Технология газовой сварки
Введение
Сварочная техника и технология занимают одно из ведущих мест в современном производстве. Свариваются корпуса гигантских супертанкеров и сетчатка человеческого глаза, миниатюрные детали полупроводниковых приборов и кости человека при хирургических операциях. Многие конструкции современных машин и сооружений, например космические ракеты, подводные лодки, газо- и нефтепроводы, изготовить без помощи сварки невозможно. Развитие техники предъявляет все новые требования к способам производства и, в частности, к технологии сварки. Сегодня сваривают материалы, которые еще относительно недавно считались экзотическими. Это титановые, ниобиевые и бериллиевые сплавы, молибден, вольфрам, композиционные высокопрочные материалы, керамика, а также всевозможные сочетания разнородных материалов. Свариваются детали электроники толщиной в несколько микрон и детали тяжелого оборудования толщиной в несколько метров. Постоянно усложняются условия, в которых выполняются сварочные работы: сваривать приходится под водой, при высоких температурах, в глубоком вакууме, при повышенной радиации, в невесомости.
Все это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, в особенности рабочих-сварщиков, так как именно они непосредственно осваивают новые способы и приемы сварки, новые сварочные машины. Сегодня рабочему сварщику недостаточно уметь выполнять несколько пусть даже сложных, операций освоенного им способа сварки. Он должен понимать физическую сущность основных процессов, происходящих при сварке, знать особенности сварки различных конструкционных материалов, а также смысл и технологические возможности других, как традиционных, так и новых, перспективных способов сварки.
1. Описание изделия
Предназначенное изделие предназначено для использования в качестве опоры для установки и монтажа несущих колонн, при сооружении зданий промышленного назначения.
Опора представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа.
Рис.1. Конструкция изделия
Все детали этой конструкции изготовлены из стали марки 09Г2С.
Сталь 09Г2С относится к
Стали этого класса обладают хорошей свариваемостью всеми видами дуговой сварки и широко используются для изготовления сварных конструкций применяемых в строительной индустрии.
Таблица 1
Химический состав стали 09Г2С
Углерод C, %
Кремний Si, %
Марганец Mn, %
Хром Cr, %
Никель Ni, %
Медь Cu, %
? 0,12
0,5-0,8
1,3-1,7
?0,3
?0,3
?0,3
Таблица 2
Механические свойства стали 09Г2С
Толщина проката, мм
Временное сопротивление разрыву уВ, МПа
Предел текучести уТ, МПа
Относительное удлинение д5, %
Ударная вязкость КСU, Дж/см?, при температуре,
?C
+20
-40
-70
10-20
21-32
470
460
325
305
21
59
34
29
Сварные конструкции используемые в качестве несущих элементов при возведении зданий и сооружений относятся ко II группе ответственности, т.к., их разрушение в процессе эксплуатации может привести к большим материальным затратам.
II группа ответственности
Учитывая особенности
2. Способ сварки
Сварка в защитных газах является одним из способов дуговой сварки. При этом способе в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования. Сварка в защитных газах отличается следующими преимуществами: высокая производительность (в 2...3 раза выше обычной дуговой сварки), возможность сварки в любых пространственных положениях, хорошая защита зоны сварки от кислорода и азота атмосферы, отсутствие необходимости очистки шва от шлаков и зачистки шва при многослойной сварке; малая зона термического влияния; относительно малые деформации изделий; возможность наблюдения за процессом формирования шва; доступность механизации и автоматизации. Недостатками этого способа сварки являются необходимость принятия мер, предотвращающих сдувание струи защитного газа в процессе сварки, применение газовой аппаратуры, а в некоторых случаях и применение относительно дорогих защитных газов.
Известны следующие
Переменный ток не применяется из-за низкой устойчивости процесса горения дуги, плохого формирования и плохого качества шва. Напряжение на дуге при сварке в С02 должно быть не более 30 В, так как с увеличением напряжения и длины дуги увеличивается разбрызгивание и окисление. Обычно напряжение дуги -- 22-- 28 В, скорость сварки -- 20-80 м/ч, расход газа 7--20 л/мин. Сварка в С02 с проволокой дает провар более глубокий, чем электроды, поэтому при переходе с ручной сварки оправданным считается уменьшение катетов примерно на 10%. Это объясняется повышенной плотностью тока на 1 мм2 электродной проволоки. Основные элементы режима сварки в С02 в табл.1.
Таблица 3
Типовые параметры режима сварки в С02
Диаметр проволоки, м
Сварочный ток, А
Скорость
подачи проволоки
м/ч
Напряжене на дуге, В
Расход
газа,
л/мин
Вылет проволоки, мм
0,8
50--110
устанавл. подбором под режим
18--20
5--7
6--12
1,0
70--150
19--21
7--9
7--13
1,2
90--230
21--25
12--15
8--15
1,6
150--300
23--28
12--17
13--20
Сварку
в углекислом газе производят почти
во всех пространственных положениях,
что очень важно при
Рис. 2. Движение электрода во время сварки в углекислом газе при выполнении многослойного шва
На рисунке показаны движения электрода во время сварки в углекислом газе при выполнении многослойного шва. Рекомендуется для снижения опасности образования трещин первый слой сваривать при малом сварочном токе. Заканчивать шов следует заполнением кратера металлом. Затем прекращается подача электродной проволоки и выключается ток. Подача газа на заваренный кратер продолжается до полного затвердевания металла.
3. Состав оборудования
В состав технологического оборудования, необходимого для выполнения сварочных работ при дуговой механизированной сварке в защитных газах входят:
· источник питания;
· сборочно-сварочные
· газовая аппаратура;
· приборы газовой магистрали;
· сварочный аппарат (полуавтомат).
3.1 Источник питания
Источником питания (ИП) сварочной дуги называют устройство, которое обеспечивает необходимый род и силу тока дуги.
Источник питания и сварочная дуга образуют взаимосвязанную энергетическую систему, в которой ИП выполняет следующие основные функции: обеспечивает условия начального возбуждения (зажигания) дуги, ее устойчивое горение в процессе сварки и возможность производить настройку (регулирование) параметров режима.
Важной технической
По роду тока в сварочной цепи различают:
1) источники переменного тока - сварочные однофазные и трехфазные трансформаторы, специализированные установки для сварки алюминиевых сплавов;
2) источники постоянного тока -
сварочные выпрямители и
По количеству обслуживаемых постов могут быть однопостовые и многопостовые, а по применению - общепромышленные и специализированные источники питания.
В данном случае мы используем современный мощный 400-амперный инверторный ИП для полуавтоматической сварки и наплавки в среде защитных или активных газов марки DC 400.33.
Данный ИП имеет:
· Дистанционное управление напряжением сварки.
· Цифровой индикатор тока и напряжения сварки.
· Функцию <<электронный дроссель>>.
· Питание как от стационарной сети так и от дизель-генератора.
Таблица 4
Технические характеристики инвертора DC 400.33
Напряжение питания, В
3 80,+10% -15 %
Потребляемая мощность, кВА, не более
20
Напряжение источника (пдавнорегулируемое), В
16-36
Сварочный ток (плавнорегулируемый), А
_
Номинальный режим работы ПН, % (при +40 С)
60
Максимальный ток при ПН= 100%, А
300
Диапазон рабочих температур, С
От - 40 до + 40
Масса, кг
44
Габаритные размеры, мм
610x280x535
Для ИП марки DC 400.33 мы подобрали подающий механизм марки ПМ-4.33. Он предназначен для сплошной стальной, алюминиевой и порошковой проволокой от 0.6 до 2.4 мм при работе с аппаратом ДС400.33, ДС400.33УКП или любым другим источником имеющим <<жесткую>> вольтамперную характеристику.
Данный ПМ имеет:
· Исполнение с «открытой» и «закрытой катушкой»
· Цифровая индикация скорости подачи проволоки, сварочного тока и напряжения
· Плавная регулировка скорости подачи сварочной проволоки и напряжения на дуге
· Цифровое задание всех параметров сварки
· плавное зажигание дуги, благодаря установке замедления проволоки вначале сварки
· установка времени продува в начале сварки и обдува газа после ее окончания
· плавное гашение дуги, благодаря установке замедления проволоки при окончании сварки
· Четырехроликовый механизм подачи проволоки фирмы COOPTIM Ltd., (профиль ролика зависит от диаметра и вида сварочной проволоки)
· Зубчатое зацепление подающих и прижимных роликов
· Регулируемое усилие прижима
· Возможна эксплуатация на удалении до 50м от сварочного источника
· Отсекатель защитного газа
· «Тест газа» и «тест проволоки» на лицевой панели
· Дистанционное управление скоростью подачи проволоки
Таблица 5
Технические характеристики ПМ-4.33
Напряжение питания, В
~36В
Потребляемая мощность, кВА, не более
0,2
Скорость подачи проволоки, м/сек
1-17
Диаметр проволоки, мм
-Сплошной
0.6-1.6
- Алюминевой
1.0-2.4
- Порошковая
0.9-2.4
Диапазон рабочих температур, °С
От -40 до +40
Масса, кг
14
Габаритные размеры, мм
580x202x423
3.2 Газобаллонное оборудование
Газовая магистраль состоит из баллона с газом, подогревателя и осушителя, которые применяют только при использовании углекислого газа, а также из редуктора, расходомера, газоэлектрического клапана и шланга, соединяющего эти элементы со сварочной горелкой.
Электрический подогреватель устанавливают для того, чтобы предупредить замерзание влаги в каналах редуктора и закупорку их льдом, между вентилем баллона и редуктором.
Осушители предназначены для поглощения влаги, содержащейся в углекислом газе. Применяют два вида осушителей: высокого и низкого давления.
Редуктор служит для понижения
сетевого давления или давления, под
которым газ находится в
4. Сварочные материалы
К сварочным материалам при п/автоматической сварке в защитных газах относятся защитные газы и сварочные проволоки.
Стальная сварочная проволока, предназначенная для сварки и наплавки, изготавливается по ГОСТ 2246-70.
Стандартом предусматривается 77 марок сварочной проволоки различного химического состава: 6 марок низкоуглеродистой проволоки, 30 марок легированной проволоки и 41 марка высоколегированной проволоки.
В легированной проволоке содержится от 2,5 до 10 % легирующих компонентов, в высоколегированной -- свыше 10 %.
Так как выбранная конструкция изготовлена из низкоуглеродистой стали 09Г2С, сваривают её стандартной кремнемарганцевой проволокой марки Св08Г2С.
При этом способе сварки в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.
Сварка в углекислом газе, благодаря его дешевизне, получила большое применение при изготовлении и монтаже различных строительных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным, так как под действием высокой температуры он диссоциируется на оксид углерода и свободный кислород (СО2>СО+О). При этом происходит частичное окисление расплавленного металла сварочной ванны и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). Шов получается беспористый, с хорошими механическими свойствами.
Углекислый газ С02 (ГОСТ 8050--85) не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д. Поставляется в сжиженном (жидком) состоянии в баллоне типа А вместимостью 40 л, в который при максимальном давлении 7,5 МПа вмещается 25 кг углекислоты (при испарении образуется около 12 750 л газа). Для целей сварки используют сварочную углекислоту. Чистота углекислоты первого сорта должна быть не менее 99,5 %, а высшего сорта -- 99,8 %. Баллоны с углекислотой окрашивают в черный цвет с желтой надписью «ССЬ сварочный». Применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.
Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10... 15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва. Кроме того, при выходе из баллона, от резкого расширения происходит снижение температуры углекислоты и влага, отлагаясь в редукторе, забивает каналы и даже полностью закрывает выход газа. Для предупреждения замерзания влаги между баллоном и редуктором устанавливают электрический подогреватель.
Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным прокаленным медным купоросом, хромистым кальцием или другим осушительным веществом.
5. Технологический процесс
Техника и
технология п/автоматической сварки плавящимся
электродом имеет много общего при
использовании обычной
Металл, предназначенный для изготовления сварных конструкций, предварительно выпрямляют, размечают, разрезают на отдельные детали-заготовки и выполняют, если это необходимо, разделку кромок в соответствии с рекомендациями ГОСТа. Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной очистке их от ржавчины, окалины, грязи, масла и других инородных включений. Очищают кромки стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробеметным способами, абразивными кругами, пламенем сварочной горелки травлением в растворах кислот или щелочей.
Подготовленные детали собирают под
сварку, используя специальные
Сварку осуществляют на режимах, ориентируясь на справочную литературу, производственные инструкции, операционные технологические карты и личный производственный опыт. К основным параметрам режима дуговой сварки в защитных газах относят диаметр электродной проволоки и ее марку, силу сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, вылет электрода, состав защитного газа и его расход, наклон электрода вдоль оси шва, род тока, а для постоянного тока - и его полярность.
При сварке в углекислом газе обратная полярность тока позволяет получать более высокое качество шва, чем сварка на прямой полярности.
Технологические особенности сварки
различных сталей заключаются прежде
всего в подборе марки
П/автоматическая сварка в защитных газах может производиться во всех пространственных положениях шва, из которых наиболее удобным является нижнее. Сварка в нижнем положении производится с наклоном горелки вперед или назад. Предпочтительнее вести сварку углом назад, так как при этом обеспечивается более надежная защита расплавленного металла и лучший внешний вид шва. Горелку рекомендуется наклонять на 5...15° относительно вертикали. При сварке металла толщиной 1...2 мм поперечные колебания горелки не производят. Сварку ведут на максимально возможной длине дуги с максимальной скоростью сварки, при которой обеспечивается хорошее формирование сварного шва и удовлетворительная газовая защита.
6. Методы контроля сварных швов
Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух упругих сред, обладающих разными акустическими свойствами.
Отразившись от нижней поверхности изделия, ультразвук возвратится, будет принят датчиком, преобразован в электрические колебания и подан на экран электронно-лучевой трубки. При наличии дефектов ультразвуковые колебания исказятся: это будет видно на экране электронно-лучевой трубки, где появится всплеск -- искажение. По характеру и размерам искажений определяют виды и размеры дефектов.
Ультразвуковые колебания -- это механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха, т. е. более 2000 Гц. Для ультразвукового контроля применяют колебания частотой 0,5--10 МГц. «Ультра» (от латинского) означает «сверх», «за пределами». Частота колебаний -- это число колебаний за 1 с.
Распространяются колебания в однородных материалах по относительно прямым линиям, а на границе раздела двух разнородных материалов (поры, трещины и проч.) происходит их отражение.
Излучение и прием (регистрация) ультразвуковых колебаний производятся электроакустическими преобразователями приборов, а сами приборы называются ультразвуковыми дефектоскопами. Такая аппаратура в нашей стране появилась лишь в 1957 г., а сам способ использования ультразвуковых колебаний для дефектоскопии был впервые в мире предложен нашим соотечественником С.Я. Соколовым в 1928 г.
Основой преобразователей обычно является определенный керамический материал, обладающий пьезоэлектрическим эффектом. «Пьезо» (греч.) в переводе на русский язык означает «сжимаю». Пьезоэлектрический эффект проявляется в том, что пьезоэлектрическая пластина (из титаната бария, цирконат-титаната свинца и др.) под действием подведенного к ней переменного электрического потенциала начинает изменять свою толщину и колебаться, механически вибрировать и направлять пучок колебаний перпендикулярно плоскости пластины, а под влиянием механических деформаций на противоположных поверхностях пьезоэлектрической пластины возникают электрические заряды -- переменный электрический ток, который передается на соответствующие регистрирующие приборы.
Проникновение ультразвуковых колебаний
в контролируемое изделие происходит
тогда, когда удаляется воздух, находящийся
между контактирующими
Процесс распространения ультразвука в теле является волновым, он создает упругие колебания.
Излучатели и приемники ультразвуковых волн называются пьезопреобразователями. Пьезопластина может работать и как излучатель и как приемник. Для озвучивания сварных изделий употребляют в основном эхоимпульсный контроль. Эхо-метод заключается в озвучивании изделий короткими импульсами ультразвука и регистрации эхосигналов, отраженных от дефекта к приемнику. Признаком дефекта является появление импульса на экране. Эхоимпульсный метод называют иногда еще методом эхолокации.
Рис. 3. Схема эхо-импульсного метода
Недостаток ультразвукового
Для работы на ультразвуковом контроле персонал (инженеры, техники) проходят специальную подготовку с приобретением навыков и с аттестацией.
В настоящее время в России находится
в пользовании и выпускается
более 20 различных моделей
7. Наладка и ремонт сварочного оборудования
В процессе эксплуатации электросварочного оборудования возникают перегрузки, аварии и естественный износ, требующие проведения ремонтно-наладочных работ, в объёмах необходимых для нормальной функционирования оборудования.
Ремонт -- это комплекс операций по
восстановлению исправности или
работоспособности
Таблица 6
Характерные неисправности в работе сварочного автомата и способы устранения инверторных ИП
Характер
неисправности
Причина
появления
Способ
устранения
1.Инвертор не включается
Обрыв в цепи
Проверить и исправить
2.Нагрев зажимов инвертора
Слабая затяжка контактных болтов
Недостаточное сечение провода в месте контакта
Затянуть
Замена провода
3.При работе внезапно гаснет дуга
Обрыв или нарушение контакта в сварочных проводах
Замыкание между проводами.
Проверить и исправить
4. Инвертор даёт пониженное
Сгорел один из предохранителей в первичной цепи
Магнитный пускатель плохо поджимает контакты
Недостаточно плотно поджаты контакты переключателя
Вышел из строя диод
Восстановить нормальную работу всех трёх фаз
Поджать контакты пускателя
Поджать контакты переключателя
Заменить диод
Таблица 7
Характерные неисправности в работе сварочного полуавтомата и способы устранения
Характер
неисправности
Причина
появления
Способ
устранения
При включении кнопки, на горелке дуга не зажигается
Отсутствие контакта в сварочном цехе
Проверить целостность контактов
Неравномерная подача проволоки при сварке
Недостаточное усилие режима механизма подачи
Большой износ ведущего ролика
Задержка проволоки в
Отрегулировать давление прижимных роликов
Заменить ведущие ролики
Прочистить канал наконечника или заменить
Прекращается подача газов в горелку
Не срабатывает газовый клапан
Проверить электроцепь газового клапана
Проволока образует петлю между подающими роликами и входным штуцером
Большое расстояние между роликами и входным штуцером
Чрезмерное усилие прижима
Уменьшить усилия прижима
Сопло цанги находится под
Нарушена изоляция между соплом и горелкой
Между соплом и горелкой попали брызги металла
Восстановить изоляцию

- Технология газовой сварки углеродистых конструкционных сталей
- Технология гидравлического разрыва пласта
- Технология горизонтально направленного бурения
- Технология горного производства
- Технология делового общения
- Технология делового общения
- Технология демонтажа строительных конструкций
- Технология выращивания рапса
- Технология выращивания ремонтных телок и нетелей в специализированных комплексах
- Технология выращивания уток
- Технология выращивания уток
- Технология выращивания утят-бройлеров
- Технология вышивки
- Технология вяления и сушки рыбы