном направлении. Обратно- ступенчатый способ состоит в том, что длинный предполагаемый к исполнению шов делят на сравнительно короткие ступени.
По способу заполнения швов по сечению различают однопроходные, однослойные швы, многопроходные и многослойные. Если число слоев равно числу проходов дугой, то такой шов называют многослойным.
Многослойные швы чаще применяют в стыковых соединениях, многопроходные- в угловых и тавровых. Для более равномерного нагрева металла шва по всей его длине выполняют двойным слоем, секциями, каскадом и блоками, причем в основу всех этих способов положен принцип обратноступенчатой сварки.
Заполнение многослойного шва для сварки секциями и каскадом производится по всей свариваемой толщине на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается такой, чтобы металл шва имел температуру не более 200С, в процессе выполнения шва по всей толщине. В этом случае металл обладает высокой пластичностью и трещин не образуется . Длина ступени при сварке секциями и каскадом равна 20-40 мм. При сварке блоками многослойный шов сваривают отдельными ступенями, промежутки между ними заполняют по всей толщине слоями. При соединении деталей из закаливающихся при сварке сталей рекомендуется применять сварку блоками, из незакаливающихся сталей - лучше сварку каскадом.
При сварке блоками каждый участок(примерно 1 м) желательно выполнять отдельным сварщиком. Направление слоев на участке желательно менять. Такое одновременное выполнение многопроходного шва по длине и сечению обеспечивает наиболее равномерное распределение температур, что значительно уменьшает общие остаточные деформации свариваемого изделия.
В конце шва нельзя сразу обрывать дугу и оставлять на поверхности металла шва кратер. Кратер может вызвать появлений трещины в шве в следствии содержания в нем примесей, прежде всего, серы и фосфора. При сварке низкоуглеродистой стали кратер заполняют электродным металлом или выводят его в сторону на основной металл.
При сварке стали, склонной к образованию закалочных микроструктур, вывод кратер в сторону недопустим ввиду возможности образования трещин.
Не рекомендуется заваривать кратер за несколько обрывов и зажиганий дуги ввиду образований оксидных загрязнений металла.

- Газовая сварка меди, латуни, бронзы
- Газовые, нефтяные, водяные выбросы, их проявления и предотвращения
- Газораспределительный механизм
- Газосмесительная станция
- Газоснабжение города и котельной
- Газоснабжение рабочего поселка на 8,5 тыс. жителей
- Газотурбинная установка контейнеровоза вместимостью 800 контейнеров, со скоростью хода Vs=25 узлов
- Выявление резервов по модернизации основных фондов на примере Пермского филиала ВНИИБТ
- Выявление соответствия качества мягких сычужных сыров, реализуемых в торговой розничной сети
- Выявление степени воздействия Читинской ТЭЦ-1 на оз. Кенон.
- ГАЗ-2410 - История создания автомобиля
- Газет мәтіндеріндегі фразеологизмдердің қызметі
- Газетная лексика французского языка
- Газификация 75 квартирного жилого дома