Техника безопасности при выполнении сварки заданного изделия
Содержание
- Введение______________________
______________________________ ______________________________ ___1
2. Технологический процесс_______________________
2.1. Описание конструкции___________________
2.2. Описание свариваемости металла, из которого сделана конструкция____________7
2.3. Подготовка деталей
под сварку________________________
2.4. Порядок сборки
и сварки________________________
2.5. Выбор сварочных
материалов____________________
2.6. Режимы сварки________________________
2.7. Выбор сварочного
оборудования__________________
3. Виды контроля сварных изделий
______________________________
3.1. Способы контроля
заданного изделия_______________________
4. Техника безопасности при выполнении сварки заданного изделия___________________30
Введение
Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Сварка широко применяется в основных отраслях производства, потребляющих металлопрокат, т.к. резко сокращается расход металла, сроки выполнения работ и трудоёмкость производственных процессов. Сварка как высоко производительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций. Успехи в области автоматизации сварочных процессов позволили коренным образом изменить технологию изготовления важных хозяйственных объектов.
О возможности применения «электрических искр» для плавления металлов еще в 1753 году говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман. В 1802 году профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического использования. Однако потребовались многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных на создание источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Важную роль в создании этих источников сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.
В 1882 году российский ученый – инженер Н.Н. Бенардос, работая над созданием аккумуляторных батарей, открыл способ дуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.
В 1888 году российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлическим электродом. С его именем связано развитие металлургической основной электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействия на состав металла шва, создание первого электрического генератора.
С1948 года получили промышленное применение способы дуговой сварки в защитных газах: ручная сварка неплавящимся электродом, механизированная ручная сварка неплавящимся и плавящимся электродом.
Сварка потребовалась и в космосе. В 1969 году наши космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и в 1984 году С. Савицкая и В. Джанибеков провели в космосе сварку, резку и пайку различных металлов.
Газовая сварка, при которой для плавления металлов используют теплоту горячей смеси газов, также относится к способам сварки плавлением. Способ газовой сварки был разработан в конце XIX века, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В настоящее время объем газосварочных работ в промышленности значительно сокращен, но ее успешно применяют при ремонте изделий из тонколистовой стали, алюминия и его сплавов, при пайке и сварке меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов, наплавочных работ.
Сварка – это такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резание, литье, ковка, штамповка. Большие технологические способности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, реакторов, мостов и других конструкций.
Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Ее применения способствует совершенствованию машиностроения и развития ракетостроения, атомной энергетики, радио электроники.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Технологический процесс заготовки деталей включает в себя следующие основные операции:
- правка;
- разметка;
- наметка;
- механическая и газовая резка;
- гибка;
- штамповка.
Правка
Правка листовой, полосовой и универсальной стали производится механическим путем на листоправильных вальцах, углоправильных и других специальных машинах. Наибольшее применение находит правка в холодном состоянии. При этом выпрямленный лист должен иметь кривизну не более 1 мм на 1 м.
Правку мелких деталей целесообразно производить на вальцах, используя подкладной лист.
Разметка и наметка
Разметка и наметка производятся на разметочной или наметочной плитах. При этой операции необходимо, чтобы отклонения от чертежных размеров укладывались в допуск для данного класса точности. При необходимости сохранения проектных размеров после сварки при разметке следует предусматривать припуск на укорочение от сварки, ориентируясь графиками.
Маркировка деталей – важный элемент операции наметки, необходимый при одиночном производстве. Часто из-за отсутствия маркировки случаются потери металла.
При серийном и массовом производстве маркировка не требуется, если хорошо поставлена организация производства. В таких случаях заготовки после очередной операции необходимо погружать в контейнеры и в таком виде отправлять на последующие операции. Этим самым исключается возможность потери деталей и устраняется путаница при сборке. Заготовки, поступающие на сборку, должны храниться на стеллажах, имеющих обозначения, к какому изделию и на какой узел предназначены данные заготовки. Такое хранение обеспечивает нормальную работу сборочного участка и значительно повышает производительность труда.
Механическая резка
Механическая резка в основном производится на пресс-ножницах и гильотинных ножницах. При этом необходимо учитывать точность реза, производительность и изменение физико-механических свойств зоны реза. Обрезная кромка должна быть перпендикулярна основанию, не иметь вмятин и заусениц. Отклонение от намеченной риски должно быть не более ± 1 мм.
Газовая резка
Газовая резка бывает ручная и машинная. Возможны два метода резки: резка в размер, или чистовая, и резка заготовительная, то есть с последующей обработкой. По степени точности резка в размер имеет три класса точности:
I класс – вырезка деталей, сопрягаемых с другими впритык или же для сварки в стык. Допуск при этом ± 0,5 – 1,5 мм (только машинная резка);
II класс – вырезка деталей, сопрягаемых с другими с помощью болтов, заклепок или сварки внахлест. Допуск при этом ± 1,5 – 2,5 мм (в основном машинная резка);
III класс – вырезка деталей, не сопрягаемых с другими деталями, например вырезка наружной окружности фланцев, опорных элементов и др. Допуск при этом ± 5 мм; применяется как машинная, так и ручная резка.
Заготовительная резка производится в тех случаях, когда деталь подвергается последующей механической обработке, допуск на размеры заготовок соответствует 2 – 3-му классу точности и только в плюс.
Гибка
Гибка листового, полосового и широкополосового металла производится на трех- и четырехвалковых вальцах и прессах. На холодную гибку листы должны поступать с подготовленными кромками. Гибка профильного металла производится на профильно-гибочных станах и прессах.
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
Коробка состоит из четырех деталей.
1-лист гнутый; 1-лист верхний; 1-обечайка; 2-боковых листа.
Масса всей конструкции - 7,43 кг, габаритные размеры – 280х145х170
Масса гнутого листа – 2,8 кг, размер – 214х145х170
Масса верхнего листа – 0,75 кг, размер – 122х262
Масса обечайки – 1 кг, размер – 142х149
Масса бокового листа № 1 – 1,44 кг, размер – 158х136
Масса бокового листа № 2 – 1,44 кг, размер – 158х136
На своем чертеже я изобразил коробку = 7.43кг. Масштаб 1 : 2.
На чертеже показано несколько видов: главный вид, вид сверху, вид сбоку.
ОПИСАНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ МЕТАЛЛА, ИЗ
КОТОРОГО СДЕЛАНА КОНСТРУКЦИЯ
Заданная конструкция выполнена из стали марки - Б Ст.3сп ГОСТ 14637-79
Примеры некоторых марок низкоуглеродистых сталей с хорошей свариваемостью:
- углеродистые стали обыкновенного качества: СТ0, Ст1 пс, Ст1 сп, Ст2 пс, Ст2 сп, Ст3 пс, Ст3 Гпс, Ст4 пс, Ст4 сп, ВСт3 пс, ВСт3 сп, ВСт3 Гпс, ВСт2 сп;
- углеродистые качественные: сталь 05, сталь 08, сталь 10, сталь15, сталь 20.
Сварка низкоуглеродистых сталей
Низкоуглеродистые стали относятся к группе хорошо сваривающихся сталей, имеют наилучшую свариваемость в сравнении с другими сталями. Сварку таких сталей рекомендуется вести на максимально допустимых режимах. Необходимые пластические свойства таких сталей обеспечиваются в широком диапазоне режимов, поэтому, как правило, не требуется специальных технологических приемов для предотвращения закалочных структур и появления кристаллизационных трещин.
Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют электроды типов Э42, Э46 с различными видами покрытия (рутиловое, целлюлозное, кислое, смешанное). Выбор типа марки электрода должны обеспечивать равнопрочность металла шва с основным металлом и отсутствие дефектов в сварных швах.
При изготовлении ответственных конструкций, работающих в условиях ударных и вибрационных нагрузок, высоких и низких температур, применяют электроды типов Э42А, Э46А, Э50А. Это электроды с основным покрытием, обеспечивающие получение металла шва с повышенными пластическими свойствами и стойкостью против образования кристаллизационных трещин.
Примеры таких электродов УОНИ13/15, УОНИ13/55, СМ – 11, ОЗС – 2, АНО – 7, ТМУ – 21 … механические свойства металла шва, выполненные этими электродами, выше аналогичных свойств основного металла.
Сварка низкоуглеродистых сталей, как правило, не требует предварительного подогрева. Однако, в некоторых случаях для предупреждения кристаллизационных трещин применяется предварительный подогрев. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Область применения - несущие и ненесущие элементы сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-й категории) толщиной до 10мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до +425*С для Ст3пс и толщиной до 25мм - для Ст3сп. Ст3пс при толщине проката от 10 до 25 мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40* до +425*С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью. Ст3сп при толщине проката свыше 25 мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40* до +425*С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.
Группа Б - поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а их уровень, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
Сталь Ст3сп обеспечивает класс прочности листового, широкополосного универсального проката и гнутых профилей КП 265 при толщине проката до 20 мм без применения дополнительной упрочняющей обработки.
Свариваемость: |
без ограничений. |
Флокеночувствительность: |
не чувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: |
не склонна. |
Технологические
свойства материала Ст3сп .
Марка : |
Ст3сп |
Классификация : |
Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества |
Дополнение: |
По ГОСТ 27772-88 сталь Ст3сп5 соответствует стали для строительных конструкций С245; сталь Ст3сп соответствует стали С285 |
Применение: |
Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах, арматура класса Ат400С |
ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ ПОД СВАРКУ
Важным условием получения качественных сварных соединений является чистота металла в месте сварки. Наличие в металле любых загрязнений (масла, накипи, ржавчины, окислов) ухудшает свариваемость основного и присадочного металлов, шов получается пористым, а соединение непрочным.
Для удаления окисной пленки и поверхностных загрязнений зону вокруг любого дефекта (повреждения) необходимо зачистить до металлического блеска. Это лучше всего сделать ручной электрической или пневматической шлифовальной машиной. Очень удобна шлифовальная машина ИП-2009А.
В местах, не доступных для механической обработки, поверхность вокруг повреждения зачищают до металлического блеска стальными щетками, специально заточенными шаберами или другим инструментом. При подготовке к сварке тонких малозаметных трещин зачистку производят не вдоль, а поперек трещины. При такой зачистке риски, образованные на металле от шлифовального круга, не совпадают с направлением трещины, а пыль, осаждающаяся на трещину, выявляет ее контуры даже в тех местах, где простым глазом можно трещину и не заметить.
Во всех случаях ширина зачистки должна быть в 2-3 раза больше ширины накладываемого шва. При заварке трещин в стенках рубашки охлаждения, когда шов предполагается герметизировать эпоксидным клеем, зачистку по обеим сторонам трещины производят на общую ширину не менее 30 мм.
Малозаметные трещины необходимо еще и накер-нить, чтобы не потерять их во время сварки из виду. Промежутки между отдельными накерненными точками могут быть 20—30 мм.
Если концы трещины расположены в местах, где возможны значительные внутренние напряжения детали, то их необходимо засверлить. Это нужно для предупреждения дальнейшего распространения трещины во время сварки и при работе детали.
При толщине стенки (металла) в местах прохождения трещины более 5 мм ее необходимо разделать, т. е. вдоль ее оси прорезать канавку. Разделывать канавку вдоль трещины лучше всего электрической или пневматической шлифовальной машиной, на которой закреплен шлифовальный круг шириной 4—5 мм. В местах, где затруднена разделка механизированным способом, канавку прорубают крейцмейселем или специально заточенным зубилом. В этом случае канавка имеет У-образную форму. Подготовку трещин и других дефектов к заварке лучше всего выполнять непосредственно перед заваркой.
Пробоину чаще всего заделывают наложением внахлест заплаты. Исключение составляют случаи, когда площадь пробоины не превышает 1 см2 и ее проще заплавить присадочным металлом. Заплату вырезают из малоуглеродистой стали толщиной 2,5-3 мм. Края заплаты должны перекрывать пробоину не менее чем на 10 мм. Но лучше всего заплату делать правильной (прямоугольной) формы с закругленными углами, а по размерам такой, чтобы края прилегали к более толстым и менее напряженным стенкам детали. В местах прилегания заплаты поверхность детали необходимо зачистить до металлического блеска. Перед приваркой заплаты ее середину необходимо немного простучать молотком с тем, чтобы придать ей выпуклость для компенсации разности линейного расширения чугуна и стали при нагреве детали. Края заплаты необходимо плотно подогнать к поверхности детали.
Если деталь имеет пробоину на плоскости прилегания с другой деталью, то заплату на нее ставят впотай, т. е. поверхности детали и заплаты должны быть на одном уровне. В этом случае пробоине придают правильную форму (запиливают или срезают выступы), скашивают под углом 45° края. Такой же формы должна быть и заплата. После подгонки по периметру заплаты с наружной стороны делается второй скос под углом 45° шириной 2-3 мм.
Подготовка отверстий к заварке заключается в зачистке поверхности вокруг них, рассверливании до полного снятия старой резьбы. Глубокие резьбовые отверстия необходимо также рассверлить и разделать на конус с тем, чтобы можно было расплавить металл на всю глубину резьбы.
Обломанные части деталей чаще всего не сохраняются. Лучше не изготавливать новую обломанную часть, а отпилить от выбракованной аналогичной детали такую же часть и подогнать по месту. Для создания более прочного сварного соединения и на детали, и на привариваемой обломанной части в месте их стыка необходимо сделать скосы кромок с двух сторон. То же самое необходимо сделать при приварке сохранившегося облома.
Перед устранением сваркой любых повреждений, где металл находится в зоне соприкосновения с маслом (например, в картерной части блока цилиндров, в зоне прохождения масляной магистрали и т. п.), место сварки полезно подогреть пламенем газовой горелки до температуры 200—220 °С. Эту операцию проводят быстрыми перемещениями горелки вдоль завариваемого повреждения в течение 1—2 мин. При этом по поверхности детали пламя должно скользить факельной зоной. В результате такой термической обработки металла в месте сварки из него выгорают остатки масла и другие неметаллические включения, мешающие нормальному сплавлению электродного металла с основным. Несмотря на положительное воздействие на металл низкотемпературного подогрева эту операцию не рекомендуется применять в тех случаях, когда устраняемое повреждение находится в стенках детали со значительными внутренними напряжениями.
ПОРЯДОК СБОРКИ И СВАРКИ
Для сборки изделия, необходимы следующие заготовки: лист гнутый, лист верхний, обечайка, боковой лист 2 шт.
Перед началом работ все заготовки были очищены от ржавчины, окалины и других инородных тел.
Я взял гнутый лист и зажал его струбциной к столу на сварочном посту, для устойчивости детали перед сваркой. После взял боковой лист и закрепил его сделав две прихватки расположенные в 50 мм от краев, аналогично проделал со вторым боковым листом. Далее взял верхний лист прихватил его также двумя прихватками расположенные по 50 мм от краев. Чтобы выровнять корпус и правильно соединить все детали, нужно применить механическую правку с помощью молотка и угольника. После правильной состыковки торцов верхнего листа с боковыми листами, делаю 4 прихватки соединяющие боковые детали с верхним листом расположенные в 50 мм от краев по 2 прихватки на сторону. Далее беру обечайку и согласно чертежу вставляю её в разрез гнутого листа, делаю 4 прихватки на каждой стороне по 2 расположенные по 50 мм от краев. Конструкция готова к сварке все прихватки были сделаны для того, что бы во время сварки конструкцию не повело (деформировало).
Условное обозначение свариваемого соединения |
Конструктивные элементы |
s |
b | ||
подготовленных кромок свариваемых деталей |
сварного шва |
Номин. |
Пред. откл | ||
Т1 |
От 2 до 3 |
0 |
+1 | ||
Св.3 до 15 |
+2 | ||||
Св.15 до 40 |
+3 | ||||
Верхний и боковые листы буду сваривать тавровым соединением в нижнем положении шва согласно указаниям чертежа по ГОСТу 5264-80. Односторонним швом, катетом 6, по незамкнутому контуру.
Верхний и боковые листы буду сваривать тавровым соединением в нижнем положении шва согласно указаниям чертежа по ГОСТу 5264-80. Односторонним швом, катетом 6, по незамкнутому контуру.
ООбечайку буду сваривать нахлесточным соединением в нижнем положении шва согласно указаниям чертежа по ГОСТу 5264-80. Односторонним швом, катетом 3, по незамкнутому контуру.
Условное обозначение свариваемого соединения |
Конструктивные элементы |
s |
В |
b | ||
подготовленных кромок свариваемых деталей |
сварного шва |
Номин. |
Пред. откл | |||
Н1 |
От 2 до 5 |
3-20 |
0 |
+1,0 | ||
Св.5 до 10 |
8-40 |
+1,5 | ||||
Св.10 до 29 |
12-100 | |||||
Св.29 до 60 |
30-240 |
+2,0 | ||||
ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
К плавящимся электродам относятся стальные, алюминиевые, медные и чугунные электроды. Они представляют собой металлический стержень, на поверхность которого нанесен слой покрытия. Это покрытие предназначено для стабилизации горения дуги, защиты расплавленного металла от кислорода и азота воздуха, легирования и раскисления металла шва. Плавящиеся электроды применяются для ручной дуговой сварки и наплавки и служат для подвода электрического тока к дуге, являясь одновременно и присадочным материалом.
Качество электрода зависит от химического состава сварочной проволоки. На сварочную проволоку могут покрыть специальным составом, который состоит из смеси различных порошковых веществ, скрепленных жидким стеклом. Сейчас на прилавках магазинов можно найти множество видов покрытых и непокрытых электродов.
Сварочные материалы выбираются в зависимости от типа сварки и вида стали. Самым распространенным на данный момент материалом для сварки являются электроды, которые бывают для углеродистых, высокопрочных и теплоустойчивых, низколегированных сталей.
Применяя сварочные электроды различных марок с нужными вам характеристиками, можно работать и с различными видами металлов, в том числе и с цветными, и с современными сплавами.
Размеры и общие технические требования к стальным электродам для сварки и наплавки регламентированы ГОСТ 9466-60. Согласно ГОСТ 9466-60 электроды изготавливают диаметром от 1,6 до 12 мм, длиной от 225 до 450 мм. Этим же стандартом устанавливаются методы испытаний электродов, их маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
В зависимости от назначения стальные электроды подразделяются на несколько классов, для каждого из которых утвержден свой ГОСТ.
ГОСТ 9467-60 «Электроды металлические для дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей» устанавливает типы электродов, а также механические свойства металла шва и сварного соединения. Этот стандарт распространяется на два класса электродов:
на электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей;
на электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей.
Для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей стандартом предусмотрено 15 типов электродов:
Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей – 5 типов (Э-34, Э-42, Э-42А, Э-46 и Э-46А);
Для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей – 3 типа (Э-50, Э-50А и Э-55);
Для сварки легированных сталей повышенной прочности – 7 типов (Э-60, Э-60А, Э-70, Э-85, Э-100, Э-125 и Э-145).
Для каждого типа электрода разработана одна или несколько марок, характеризуемых составом покрытия, маркой электродной проволоки, свойствами наплавленного металла и др. В обозначении типа электрода буква Э означает электрод, а стоящее за ней число показывает предел прочности на разрыв металла шва в кгс/мм². Буква А, стоящая в конце индекса, указывает на повышенные пластические свойства наплавленного металла.
Э46-АНО-4-d-УД |
Обозначения по международным стандартам | |
ГОСТ 9466-75 |
ISO 2560-А |
E 43 АR 12 |
Рекомендуемая область применения Для сварки конструкций из углеродистых сталей марок С, ВСт3сп, БСт3сп и других во всех пространственных положениях кроме вертикального сверху вниз. |
Положение
| |
Вид покрытия |
рутиловое | |
Для сварки заданной мне конструкции я выбрал Э-46 по ГОСТ 9467-75, марки АНО-4 диаметром 3 мм, на постоянном токе обратной полярности.
Механические свойства металла шва (не менее)
Металла шва или наплавленного металла |
Сварного соединения | |||||
Вид т/о |
Температура испытаний,0C |
Временное сопротивление разрыву, МПа |
Относит. удлинение, % |
Ударная вязкость, Дж/см2 |
Временное сопротивление разрыву, МПа(Дж/см2) |
Угол загиба, град |
без т/о |
20 |
450 |
20 |
80 |
450 (46) |
150 |
Рекомендуемый режим сварки
Ток, А
Переменный с напряжением холостого хода
не менее 50±5 В
и постоянный обратной полярности.
Положение швов | |||
Диаметр, мм |
Нижнее |
Вертикальное |
Потолочное |
2,0 |
40-70 |
40-60 |
40-60 |