Технология сварочного производства
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное
бюджетное образовательное высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»)
ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Технология сварочного производства»
Пенза 2013 |
1. Опишите устройство
ацетиленовых генераторов.
Ацетиленовый генератор — аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида кальция с водой.
Ацетиленовый генератор представляет собой цилиндрический корпус, состоящий из вытеснительной 15 камеры и ресивера - промывателя 16. В вытеснительной камере находится обечайка-газообразователь 13. Через горловину 11 в газообразователь вставляется загрузочное устройство.
Загрузочное устройство состоит из крышки 8, с вваренной втулкой 6, куда вставляется шток 7, на котором закреплено коромысло 5. На коромысле подвешена корзина 12.
Корзина изготовлена из стальных
прутков. Конструкция корзины исключает
возможность высыпания карбида
кальция и обеспечивает удаление
продуктов реакции карбида
Для обеспечения герметичности на горловину надет резиновый уплотнитель 9.Объем газообразователя соединен с ресивером – промывателем трубкой 3,оснащенной съемным наконечником 4, который предотвращает унос воды и продуктов распада из газообразователя в ресивер-промыватель. Верхний конец трубки установлен на уровне заливки воды в корпус генератора.На корпусе генератора размещены сливные пробки 1 и 2, тройник 17, на котором закреплены предохранительный клапан 18, манометр 19; предохранительный затвор 14.
Принцип работы ацетиленовый генератора заключается в следующем. При установке загрузочного устройства (корзины) 12 и погружении корзины с карбидом кальция в воду начинается выработка ацетилена, давление в генераторе растет. Повышающееся давление оттесняет воду из газообразователя 13 в полость вытеснительной камеры 15, прекращая реакцию.
При отборе газа из генератора давление в газообразователе снижается и вода из вытеснительной камеры вступает в контакт с карбидом кальция.
По мере выработки карбида
кальция продукты распада (шлам) собираются
на днище газообразователя , а выделяющийся
из них остаточный ацетилен остается
в газообразователе, что обеспечивает
более плавное поддержание
Для полного исключения перетока кислорода в ацетиленовый генератор и в соединительный рукав на входном штуцере горелки, резака рекомендуется установка обратных клапанов. Эксплуатация защитных устройств – в соответствии с паспортами на эти устройства.
Ацетиленовые генераторы различаются по следующим признакам:
1) по давлению получаемого
ацетилена — низкого давления
— до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2), среднего
давления —0,01—0,15 МПа (0,1—1,5 кгс/см2)
и высокого давления — свыше
0,15 МПа (1,5 кгс/см2). В практике получили
широкое распространение
2) по производительности
— выпускаются генераторы
3) по способу установки — передвижные и стационарные;
4) по принципу действия — генераторы, работающие по принципам «карбид в воду», «вода на карбид» и «вытеснения воды». Принцип «карбид в воду» предусматривает периодическую подачу в воду (порциями) карбида кальция.
Предохранительные затворы — это устройства, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратным ударом называется
воспламенение горючей смеси
в каналах горелки или резака
и распространение пламени по
шлангу горючего. Обратный удар характеризуется
резким хлопком и гашением пламени.
Горящая смесь газов
Сгорание ацетилено-
Предохранительные затворы
бывают жидкостные и сухие. Жидкостные
предохранительные затворы
Предохранительные затворы
устанавливают между
Согласно ГОСТ 8766—73 затворы делятся: по пропускной способности—0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч; по предельному давлению — низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,1 кгс/см2, среднего давления — 0,7 кгс/см2 и высокого Давления — 1,5 кгс/см2.
Предохранительные водяные затворы подразделяются на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.
Конструкция предохранительных затворов должна отвечать следующим основным требованиям:
обеспечивать наименьшее
сопротивление потоку газа; задерживать
прохождение ацетилено-
обеспечивать минимальный вынос воды с проходящим через затвор газом;
обеспечивать необходимую прочность при гидравлическом испытании на давление, равное 60 кгс/см2;
не допускать возможного
прохождения кислорода и
каждый затвор должен иметь устройство для контроля за уровнем воды в нем;
все части затвора должны быть доступны для очистки, промывки и ремонта.
На корпусе каждого затвора должны быть нанесены его паспортные данные. Окрашиваются водяные предохранительные затворы в белый цвет.
Схема работы водяного предохранительного затвора показана на рис. 17, а—г. Затвор состоит из цилиндрического корпуса / и двух трубок — газоподводящей 4 и предохранительной 8. Предохранительная трубка делается несколько короче газоподводящей и снабжается сверху воронкой 6 с отбойником 7. На корпусе затвора находится газовыпускной кран 3 и контрольный кран 2, а на газоподводящей трубке — кран 5. При нормальной работе водяного предохранительного затвора (рис. 17, б) ацетилен проходит через газоподводящую трубку 4 (проходя через воду) и через газовыпускной кран 3 поступает в шланг и далее в горелку или резак. При обратном ударе пламени (рис. 17, в) давление в затворе возрастает, часть воды вытесняется, при этом нижний конец короткой предохранительной трубки 8 оказывается на уровне воды. В этот момент вода из предохранительной трубки 8 выбрасывается наружу. Когда горящая ацетилено-кислородная смесь оказывается на уровне нижнего конца предохранительной трубки 8, она также выбрасывается наружу и не может пройти в трубку 4 ив ацетиленовый генератор, так как эта трубка длиннее трубки 8, заполнена водой, а ее конец находится ниже уровня воды в затворе.
Жидкостный затвор низкого давления. Конструкция жидкостного затвора низкого давления показана на рис. 18. Затвор представляет собой цилиндрический корпус 10 с приваренной к нему бортшайбой 5. В затворе размещается газоподводящая труба 8 с приваренным
в ее нижней части дном и установленным наверху запорным вентилем 1. На газоподводящую трубу надевается предохранительная труба 9 с закрепленным на ее верхней части водоприемником 3. Необходимую герметичность создают гайкой 2, которая при навертывании нажимает на торец трубы 9, зажимая прокладку 6 между бортшайбой 5 и диском 4 водоприемника. Гайка тянет трубу 8 вверх, сжимая прокладку 13 между дном 14 и
бортшайбой 12. К предохранительной трубе 9 приварена решетчатая шайба 11, на которую насыпают керамические кольца Шайба 16 служит для лучшего распределения потока газа в воде Газ подается в затвор по ниппелю 18 и выходит через ниппель 7. Затвор заполняют водой до уровня верхней кромки трубы 17. Сливается вода через трубу 8 при вывернутой заглушке 15.
Предохранительный водяной затвор среднего давления ЗСП-8-75. Конструкция затвора производительностью 1,25 и 3,2 м3/ч представлена на рис. 19. Принцип действия этих затворов одинаков, а различное конструктивное исполнение диктуется различной их пропускной способностью. Затвор состоит из корпуса 4, в дно которого ввернут обратный клапан, состоящий из штуцера 8, шарикового клапана 7 и колпачка 6, который ограничивает подъем клапана. В верхней части корпуса приварен рассекатель 2, выше рассекателя размещен выходной ниппель 1. Для контроля уровня воды имеется контрольный кран 3, а для слива воды из затвора с нижней части корпуса — пробка 5. Газоподводящая труба 11 с вентилем 12 на входе ввертывается в тройник 10 с пробкой 9, который соединяется с штуцером 8. Перед тройником в газоподводящей трубке расположен сетчатый фильтр, который задерживает карбидный ил или другие твердые частицы, чтобы они не попадали под клапан и не нарушали его герметичность.
При работе ацетилен поступает по газоподводящей трубке, поднимает шариковый клапан, проходит через слой воды и выходит, огибая рассекатель, через верхний штуцер к потребителю.
В случае обратного удара клапан давлением воды прижимается к седлу и препятствует проникновению пламени в газоподводящую трубку, т. е. к генератору или в сеть. Затвор заливают водой через верхний штуцер, вывернув предварительно выходной ниппель. Рабочее давление ацетилена в затворах не должно превышать 0,7 кгс/см2.
Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25. Этот затвор (рис. 20) относится к затворам среднего давления; предельно допустимое давление—1,5 кгс/см2, пропускная способность — 1,25 м3/ч, масса — 2,5 кг.
Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гумированного [2] клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего подъем гуммированного клапана. Обратный клапан имеет отверстие для слива воды, закрытое пробкой 6, и ниппель 7 для ввода ацетилена в затвор.
Сетка 5 предназначена для задержания частиц карбидного ила, окалины и других твердых частиц. В верхней части затвора расположен пламяпреградитель 10 и штуцер 11, а в нижней части — рассекатель 14. Пробка 8 предназначена для слива воды. Вода в затвор заливается до уровня контрольной пробки 9 при вывернутой накидной гайке 12 и снятом ниппеле 13.
Ацетилен поступает в затвор по газоподводящей трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шланги горелки или резака. При обратном ударе ацетилено-кислородного пламени клапан прижимается давлением воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды.
Затвор сухого типа ЗСЗ-1.
Преимуществом сухих
эксплуатации при любой температуре окружающей среды. Затвор ЗСЗ-1 (рис.21) состоит из корпуса / и крышки 2, которые крепятся между собой шпильками 22. Между крышкой и корпусом установлены отбойник 3, пламягасящий элемент 27, мембрана 15 и клапан 6. Затвор приводится в рабочее состояние вводом штока 13. Газ по ниппелю 18 поступает в затвор, своим давлением отжимает мембрану 15 от штока 4 и через выходной ниппель поступает в горелку или резак.
При обратном ударе ударная волна пламени гасится на отбойнике 3, а пламя — в пламягасящем элементе 27. Мембрана 15 прижимается давлением пламени к штоку 4 и закрывает доступ горючего газа в корпус затвора. Под давлением горючего газа мембрана 15 давит на шток 4, который перемещается вниз, в результате чего под действием пружины 5 клапан 6 закрывает входное отверстие для доступа газа в затвор. Пропускная способность затвора при температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст.—
5 м3/ч, рабочее давление поступающего газа— 1,5 кгс/см2.
Аналогично устроен и работает сухой предохранительный затвор среднего давления ЗСМ-1. Номинальная пропускная способность затвора при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст. — 3,2 м3/ч, рабочее давление ацетилена — 1,5 кгс/см2.
2. Классификация электродов для РДС по составу покрытия, по назначению, роду и полярности тока. Укажите назначение компонентов покрытия.
Электроды, применяемые для
сварки и наплавки, классифицируются
по назначению (для сварки стали, чугуна,
цветных металлов и для наплавочных
работ), технологическим особенностям
(для сварки в различных пространственных
положениях, сварки с глубоким проплавлением
и ванной сварки), виду и толщине
покрытия, химическому составу стержня
и покрытия, характеру шлака, механическим
свойствам металла шва и
Основными требованиями для
всех типов электродов являются: обеспечение
стабильного горения дуги и хорошего
формирования шва; получение металла
сварного шва заданного химического
состава; спокойное и равномерное
расплавление электродного стержня
и покрытия; минимальное разбрызгивание
электродного металла и высокая
производительность сварки; легкая отделимость
шлака и достаточная прочность
покрытий; сохранение физико-химических
и технологических свойств
Длина электродов приводится в таблице
1.
Табл. 1. Длина электрода в зависимости от его диаметра
Диаметр электрода, мм |
Длина электрода, мм | |
Углеродистого или легированного |
высоколегированного | |
1,6 |
200 250 |
150 200 |
2,0 |
250 |
200 250 |
2,5 |
250 300 |
250 |
3,0 |
300 350 |
300 350 |
4,0 |
350 400 |
350 |
5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 |
450 |
350
450 |
По назначению металлические
электроды для ручной дуговой
сварки сталей и наплавки поверхностных
слоев с особыми свойствами, изготовляемые
способом опрессовки, подразделяются
(ГОСТ 9466-75):
для сварки углеродистых и низколегированных
сталей с временным сопротивлением разрыву
до 60 кгс/мм2 (600 МПа), с условным обозначением
У;
для сварки легированных сталей с временным
сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2
(600 МПа) - Л;
для сварки легированных теплоустойчивых
сталей - Т;
для сварки высоколегированных сталей
с особыми свойствами - В;
для наплавки поверхностных слоев с особыми
свойствами - Н.
По толщине покрытия электроды подразделяются
на электроды с тонким, средним, толстым
и особо толстым покрытиями. ГОСТ 9466-75
предусматривает также три группы электродов
- 1, 2, 3, характеризующиеся требованиями
к качеству (точности) изготовления электродов,
состоянием поверхности покрытия, а также
содержанием серы и фосфора в наплавленном
металле.
По виду покрытия электроды подразделяются:
с кислым покрытием А, с основным покрытием
- Б, с целлюлозным покрытием - Ц, с рутиловым
покрытием - Р, с покрытием смешанного
вида - с двойным обозначением, с прочими
видами покрытий - П.
В зависимости от того, в каком пространственном
положении выполняется сварка, электроды
подразделяются:
для сварки во всех положениях с условным
обозначением 1;
для сварки во всех положениях, кроме вертикального
сверху вниз, - 2; для положений нижнего,
горизонтального на вертикальной плоскости
и вертикального снизу вверх - 3; для нижнего
и нижнего «в лодочку» - 4.
Электроды подразделяются по роду и полярности
тока, а также по номинальному напряжению
холостого хода источника питания сварочной
дуги переменного тока.
Подразделение электродов по типам выполнено
в ГОСТ 9467-75, 10051-75 и 10052-75. По ГОСТ 9467-75 предусмотрено
9 типов электродов для сварки углеродистых
и низколегированных сталей (Э38, Э42, Э42А,
Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55 и Э60), 5 типов электродов
для сварки легированных сталей повышенной
и высокой прочности (Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150)
и 9 типов электродов для сварки легированных
теплоустойчивых сталей (Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М,
Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ,
Э-10Х5МФ). Обозначают электроды для сварки
углеродистых и легированных сталей по
ГОСТ 9466-75.
Для сварки высоколегированных
сталей с особыми свойствами электроды
согласно ГОСТ 10052-75 классифицируются
по химическому составу
Электроды для дуговой наплавки регламентируются
ГОСТ 10051-75 (типы электродов, которые характеризуются
химическим составом наплавленного металла
и его твердостью).
Характеристики электродов во многом определяются видом покрытия. Покрытие бывает в основном четырех видов: кислым, рутиловым, основным, целлюлозным и смешанным.
Электроды с кислым покрытием.
Основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения электроды относятся к типам Э38 и Э42.
Электроды с кислым покрытием не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.
Электроды с рутиловым покрытием.
Основу покрытия таких электродов составляют рутиловый концентрат (природный диоксид титана). Металл шва, выполненный электродами с рутиловым покрытием, соответствует спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва против образования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов с кислым покрытием. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения большинство марок рутиловых электродов относится к электродам типа Э42 и Э46.
Рутиловые электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, отличное формирование шва. Электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности.
К электродам рассматриваемой группы также относятся электроды с ильменитовым покрытием, занимающими промежуточное положение между электродами с кислым и рутиловым покрытиями. В состав покрытия этих электродов в качестве основного компонента входят ильменитовый концентрат (природное соединение диоксидов титана и железа).
Электроды с основным покрытием.
Основу этого
вида покрытия составляют карбонаты
и фтористые соединения. Металл,
наплавленный электродами с основным
покрытием, по химическому составу
соответствует спокойной стали.
Благодаря низкому содержанию газов,
неметаллических включений и
вредных примесей металл шва, выполненный
этими электродами, отличается высокими
показателями пластичности и ударной
вязкости при нормальной и пониженной
температурах, а также обладает повышенной
стойкостью против образования горячих
трещин. По механическим свойствам
металла шва и сварных
Вместе с тем
по технологическим
Электроды с целлюлозным покрытием.
Покрытие этого
вида содержит большое количество (до
50%) органических составляющих, как
правило, целлюлозы. Металл, наплавленный
целлюлозными электродами, по химическому
составу соответствует
Все описанные выше электроды, предназначенные для сварки углеродистых и низколегированных сталей, с любым видом покрытия должны отвечать требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75, а также требованиям технических условий на электроды. В технических условиях могут содержаться дополнительные требования, которые являются необходимыми для более эффективного ведения процесса и/или получения сварных соединений с особыми характеристиками и повышенной эксплуатационной надежностью.
3. Точечная сварка.
Схемы (рельефная, Т-образная), основные
параметры, циклограммы.
Точечная сварка – вид контактной сварки, при котором
изделия, наложенные одно на другое, свариваются
в отдельных точках. Применяется для изделий,
где не требуется герметичность конструкции
(для сварки арматуры – каркасы, сетки,
кузовов автомашин, листовых конструкция
и
др.
Толщина каждой из заготовок, соединяемых
точечной сваркой, может быть от сотых
долей миллиметра до 30 мм.
Свариваемые поверхности очищаются наждаком,
травлением и другие способами. Детали
1 устанавливают внахлестку и зажимают
с некоторым усилием Р между двумя медными
электродами 2. При протекании тока через
электроды и свариваемые детали происходит
быстрый нагрев металла деталей. Это объясняется
тем, что контактное сопротивление между
электродом и деталью меньше контактного
сопротивления между деталями. Кроме того,
медные электроды охлаждаются водой и
интенсивно отводят теплоту от места их
контакта с деталью. Нагрев продолжают
до пластического состояния внешних слоев
и до расплавления внутренних слоев. Нагрев
деталей заканчивается образованием ядра
3 из расплавленного металла.
мм. После выключения тока заготовки кратковременно
выдерживают между электродами под действием
усилия. Происходит охлаждение зоны сварки,
кристаллизация расплавленного металла.
Наиболее распространены следующие схемы
циклограмм точечной сварки.
^ 1.Одноимпульсная сварка с
постоянным давлением.
Применяется для сварки низкоуглеродистой
стали толщиной до 4–6 мм.
2.^ Точечная сварка с применением
ковочного давления. При сварке металлов, склонных при нагреве
к росту зерна точечную сварку производят
с применением ковочного давления. В этом
случае после сваривания деталей давление
на электродах повышается и, благодаря
этому, происходит дробление зерен металла
сварной точки.
3
.^ Точечная сварка при постоянном
давлении с последующей термообработкой.
Применяется для сварки закаливающихся
сталей. В этом случае после сварки через
детали пропускается еще один импульс
тока, который вызывает лишь повторный
нагрев сварной точки – термообработку.
4.^ Многоимпульсная сварка с
постоянным давлением.
П
рименяется для сварки горячекатаных
сталей (покрытых окалиной) толщиной более
5 мм.
Схема процесса точечной сварки.
Схема процесса точечной сварки: 1—свариваемые заготовки; 2—электроды;
3—механизм сжатия; 4—сварочный трансформатор;
5—переключатель ступеней; 6—педаль управления
Процесс точечной сварки может быть разделен на следующие периоды: 1) сжатие свариваемых заготовок; 2) пропускание электрического тока через заготовки; 3) выключение тока; 4) снятие давления.
Точечная сварка применяется при изготовлении самых разнообразных металлических конструкций как из стали, так и из цветных металлов. Точечная сварка благодаря высокой экономичности и производительности широко применяется в производстве, вытесняя клепку, а также малопроизводительные способы сварки.
Области применения точечной и рельефной сварки
Способ сварки |
Отрасль промышленности |
Вид исходных заготовок |
Назначение операций сварки |
Эффективность применения способов сварки | |||||
Точечная сварка (одной парой электродов) |
Различные отрасли машиностроения (единичное и серийное производство) |
Заготовки из листового и сортового проката черных и цветных металлов, штампованные заготовки |
Сварка различных конструкций с прочными швами |
Повышение производительности труда, снижение веса сварных узлов, экономия сварочных материалов по сравнению с дуговой и газовой сваркой | |||||
Металлургическая |
Отдельные полосы или бухты ленты |
Обеспечение непрерывного процесса термообработки, травления и других операций |
Повышение производительности основного оборудования за счет ликвидации простоев | ||||||
Строительная промышленность |
Стержни из углеродистых конструкционных сталей |
Изготовление сеток и каркасов арматуры сборного и монолитного железобетона |
Повышение производительности труда по сравнению с изготовлением сеток и каркасов вязкой или с помощью ручной дуговой сварки | ||||||
Многоточечная сварка |
Автомобильная, тракторная и авиационная промышленность, производство мотоциклов, комбайнов, вагонов и др. |
Штампованные заготовки из листового проката, заготовки из сортового проката |
Сварка различных деталей и узлов |
Значительное повышение производительности труда по сравнению с клепкой и другими способами сварки | |||||
Многоточечная сварка |
Строительная промышленность |
Стержни из углеродистых конструкционных сталей |
Изготовление сеток и каркасов арматуры сборного и монолитного железобетона |
Повышение производительности труда в 5-10 раз по сравнению с вязкой | |||||
Рельефная сварка |
Автомобильная, тракторная и авиационная промышленность, производство электронных и ионных ламп |
Штампованные заготовки из листового проката, стержни |
Получение штампосварных деталей и узлов различной конфигурации |
Значительное повышение производительности труда по сравнению с клепкой и другими способами сварки | |||||
Рельефно-точечная сварка |
Различные отрасли машиностроения |
Заготовки из горячекатаной
стали с выштампованными |
Сварка горячекатаной стали без ее предварительной очистки от окалины |
Улучшение качества сварки снижение трудоемкости работ; увеличение стойкости электродов по сравнению с обычной точечной сваркой | |||||