Виготовлення мангалу методом зварювання

Зміст пояснювальної записки

1. Вступ

2. Історія виникнення та розвитку зварювання

3. Класифікація основних видів зварювання

4. Виконання практичної дипломної роботи по виготовленню «Мангал»

5. Види і причини промислового травматизму

Техніка безпеки при виконанні зварювальних робіт

Використана література



1. Вступ

Зварювання є одним із основних технологічних процесів виготовлення та ремонту виробів у різних галузях промисловості, будівництва й транспорту. Без зварювання неможливе виробництво автомобілів, кораблів, літаків, мостів, котлів, турбін, реакторів та інших конструкцій. Зварювання дозволило створити принципово нові конструкції машин внести корінні зміни в конструкцію й технологію виробництва. Порівняно з іншими способами виготовлення конструкцій зварні є легшими та дешевшими. При цьому економія металу становить від 10 до 50%. За допомогою зварювання одержують нероз'ємні з'єднання майже всіх металів і сплавів різної товщини від сотих часток міліметра до декількох метрів. Поряд з традиційними конструкційними сталями зварюють спеціальні сталі та сплави на основі титану, цирконію, молібдену, ніобію й інших матеріалів, а також різнорідні матеріали.

Суттєво розширились умови проведення зварювальних робіт. Електричне зварювання виконують в умовах високих температур, радіації, в глибокому вакуумі, під водою, в умовах невагомості. Швидкими темпами освоюються нові види зварювання: електронно-промислове, світлове, дифузійне, ультразвукове, електромагнітне, лазерне та ін. Розширились можливості дугового й контактного зварювання.

Для підвищення якості продукції та продуктивності праці у зварювальне виробництво слід широко впроваджувати останні досягнення науки й техніки.

Розроблені й серійно випускаються нові конструкції джерел живлення дуги, обладнання для механізованих способів зварювання, складально-зварні пристосування.

Досягнення в галузі механізації та автоматизації зварювальних процесів, використання останніх досягнень зварювальної технології й техніки зумовило корінні зміни в технології виготовлення кораблів, пресів, прокатних станків, котлів, нафтової апаратури, труб та інших зварних конструкцій.

При відновленні спрацьованих деталей машин і механізмів, а також при виготовленні нових деталей із зносостійкою поверхнею широко використовуються різні механізовані способи наплавлення.

Запровадження нових способів зварювання, в т. ч. у середовищі захисних газів, під флюсом, електрошлакового тощо, дозволяє вирішити проблему широкого використання в промисловості зварних виробів із деталями і складальними одиницями із спеціальних сталей, кольорових металів та їх сплавів.

Промисловість України випускає значну кількість різних марок електродів для дугового зварювання конструкцій із вуглецевих, легованих, жароміцних, тепло, корозіє-жаростійких та інших сталей. Випускаються також електроди для відновлювального зносостійкого наплавлення різних сталей, для зварювання і наплавлення чавуну й кольорових металів.

Головною вимогою до зварювання є висока якість з'єднань, тобто досягнення необхідних механічних властивостей шва і зварного з'єднання при відсутності них дефектів. Одержання необхідних механічних властивостей і запобігання виникненню дефектів забезпечується правильним вибором технології зварювання, що в свою чергу залежить від підготовки деталей до зварювання, хімічного складу та якості матеріалів справності обладнання, а також кваліфікації зварника.

Розвиток зварювального виробництва, впровадження прогресивних способів зварювання підвищують вимоги щодо рівня підготовки зварників. Підвищення теоретичних знань і практичних навичок у роботі, засвоєння нових методів і прийомів зварювання робітниками при сучасному рівні виробництва є одним із основних завдань освоєння й впровадження у виробництво досягнень науки і техніки в галузі зварювання.

Особливо великий вклад у розвиток вітчизняної зварювальної науки і техніки вніс Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона.

2. Історія виникнення та розвитку зварювання

Зварювання - це один із найпоширеніших технологічних процесів

з'єднання матеріалів. Використання зварювання у всіх галузях народного господарства дозволяє виготовляти високотехнологічні конструкції, забезпечує короткий термін їх виготовлення й ремонту при значній економії часу та металу.

Історія електричного зварювання бере свій початок в XIX ст. У 1802 російський вчений В.В. Петров відкрив явище електричної дуги і вказав на можливість її використання для розплавлення металів. Але тільки в 1882 р. російський інженер Н.Н. Бенардос відкрив спосіб електродугового зварювання неплавким вугільним електродом і запропонував конституції простих зварювальних автоматів.

У 1888 р. російський інженер Н.Г. Слав'янов запропонував виконувати зварювання плавким електродом. Він першим у світі виготовив зварювальний генератор, створив автоматичний регулятор дожин дуги і розробив металургійні основи зварювання.

Широке промислове застосування і розвиток зварювання почалося в 30-ті роки ХХ ст. З'явились нові види зварювання: електрошлакове, під шаром флюсу, у вуглекислому газі, електронно-променеве, підводне.

У 1924-1935 рр. використовувались електроди без покриття або з тонким іонізуючим покриттям. З 1935-1939 рр. почали широко використовувати зварювання на базі електродів з товстим покриттям і стрижнів із легованих сталей.

У 1939 р. під керівництвом академіка АН УРСР Євгена Оскаровича Патона були запроваджені автоматичне та напівавтоматичне зварювання під шаром флюсу. З 1948 р. промислове застосування отримав спосіб дугового зварювання в інертних захисних газах.

На початку 50-х років ХХ ст. під керівництвом академіка Бориса Євгеновича Патона в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона було розроблене електрошлакове зварювання.

У 1950-1952 рр. впроваджене зварювання сталей у середовищі вуглекислого газу. Істотно розширилися умови проведення зварювальних робіт. Поряд із звичайними умовами зварювання виконують в умовах високих температур, радіації, під водою, в глибокому вакуумі, в умовах невагомості. Швидкими темпами впроваджуються нові види зварювання: лазерну, електронно-променеве, іонне, світлове, дифузійне, ультразвукове, електромагнітне, вибухове, істотно розширюються можливості дугового та контактного зварювання.

Радянський Союз вперше виконав дослід по зварюванні в космічному просторі: в 1969 р. на борту космічного корабля «Союз-6» Валерій Куба сов за допомогою установки «Вулкан» провів автоматичну електронно-променеве і дугове зварювання та різання металів в космосі. В 1984 р. на борту космічного корабля «Салют-7» Світланою Савіцькою і Володимиром Джанібековим виконали ручне зварювання, різання, пайку і наплавлення металів в відкритому космосі.

Зварювальне виробництво являється самостійно галузі в машинобудівній промисловості і для його подальшого розвитку необхідні рішення цілого ряду питань, таких, як розробка нових зварювальних машин, апаратів, матеріалів.

Великий вклад в теоретичні розробки зварювальних процесів внесли радянські вчені: К.В. Любавський, Н.Н. Рикали, Є.О. Патон, В.П. Нікітін та інші. Головною організацією по зварці в Радянському Союзі був інститут і промислових підприємств в області зварювального виробництва.

Сучасний стан зварювального виробництва України характеризується наявністю значних потужностей з випуску зварних конструкцій , зварювальних матеріалів й обладнання.

У третьому тисячолітті зварювання - один з провідних технологічних процесів. До 2/3 світового споживання сталевого прокату йде на виробництво зварних конструкцій. Практично зварюють майже всі метали на землі, в морських глибинах і в космосі. Маса зварюваних конструкцій становить від частки грама до сотень і тисяч тонн.

3. Класифікація основних видів зварювання

Зварювання - це процес одержання нероз'ємного з'єднання шляхом встановлення міжатомних зв'язків між зварюваними частинами при їх місцевому або загальному нагріванні, пластичною деформацією або їх спільною дією.

Залежно від виду енергії зварювання поділяють на три класи:

1. Термічний

2. Термомеханічний

3. Механічний

До термічного класу належать види зварювання за допомогою плавлення, в яких для розплавлення металу використовують теплову енергію:

- дугове зварювання - нагрівання здійснюється електричною дугою;

- плазмове зварювання - нагрівання здійснюється стиснутою дугою;

- газове зварювання - нагрівання здійснюється полум'ям газів;

- електрошлакове зварювання - для нагрівання використовують тепло, яке виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений електропровідний шлак;

- електрично-променеве зварювання - для нагрівання використовують теплоелектричного променя, яке виділяється за рахунок бомбардування зони зварювання направленим потоком електронів;

- лазерне зварювання - розплавлення здійснюється енергією світлового променя, одержаного від оптичного квантового генератора;

- термічне зварювання - використовується тепло, утворене в результаті спалювання термічного порошку, який складається з суміші алюмінію та оксиду заліза.

До термомеханічного класу належать види зварювання, в яких використовується теплова енергія й тиск:

- контактне зварювання - із використанням тиску та нагрівання при проходженні електричного струму через контактні поверхні;

- дифузійне зварювання проходить через взаємну дифузію атомів контактних поверхонь при тривалому впливі підвищеної температури і незначній пластичній деформації;

- пресове зварювання - нагрівання здійснюється полум'ям газів (газопресове зварювання), дугою (дугопресове зварювання), електрошлаковим процесом (шлакопроцесове зварювання), індукційним нагріванням (індукційно-пресове зварювання), термітом (терміто-пресове зварювання).

До механічного класу належить зварювання, яке виконується з використанням механічної енергії й тиску:

- ультразвукове зварювання - тиск створюється ультразвуковими коливаннями;

- холодне зварювання - використовується тиск при значній пластичній деформації без нагрівання;

- зварювання вибухом відбувається в результаті викликаного вибухом удару швидко рухомих частин;

- зварювання тертям відбувається в результаті стискання і нагрівання зварюваних деталей за рахунок тертя при їх обертанні;

- імпульсно-магнітне - тиск електрода підсилюється імпульсно магнітним полем, завдяки чому подача електрода в період стискання прискорюється настільки, що набирає ударного характеру.

4. Виконання практичної дипломної роботи по виготовленню «Мангал»

1. Креслення виробу «Мангал»

Інструктивна карта

Тема: Мангал із кутника і листового металу.

Мета: Навчитись прийомів та навиків зварювання мангала використовуючи раніше засвоєні знання, прийомами користування необхідними інструментами та пристроями, вибору техніки та режиму зварювання, дотримання правил охорони праці, бережливе використання матеріалів.

1. Застосований матеріал

Кутник - 35мм, листовий метал - 1200*2000мм.

Фарба чорна

2. Оснащення робочого місця

1.- джерело струму ВКСМ - 1000

2.- електроди: АНО - 3

3.- щиток - маска

4.- захисні окуляри

5.- молоток кирочка

6.- слюсарний молоток

7.- щітка по металу

8.- шліфувальна машинка, болгарка

9.- маятникова пила

10.- індивідуальні засоби захисту(брезентовий костюм, рукавиці, взуття, шапочка).

11.- зварювальний метал

3. Організаційні вказівки

Перевірити справність зварювального обладнання, наявність захисного заземлення, справність зварювальних проводів, електродотримача та інструментів, ознайомлення з технікою безпеки при виконанні прийомів зварювання.

Вправа 1. Вибір режиму зварювання.

Режим РДЗ включає:

1. Діаметр електрода del = 3mm. при товщині металу 4mm.

2. Зварювальний струм Iзв.=Kdel = 35A/mm.*3mm. = 105 A

Де К - коефіцієнт, приймається в залежності від типу електрода і його діаметру del.

3. Напруга на дузі U*8

4. Довжина души 1,1del. = 1,1*3mm, = 3,3mm.

5. Швидкість зварювання - залежно від навиків.

4. Опис виготовлення мангала

Вправа 2. Підготовка кутника і листового металу до зварювання.

1. Очищення кутника і листового металу від бруду, окалин і других домішок.

Проводиться за допомогою металевої щитки, наждачної бумаги та ганчірок.

2. Правка - рихтовка кутника і листового металу заготовок.

Проводиться за допомогою мjлотка, на ковальні.

3. Розмітка по розмірах даних заготовок кутника і листового металу (із креслення).

Проводиться за допомогою лінійки - рулетки, кутника, рисувалки.

4. Вирізання заготовок із кутника і листового металу по заданих розмірах.

Проводиться за допомогою маятникової пили.

5. Кінці заготовок із кутника зарізаємо під кутом 45 для складання рамки.

Зрізаємо кінці листового металу також під кутом для встановлення в рамку кутника. Проводиться за допомогою маятникової пили.

Вправа 3. Збирання та складання мангала за розмірами

1. Складаємо мангал на рівній площині згідно креслення.

Проводимо складання за допомогою кріпильних пристосувань.

2. Вимірювання діагоналей мангала.

Проводимо за допомогою кутника, лінійки.

Вправа 4. Прихватка мангала

1. Прихватка мангала проводиться після виставлення кутників заданих

розмірів та їх вимірювання.

2. Прихватку виконуємо на збільшеному струмі, діаметром електрода - 3мм. Марка АНО - 3. Використовуємо джерело струму ВКСМ - 1000.

3. Зачищаємо місця прихватки від шлаку.

Вправа 5. Техніка зварювання мангала

1. Зварювання кутових і нижніх швів виконуємо від початку шва і до кінця 1-3,2-4.

2. Кут нахилу електрода -15 від вертикальної осі в сторону направлення шва.

3. Довжина дуги - 1,1del. = 1,1 * 3mm. = 3,3mm.

4. Ширина шва - 1 - 1,25del. = 1,25 * 3 = 3,75mm.

5. Катет шва 2-3mm.

6. Виконуємо зварювання кутника з обох кінців - сторін в стик.

7. Виконуємо приварювання листового металу до кутника в напуск.

Вправа 6. Візуальний контроль швів та перевірки правильності розмірів.

1. Зварні шви очищаємо від шлаку.

Проводиться за допомогою молотка, зубила.

2. При наявності дефектів швів вирізаємо їх і зварюємо знову.

Проводиться за допомогою болгарки і джерела струму.

3. Очистити виріб від бризок металу та шлаку.

Проводиться за допомогою болгарки.

Вправа 7. Надання товарного виду мангалу.

1. Підготовка під окраску.

Проводиться за допомогою металевої щітки та ганчірок.

2. Проводимо окраску мангала.

Проводиться за допомогою малярної кісточки та використовуючи чорну краску.

5. Види і причини промислового травматизму. Техніка безпеки при виконанні зварювальних робіт

Електричний струм (постійний і змінний) небезпечний для людини, а змінний струм у 3-5 разів більш небезпечний від постійного.

Ступінь небезпеки залежить від умов включення людини в коло і напруги в ньому, оскільки сила струму, що протікає через організм людини, зворотно пропорційна опору (за законом Ома); мінімальний розрахунковий опір людини становить 1000Ом.

Розрізняють два види ураження електричним струмом: електричні удари і травми.

При електричному ударі уражається нервова система, м'язи грудної клітки, серцевий м'яз, можливий параліч дихальних центрів і втрата свідомості. До електричних травм відносяться опіки шкірки, м'язів і кровоносних судин.

Ураження електричним струмом найнебезпечніше при включенні людини в двофазове коло, коли на неї діє повна напруга кола при порівняно невеликому опорі. Менш небезпечним є включення людини в однофазове коло, при якому коло замикається через землю (або повітря) при загальному збільшеному опорі.

Світлова радіація дуги діє: на незахищені органи зору протягом 10-30с. у радіусі до 1м. від дуги, може викликати сильне подразнення, сльозотечу і світлобоязнь. Тривала дія світла дуги за таких умов може призвести до більш тяжких захворювань (електрофтальмія, катаракта). Промені зварної дуги діють на органи зору на віддалі до 10м. від місця зварювання. Підвищена яскравість променів дуги спостерігаються в захисних газах, особливо при зварюванні плавким електродом алюмінію в аргоні.

Шкідливі речовини (гази, пара, аерозоль) при зварюванні виділяються в результаті фізико - хімічних процесів, які виникають при плавленні і випаровуванні зварного металу, компонентів покриття електродів і зварних флюсів, а також за рахунок рекомбінації газів під дією високої температури.

Повітряне середовище в зоні зварювання і оточуючому просторі може забруднюватися зварювальними аерозолями, які в основному складаються з оксидів зварювальних металів (заліза, марганцю, хрому, цинку, свинцю та ін.), газоподібних фтористих сполук, а також окису вуглецю, азоту і озону.

Дія зварювального аерозолю може призвести до появи професійних інтоксикацій та пневмоконіозу, розвиток і тяжкість перебігу яких залежить від хімічного складу й концентрації шкідливих речовин.

Близько 80% виявлених випадків професійних захворювань зварників в Україні зумовлені дією зварювальних аерозолів на органи дихання.

Вибухонебезпека зумовлюється застосуванням при зварюванні й різанні кисню, захисних газів, балонів із стиснутими газами.

Вибухонебезпечні хімічні сполуки, що утворюються при ремонті резервуарів та іншої тари для зберігання горючих рідин, потребують спеціальних заходів для запобігання вибухам.

Теплові опіки, удари й поранення можуть виникнути внаслідок дії високої температури джерел зварювального тепла і значному нагріві металу при зварюванні й різанні, особливо при обмеженій можливості огляду робітником оточуючого простору при виконанні робіт із використанням щитків, масок та окулярів із світлозахисним склом.

Несприятливі кліматичні умови діють на зварників, різальників, будівельників більше половини року, оскільки їм доводиться працювати переважно на відкритому повітрі.

Підвищена пожежна небезпека при зварюванні й різанні зумовлюється тим, що температура плавлення металу перевищує 1000 С, а рідкі горючі речовини, дерево, папір, тканини та інші легкозаймисті матеріали загоряються при температурі 250-400 С.

Зварникам і різальникам, зайнятим у будівництві, часто доводиться працювати поблизу діючих будівельно - монтажних машин, у важкодоступних місцях на тимчасових підмостках, на великій висоті, в котлованах, траншеях, що значно збільшую небезпеку травматизму.

Заходи щодо забезпечення електробезпеки

1. Необхідно надійно заземляти: корпуси зварювальних апаратів і установок, затискачі вторинного кола зварювальних трансформаторів призначені для підключення зворотного проводу, зварні вироби й конструкції.

2. Не торкатися незахищеними руками (без діелектричних рукавиць) струмонесучих частин зварювальних установок, а також проводів без ізоляції або з пошкодженою ізоляцією.

3. Перед початком роботи слід перевірити ізоляцію зварювальних проводів, зварювального інструмента та обладнання, а також надійність усіх контактних з'єднань зварювального кола.

4. При тривалих переривах зварювального процесу відключити джерело зварювального струму.

5. Металеві конструкції й трубопроводи (без гарячої води або вибухонебезпечного середовища) рекомендується застосовувати у якості зворотного проводу зварювального кола тільки у випадках, колі їх зварюють. Забороняється використовувати в якості зворотного проводу зварювального кола контури заземлення, труби санітарно-технічних пристроїв, металоконструкції закінчених будов і технологічного обладнання.

6. При прокладанні зварювальних проводів і їх переміщенні не допускати пошкодження ізоляції та контакту проводів з водою, маслом, стальними канатами, рукавами(шлангами) і трубопроводами з горючими газами и киснем, а також з гарячими трубопроводами.

7. Гнучкі проводи електричного керування зварювальної установки при значній їх протяжності для захисту від пошкоджень розміщують у гумові або брезентові рукави. При необхідності зварювальний провід додатково обмотують брезентовою стрічкою.

8. Надійно заземляти металевий корпус осцилятора, конструкція якого повинна забезпечувати автоматичне виключення струму при відкриванні його дверей.

9. Не ремонтувати зварювальне обладнання та установки, які знаходяться під напругою.

10. При зварюванні в особливо небезпечних умовах (усередині металевих ємкостей, трубопроводів, у тунелях, на понтонах) слід:

- електрозварювальні установки оснащувати пристроями автоматичного відключення напруги холостого ходу або обмеження його до напруги 12В з витримкою не більше 0,5с.

- виділяти допоміжного робітника, який повинен знаходитися поза ємкістю для спостереження за безпекою роботи зварника. Зварнику видають пояс із шнурком, кінець якого довжиною не менше 2м повинен бути в руках допоміжного робітника.

11. Не допускати до дугового зварювання або різання зварників у мокрих рукавицях, взутті та спецодязі.

При ураженні електричним струмом необхідно:

- терміново відключити струм найближчим римачем або перенести потерпілого від струмоведучих частин, використовуючи сухі підручні матеріали (дошку тощо), після чого положити його на теплу підстилку і по можливості зігріти;

- негайно викликати медичну допомогу, враховуючи, що затримка понад 5-6хв. Може призвести до непоправимих наслідків;

- якщо постраждалий втратив свідомість, то його негайно роздягають, з ротової порожнини видаляють сторонні предмети, відтягують язик (щоб не западав) і негайно приступають до виконання штучного дихання, продовжуючи до прибуття лікаря або відновлення нормально дихання.



Список використаної літератури

1. Н.И. Макиенко. «Общий курс слесарного дела». Москва «Высшая школа» 1984 г.

2. В.Г. Говоркян «Основы сварочного дела». Москва «Высшая школа» 1979 г.

3. О.И Стеклов «Основы сварочного производства». Москва «Высшая школа» 1986 г.

4. В.М. Рыбаков «Сварка и резка металов». Москва «Высшая школа» 1979 г.

5. І.В. Гуменюк, О.Ф Іваськів, О.В Гуменюк «Технологія електродугового зварювання». Київ 2006 р.