Дуговая сварка балки БП-2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………………..

1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ балки БП-2…………………………………………………………………………………………………..

    1.1 Сущность процесса ручной дуговой сварки и область применения……………………………………………

    1.2 Рабочее место сварщика………………………………………………………………………….

    1.3Материалы для изготовления балки БП-2…………………………………………………………………………

    1.4 Технология дуговой сварки………………………………………………………………

    1.5 Контроль качества сварного соединения……………………………………………………………

    1.6 Научная организация труда………………………………………………………………………………………….

    1.7 Технология дуговой сварки балки БП-2……………………………………………..

    1.8 Контроль качества сварных соединений……………………………………………

    1.9 Научная организация труда………………………………………………………………….

2 ОХРАНА ТРУДА…………………………………………………………………………………………………..

    2.1 Техника безопасности…………………………………………………………………………….

    2.2 Противопожарные мероприятия……………………………………………………….....

    2.3 Оказание первой помощи при несчастных случаях…………………………

    2.4 Охрана окружающей среды……………………………………………………………………

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………………………..

4 ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………………………………………………. 
 
 
 
 
 
 

                                                                                        ВВЕДЕНИЕ

     Сварка  является одним из основных технологических  процессов в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая  сварка.

     использования электрической дуги для освещения и плавления металлов.

     Тема  моей работы – дуговая сварка балки БП-2, поэтому логично дать понятие и назначение подкрановой балки.

      Подкрановая балка – это балка, несущая рельс кранового пути и воспринимающая нагрузки от ходовых тележек мостового крана.

      Структура письменной экзаменационной  работы состоит из введения, основной части, раздела по охране труда, экономическая  часть, заключения и  списка литературы. 
 
 

1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ БАЛКИ ПОДКРАНОВОЙ БП-2 

1.1 Сущность процесса ручной дуговой сварки и область применения

      Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрической дугой.

      Температура электрической дуги превосходит температуры  плавления всех существующих металлов. Электросварка  не изменяет химического  состава материала.

      К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от источника питания подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.

      В процессе электросварки  могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

      Различают электросварку переменным током и электросварку  постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через нуль и смены полярности тока.

Рис. 1 Ручная дуговая сварка

1-сварочная  дуга, 2- металлический  стержень электрода, 3-основной  металл, 4-сварочная ванна, 5-капли жидкого металла, 6-покрытие электрода, 7-газовая защита, 8-жидкая шлаковая ванна, 9-сварочный шов, 10-шлаковая корка.  

      К электроду и свариваемому изделию для образования  и поддержания  сварочной дуги от источников сварочного тока подводится постоянный или переменный сварочный ток. Сварочная дуга (1, см. рис 1) горит между металлическим стержнем электрода (2) и основным металлом (3) Под действием тепла дуги металл дуги электрода, покрытие электрода и основной металл расплавляется, образуя сварочную ванну (4). Капли жидкого металла (5) с торца расплавленного электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода (6), образуя вокруг дуги газовою защиту (7) и жидкую шлаковую ванну (8). По мере движения дуги, металл сварочной ванны затвердевает, образуется сварочный шов(9) и шлаковую корка(10) на поверхности шва.

      При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для  образования шва, выполняются человеком  вручную без применения механизмов. 
 
 
 
 
 
 

                          1.2    Рабочее место сварщика

      Места проведения сварочных  работ разделяют  на постоянные и временные. Постоянные (стационарные) места предназначены  для работ, которые    выполняются     в     специально оборудованных  цехах,  мастерских  и  т.д. Устанавливают сварочный аппарат в защищенном от    атмосферных    воздействий,    хорошо проветриваемом помещении площадью не менее 3 м. Лучше всего, если пол бетонный, а стены помещения не должны отражать сварочные блики, что может представлять опасность для глаз. В идеале рабочее место сварщика должно располагаться в специальной кабине.

      Такое рабочее место  может быть оборудовано  для сварки малогабаритных предметов. Каркас кабины можно сделать  из металла, а стены  - из различных огнестойких материалов. Дверной проем кабины закрывают брезентовым занавесом, подвешенным на кольцах. В кабине устанавливают источник сварочного тока, металлический стол с решеткой и вытяжным зонтом, стул с подъемным винтовым сидением, стеллажи для сварочной проволоки, электродов и других необходимых инструментов и материалов. Если сварка выполняется в среде защитного газа, то должно быть предусмотрено место для баллонов. Правильная организация рабочего места - залог качественной сварки и высокой производительности труда. Сварочные работы на постоянных сварочных постах следует выполнять только при наличии работающей вентиляции (рис. 3) . В процессе работы следует применять передвижные воздухоотсосы.

      Рис. 3 Постоянный сварочный пост: 1-источник электропитания; 2-кабели; 3-электродержатель; 4-ящик для электродов; 5-стол; 6-ящик для инструментов; 

      Временные рабочие места  сварщика применяют  для работ, которые  выполняются непосредственно  на оборудовании или  установках, которые  невозможно переместить к сварочному посту. Такие места должны быть отгорожены огнестойкими ширмами, щитами и обеспечены средствами первичного пожаротушения и огнетушителями. Тип, емкость и количество огнетушителей определяют в зависимости от их производительности, площади действия, класса помещения и т.д. Кроме огнетушителя рабочее место сварщика оборудуется ящиком с песком, ведром и другими средствами пожаротушения.

      Сварочный пост комплектуется  источником питания (см. таблица 1), электрододержателем, сварочными проводами необходимой длины, зажимами для токопроводящего провода, сварочным щитком с защитными светофильтрами.

      Таблица 1

      Основные  характеристики сварочного выпрямителя ВД-306М

      При необходимости рабочее  место может быть оборудовано средствами малой механизации, что облегчит не только сварку , но и погрузочно-разгрузочные работы.

      В любом случае нельзя забывать о средствах  противопожарной  защиты, так как  сварка является пожароопасной работой. Не следует загромождать рабочее место ненужными вещами и оборудованием, так как это будет не только мешать работе, но и представлять опасность.

      При выполнении сварочных  работ в монтажных  условиях на открытом воздухе рабочее  место сварщика и оборудование обязательно должно быть защищено от атмосферных воздействий. Для этих целей применяют палатки, навесы или переносные тенты и т.д.

      Применение  сварочного оборудования на монтажных площадках  создает ряд трудностей по его хранению. Каждый раз после окончания работы нужно перемещать аппарат к месту хранен» Лучше всего, если сварочный аппарат содержится закрытом помещении, а к рабочему месту протянуты только сварочные кабели. Если это невозможно, то лучше всего сварочный аппарат установить на передвижную тележку, что. значительно облегчит его транспортировку.

      Рабочий инструмент   сварщика должен комплектоваться, учитывая специфику работы. Н существует определенный перечень инструмент без

которого  обойтись невозможно. Каждый электросварщик должен иметь защитный щиток или маску, рукавицы, молоток, зубило или крейцмессель

для отбивки шлака, стальную щетку. Сварщик,   работающий   с   неплавящимся электродом, должен иметь набор  заточенных вольфрамовых электродов, комплект гаечных ключей, пассатижи или кусачки. На стационарном рабочем месте инструмент хранится в специальном ящике, а для работы на монтажной площадке у сварщика должна быть специальная сумка, предназначенная для хранения инструмента. Это может быть один из портативных ящиков для инструмента, изготовлением которых занимаются многие фирмы. Правильно подобранный и исправный инструмент экономит время и способствует производительному труду. 

   1.3 Материалы для изготовления балки БП-2 

Рассматриваемые стали (Ст 3) обладают хорошей свариваемостью

      Существует  два вида сталей, различающихся между  собой по химическому  составу: углеродистая и легированная. Также стали разделяют по качеству:

• обыкновенного качества,
• качественные,
• повышенного качества,

• высококачественный

      . 

4. Технология  дуговой сварки

      Под подготовкой металла  понимают процессы предварительной  заготовки и резки  деталей, разделки свариваемых  кромок, зачистки их от грязи и жировых  включений. В условиях мастерских заготовку  металла и его  резку выполняют на специальном оборудовании: гильотины, ножницы, труборезы, трубогибы, кромкострогальное оборудование и т.д.

      В условиях домашних мастерских этого перечня  оборудования нет, поэтому  заготовку деталей  обычно выполняют  кислородной резкой, ручными ножовками или ножницами, болгарками и т.д. Гибку листа при необходимости в условиях домашних мастерских и стержней обычно выполняют после предварительной газопламенной обработки.

      Очистку свариваемых кромок выполняют как  механическими приспособлениями (абразивными инструментами, вращающимися металлическими щетками и т.д.), так и газопламенной обработкой. Торцевые поверхности кромок и прилегающие к ним участки металла шириной 25 - 30 мм перед сваркой зачищают от ржавчины, масла, краски, влаги и других загрязнений, оказывающих влияние на качество сварного соединения.

      Сборку  изделий перед  сваркой выполняют  в тех же приспособлениях, что и перед  дуговой сваркой. В условиях домашних мастерских предсварочную  сборку обычно выполняют  на прихватках. Длина  прихваток и расстояние между ними зависят от вида изделия, толщины свариваемого металла и длины сварочных швов. Если свариваются несложные изделия из тонколистовой стали, то длина прихваток обычно не превышает 5 мм с расстоянием между ними до 100 мм. Изделия из более толстых металлов требуют прихваток большей длины, которая при толщине металла до 4 мм достигает 20-30 мм с расстоянием между ними - 300 - 500 мм. В процессе наложения прихваточных швов следует следить за проваром корня шва, который при последующей сварке может уже не располагаться на всю толщину.

      Прихватки рекомендуют делать в местах наибольших напряжений. Не рекомендуется  делать прихватки  в острых углах, местах резких переходов, на окружностях с  малым радиусом.

      В зависимости от длины  различают короткие (250 300 мм), средние (350 1000 мм) и длинные (более 1000 мм) швы.

      В зависимости от размеров сечения швы выполняют  однопроходными или  однослойными, многопроходными  или многослойными. Однопроходная сварка производительна  и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.

      Расположение  слоев при многослойной сварке бывает трех видов наложения; последовательное каждого  слоя по всей длине  шва, "каскадным" способом и способом "горки". Оба последних способа применяют при сварке металла значительной толщины (более 20 25 мм). При выполнении многослойных швов особое внимание следует уделять качественному выполнению первого слоя в корне шва. Провар корня шва определяет прочность всего многослойного шва

  Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока. 

        Таблица 3

      Выбор диаметра электрода  при сварке стыковых соединений

      Таблица 4

      Выбор диаметра электрода  при угловых и  тавровых соединений

                                                                      Таблица 5

      Технические характеристики

Силу  сварочного тока определяют по формуле               Таблица 6

      1.7 Технология дуговой сварки балки БП-2

        Подкрановая балка – это балка, несущая рельс кранового пути и воспринимающая нагрузки от ходовых тележек мостового крана. (рис. 6)

      Рис. 6 Общий вид подкрановой  балки

     Элементы  балки соединяются  между собой сварными швами. Иногда применяют  клепаные подкрановые  балки. В торцовых ребрах подкрановых  балок есть отверстия  для крепления  балки к колонне  при помощи болтов. Нижние кромки торцовых ребер отфрезерованы, и через них передаются усилия на колонну.

     Тормозной настил изготовляют  из листовой рифленой стали толщиной 6—8 мм и укрепляют ребрами или уголками для повышения жесткости.

     Прогоны выполняют из профильного металла (швеллеров, двутавров). На концах прогонов делают отверстия для крепления их к верхним поясам ферм.

      Технология  их сварки должна обеспечивать определенный комплекс требований, основными  из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела механических свойств основного металла. В некоторых случаях конкретные условия работы конструкций допускают снижение отдельных показателей механических свойств сварного соединения. Однако в большинстве случаев, особенно при сварке ответственных конструкций (в нашем случае подкрановой балки), швы не должны иметь трещин, непроваров, пор, подрезов. Геометрические размеры и форма швов должны соответствовать требуемым. Сварное соединение подкрановой балки должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние. В отдельных случаях к сварному соединению предъявляют дополнительные требования. Однако во всех случаях технология сварки балок должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность процесса сварки при требуемой надежности и долговечности конструкции.

        Прерывистые швы  не целесообразны,  так как при  этом дополнительная  концентрация   напряжений.

     Швы, приваривающие ребра  жесткости, как правило, на прочность расчетом не проверяются. Они  выполняются угловыми с катетом,

  составляющим (0,3. . .0,6) от толщины вертикального  листа s_B. Эти швы в опорных сечениях, а также в местах приложения сосредоточенных сил непременно выполняют непрерывными. Ребра жесткости сечений в наиболее напряженных волокнах растянутой зоны иногда не приваривают . В балках, работающих под статической нагрузкой, рекомендуется укладка односторонних угловых поясных швов при автоматической сварке и соответственно с глубоким проплавлением. Также возможна укладка односторонних швов при приварке ребер жесткости. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.5 Контроль качества сварных соединений

     Качество - это совокупность свойств продукции, обусловливающих  ее пригодность удовлетворять  потребности в  соответствии с ее назначением. Это  категория относительная  и комплексная. Требования, предъявляемые к  изделиям различного назначения, не могут  быть одинаковыми. Качество сварных соединений оценивается совокупностью показателей: прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, структурой металла шва и околошовной зоны, числом дефектов, числом и характером исправлений, вероятностью безотказной работы за заданное время и т.д.

     Для получения качественных сварных конструкций  на всех этапах их изготовления применяются различные  методы контроля, обеспечивающие обнаружение дефектов и их предупреждение.

     Классификация методов контроля

     Обычно  по воздействию на материал или изделие все методы контроля разделяются на две большие группы разрушающие и неразрушающие.

     К разрушающим относят  механические, металлографические и коррозионные испытания. Механические испытания  сварных соединений и металла шва  включают растяжение, изгиб, сплющивание и другие виды разрушения, которые количественно характеризуют прочность, качество и надежность соединений. По характеру нагрузки предусматривают статические, динамические и усталостные испытания. Разрушающие испытания проводят обычно на образцах-свидетелях и реже  на самих изделиях. Образцы-свидетели сваривают из того материала и по той же технологии, что и сварные соединения изделий.

     Неразрушающие методы используют для  проверки качества швов без их разрушения. При неразрушающих  испытаниях, осуществляемых обычно на самих изделиях, оценивают те или иные физические свойства, косвенно характеризующие прочность или надежность соединений. Эти свойства, а точнее их изменение, обычно связаны с наличием дефектов. В связи с этим с помощью данных методов можно узнать местоположение дефектов, их размер и характер, что объясняет их обобщенное название  дефектоскопия. Все неразрушающие методы дефектоскопии различаются физическими явлениями, положенными в их основу.

     Общая схема неразрушающего контроля (рис. 6) включает:

• объект контроля О;
• излучающий И и приемный П преобразователи;
• излучатель СИ и приемник СП сигналов;
• индикаторное устройство ИУ.

Рис. 6 Общая схема неразрушающего контроля

     Сигналы от излучателя и приемника  поступают на индикаторное устройство и служат для принятия решения Р о дефектности или качестве объекта. В настоящее время при контроле сварных соединений и изделий применяются в той или иной мере все перечисленные методы оценки качества, так как универсального не существует. Поэтому важен не только правильный выбор метода контроля, но и их комбинация, сочетание неразрушающих и разрушающих испытаний. Главными критериями при этом должны быть выявляемость наиболее опасных дефектов данным методом, стоимость и производительность контроля. Оптимальным будет такое их сочетание, которое обеспечивает достаточно высокое качество соединений при минимальных затратах и необходимой производительности контроля.