Виды ручной дуговой сварки и сварочные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Раздел 1. Высокопроизводительные виды ручной дуговой сварки

1.1 Технология выполнения

1.2 Оборудование и инструменты

1.3 Охрана труда

Раздел 2. Сварочные материалы для газовой сварки

2.1 Сварочная проволока

2.2 Флюсы

2.3 Охрана труда

Литература

Введение

Как известно, роль металла в жизни человека переоценить сложно. Металл характеризуется высокой твёрдостью, долговечностью и технологичностью в обработке. Он способен выдерживать такие нагрузки, которые выводят из строя большинство других материалов. Поэтому вопросы обработки металлов, их резка и сварка интересуют человечество очень давно. Технологические приёмы сварки издавна использовались кузнецами, которые ударным методом высокой прочности соединяли две заготовки. Открытая в начале 19 столетия возможность плавить металл при помощи дугового разряда, предоставила в этой области практически неограниченные возможности. Научный процесс внёс в технологию сварки новые направления, и металлические детали стали соединять при помощи электродуговой и газовой сварки.

Сварка позволила создать принципиально новые конструкции машин, внести коренные изменения в технологические процессы, связанные с обработкой металлов. Резко возрос диапазон свариваемых толщин материалов (от нескольких микрон до десятков метров), видов сварки (от кузнечной до плазменной). Сварка в среде защитных газов позволила выполнять эту операцию с металлами, которые обычным способом сваривать невозможно. Автоматизация процессов сварки резко повысила производительность труда и качество сварных соединений.

Однако ручная сварка не собирается сдавать свои позиции, особенно в строительных и ремонтно-строительных работах, а так же в условиях малых мастерских. И сейчас практически невозможно найти дом или усадьбу, в которой бы в той или иной степени не применялись сварочные работы. Поэтому технология сварочных работ, резки металлов интересует достаточно широкий круг читателей.

Возросший интерес к сварке объясняется появлением малых различных и больших фирм, в мастерских, которых выполняют достаточно большой объём сварочных работ. Примерами использования сварочного оборудования могут служить многочисленные мастерские по ремонту автомобилей, цеха по изготовлению бронированных дверей, окон из алюминия и металлопластика и т.д., в основу которых заложены сварные соединения.

Технологию сварки стали применять не только для металлов. Сваркой соединяют полимерные материалы, добиваясь при этом высокой прочности и надёжности соединений.

Перечень сварочных услуг, оказываемый малыми фирмами населению, достаточно широк.

Качественную и надёжную сварку можно выполнить, понимая физические и химические процессы, происходящие при температурном воздействии на свариваемые детали.

Раздел 1. Высокопроизводительные виды ручной дуговой сварки

1.1 Технология выполнения

Под производительностью в сварке понимают количество сварочного шва в метрах, выполненного за определённый интервал времени.

Этого можно достичь, используя различные прогрессивные приёмы и усовершенствования выполнения ручной сварки (организация рабочего места сварщика, уменьшение время на переход с одной операции на другую). Всё это позволяет увеличить сварщикам время горения дуги в течение рабочего времени на 10-15%, так как время смены электрода составляет 7-10% времени рабочего дня.

Чтобы увеличить производительность сварочных работ, существуют ещё и специальные технические мероприятия и способы, а именно:

Сварка высокопроизводительными покрытыми электродами;

Сварка сдвоенным электродом, гребёнкой электродов, трёхфазной дугой;

Сварка глубоким проплавлением;

Сварка лежачим электродом;

Сварка наклонным электродом.

Сварка высокопроизводительными покрытыми электродами. Наиболее эффективны электроды с железным порошком в покрытии. Это повышает коэффициент наплавки. При сварке покрытыми электродами с железным порошком в образовании шва принимает участие не только металл электродного стержня, но и железный порошок, введённый в состав покрытия. Эти электрод должны называться высокопроизводительными.

Производительность электродов характеризуется массой электродного металла, перешедшего на изделие за единицу времени.

К этим электродам относятся электроды марок: АНО-1, ОЗС-3, АНО-19, которые при содержании 50-65% железного порошка дают 65-70 г/мин наплавленного металла (по сравнению с 23-30 г/мин для обычных электродов: АНО-4, МР-3, ОЗС-4 и др.). однако следует учитывать, что высокопроизводительные электроды позволяют выполнять сварку только в нижнем и наклонном (угол 15-20%) положениях. Источники питания для сварки этими электродами должны иметь повышенное напряжение холостого хода.

Сварка сдвоенным электродом, гребёнкой электродов, трёхфазной дугой. При сварке сдвоенным электродом процесс ведут стержнями, соединёнными между собой контактной точечной сваркой.

Дуга переходит с одного стержня на другой, попеременно оплавляя их. Производительность сварки повышается на 20-40% по сравнению со сваркой одностержневым электродом. Это повышение достигается попеременным подогревом каждого из стержней дугой, горящей между соседними стержнями и изделием, увеличением времени горения дуги, уменьшением времени на смену электродов.

Электроды располагаются так, чтобы их общая ось совпадала с осью шва или при большой разделке кромок была перпендикулярна этой оси.

Сварочный ток составляет:

От 100-180 А - при диаметре электродов 3+3 мм;

300-400 А - при диаметре 6+6 мм.

Сдвоенными электродами можно сваривать за один проход металл толщиной до 12 мм.

Электроды можно располагать по несколько стержней в ряд в виде гребёнки.

Дуга возбуждается на электроде, находящемся на более близком расстоянии от свариваемого изделия. При плавлении электрода дуга переходит с одного на другой стержень и т.д.

Электродная гребёнка позволяет глубоко опускаться в разделку кромок. Производительность сварки повышается вдвое по сравнению со сваркой обычным электродом.

Производительность ручной дуговой сварки можно повысить ещё на большую величину, если использовать трёхфазный ток.

При сварке трёхфазной дугой применяют два электрода, к которым подводятся две фазы от источника питания, а третья фаза - к свариваемому изделию. В каждый данный момент в процессе изменения синусоидального тока могут гореть одна или две дуги. При этом выделяется большое количество теплоты, скорость плавления металла возрастает, и производительность сварки увеличивается на 50-60% по сравнению со сваркой однофазной дуги.

Однако при сварке трёхфазной дугой сильно утяжелён электрододержатель, что ведёт к утомляемости сварщика. Поэтому такую сварку лучше выполнять механизированными способами.

Сварка глубоким проплавлением. Этот вид сварки ещё называют сваркой опиранием.

Для сварки применяют электроды с увеличенной толщиной покрытия. Стальной стержень электрода плавится несколько быстрее покрытия, в результате чего на конце электрода из покрытия образуется втулка (козырёк). Опирая втулку электрода на поверхность изделия, сварщик перемещает дугу вдоль шва.

Образующиеся при плавлении покрытия газы своим давлением вытесняют жидкий металл из сварочной ванны, образуя валик, изделие проплавляется на большую величину, чем при сварке электродом на весу. При этом объём наплавленного металла в сварном шве значительно уменьшается без снижения прочности шва.

Этот способ сварки позволяет уменьшить глубину разделки кромок и сваривать металл значительной толщины без разделки кромок с большой скоростью. Сварку выполняют без колебательных поперечных движений электрода.

Техника сварки опиранием заключается в том, что после зажигания дуги сварщик устанавливает электрод под углом 70-80° к плоскости изделия, опускает покрытие электрода на поверхность изделия, и дуга автоматически будет перемещаться по оси шва.

Способ сварки опиранием особенно целесообразно применять при выполнении угловых швов в положении в «лодочку», используя для этого электроды марки ОЗС-3.

Сварку опиранием в вертикальном положении по направлению сверху вниз можно выполнять электродами АНО-9.

Сварка наклонным электродом. Электрод опирается краем покрытия о свариваемый металл. Второй конец электрода зажат в обойме, которая во время сварки свободно опускается, скользя по штанге. Угол наклона электрода остаётся постоянным. Дуга возбуждается так же, как и при сварке, лежачим электродом.

Производительность труда сварщика при использовании этих способов возрастает, так как один сварщик может работать сразу на нескольких постах.

Для сварки наклонным и лежачим электродом необходимы специальные электроды марок ОЗС-12, ОЗС-15Н (наклонный электрод), ОЗС-17Н. электроды изготавливают диаметром 4,5,6 мм и длиной от 450 до 700 мм.

Сварка лежачим электродом. В разделку свариваемых деталей укладывают один или несколько электродов, длина которых обычно в два раза больше стандартных. От вытекания металла при выполнении стыкового шва предохраняет медная подкладка. При выполнении углового шва подкладка не требуется. Сверху электроды прижимаются к кромкам деталей медной или бронзовой колодкой. Дуга возбуждается вспомогательным электродом и затем продолжает гореть, расплавляя электрод и основной металл. Длина дуги равна толщине покрытия, составляющей 1,5-3,0 мм.

Сварку лежачим электродом можно осуществлять и под одним слоем флюса. Она может применяться для выполнения как прямолинейных, так и криволинейных швов, для чего необходимы специальные приспособления.

1.2 Оборудование и инструменты

При выполнении дуговой сварки необходимы следующие инструменты и оборудование:

Сварочный трансформатор или выпрямитель, так же применяют сварочные преобразователи;

Электрододержатель;

Электроды: МЗ-3;

АНО-1,4,19;

ОЗС-3,4;

Сварочные провода;

Щитки и маски;

Одежда сварщика: куртка и брюки (брезентовые или из сукна), ботинки;

Стальная щётка, молоток-шлакоотделитель, зубило, набор шаблонов для проверки размеров швов, метр, отвес, стальная линейка, угольник, чертилка, а так же ящик для хранения и переноски инструментов.

1.3 Охрана труда

вид ручная дуговая сварка сварочный материал

При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма:

Поражение электрическим током;

Поражение электрической дуги;

Ожог от капель металла и шлака;

Отравление организма вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке;

Ушибы, ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.

Защита от поражения электрическим током. При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ возможность поражения током исключается. Однако в практике возможны поражения электрическим током вследствие неисправности сварочного оборудования или сети заземления; неправильного подключения сварочного оборудования к сети; неисправности электропроводки и неправильного ведения сварочных работ; поражение от электрического тока при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры.

Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия:

Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надёжно заземлены;

Заземление осуществляют медным проводом, один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля», второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю, вбитому в землю.

Заземление передвижных источников питания производиться до их включения в силовую сеть, а снятие заземления - после отключения от силовой сети.

Для подключения источников сварочного тока к сети используются настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого питания не должна быть более 10 м. Для того, чтобы нарастить провод, применяют соединительную муфту с прочной изоляционной массой или провод с электроизоляционной оболочкой. Провод подвешивают на высоте 2,5-3,5 м. Спуски заключают в заземлённые металлические трубы. Вводы и выводы должны иметь втулки или воронки, предохраняющие провода от перегибов, а изоляцию - от порчи.

Сварочное оборудование должно находиться под навесом, в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы не производят, а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.

Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование, а так же наблюдать за его исправным состоянием в процессе эксплуатации обязан электротехнический персонал. Сварщикам запрещается выполнять эти работы.

Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию и соответствовать применяемым токам. Применение проводов с ветхой и растрёпанной изоляцией категорически запрещается.

При сварке швов резервуаров, котлов, труб и других закрытых и сложных конструкций необходимо пользоваться резиновым ковриком, шлемом и галошами. Для освещения следует пользоваться переносной лампой напряжением 12 В.

При работах внутри резервуара или при сварке сложной конструкции, а так же при сварке ёмкостей из-под горючих и легковоспламеняющихся жидкостей к сварщику назначается дежурный наблюдатель, который обязан обеспечить безопасность работ и при необходимости оказать первую помощь. При поражении электрическим током пострадавшего необходимо освободить от электропроводов.

Защита зрения и открытой поверхности кожи от лучей электрической дуги. Горение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно ярких световых лучей и невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Яркость видимых лучей значительно превышает норму, допускаемую для человеческого глаза, и поэтому, если смотреть на дугу не вооружённым глазом, то она производит ослепляющее действие. Ультрафиолетовые лучи даже при кратковременном действии в течение нескольких секунд вызывают заболевание глаз, называемое электрофтальмией. Оно сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век. Продолжительное облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает ожоги кожи.

Инфракрасные лучи при длительном воздействии вызывают помутнение хрусталиков глаза (катаракту), что может привести к временной частичной и даже полной потере зрения. Тепловое действие инфракрасных лучей вызывает ожоги кожи лица.

Для защиты зрения и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги электросварщики и их подручные должны закрывать лицо щитком. Маской или шлемом, в смотровые отверстия, которых вставлено специальное стекло-светофильтр. Светофильтр выбирают в зависимости от сварочного тока и вида сварочных работ.

Для защиты от воздействия излучений в стационарных цехах устанавливают закрытые сварочные кабины. А при строительных и монтажных работах применяются переносные щиты или ширмы.

Защита от брызг металла и шлака. В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды, карманы, ботинки, прожечь одежду и причинить ожоги. Во избежание ожогов сварщик должен работать в спецодежде из брезента или плотного сукна, в рукавицах и головном уборе. Куртку не следует заправлять в брюки. Карманы должны быть плотно закрыты клапанами. Брюки надо носить поверх обуви. При сварке потолочных, горизонтальных и вертикальных швов необходимо надевать брезентовые нарукавники, плотно завязывать их поверх рукавов у кистей рук. Зачищать швы от шлака и флюса следует лишь после их полного остывания и обязательно в очках с простыми стёклами.

Защита от отравлений вредными газами. Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия, составом свариваемого т электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше, чем при ручной сварке.

Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха осуществляется местной и общей вентиляцией. При оборудовании сварочных кабин обязательно предусматривается местная вытяжная вентиляция с верхним, боковым или нижним отсосом, удаляющая газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной, производящей отсос загрязнённого воздуха из рабочих помещений и подачу свежего. В зимнее время воздух подогревают до температуры 20-22°С с помощью специального нагревателя-калорифера.

При сварке в закрытых резервуарах и замкнутых конструкциях необходимо обеспечить подачу свежего воздуха под небольшим давлением по шлангу непосредственно в зону дыхания сварщика. Объём подаваемого свежего воздуха должен быть не менее 30 м3/ч. Без вентиляции сварка в закрытых резервуарах и конструкциях не разрешается.

Вентиляционные устройства должны обеспечить воздухообмен при ручной электродуговой сварке электродами с качественными покрытиями 4000-6000 м3 на 1 кг расхода электродов, при автоматической сварке под флюсом - около 200 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки, при сварке в углекислом газе - до 1000 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки.

Раздел 2. Сварочные материалы для газовой сварки

2.1 Сварочная проволока

Для сварки сталей применяется специальная стальная проволока по ГОСТу 2246-70. Используется в основном низкоуглеродистая и низколегированная сталь. Предусмотрено 77 марок сварочной проволоки различного химического состава.

К сварочной проволоке предъявляются следующие требования:

Она должна расплавляться спокойно и равномерно;

Температура плавления должна быть меньше или равна температуре плавления основного металла;

Должна быть очищена от ржавчины и грязи;

Должна по химическому составу соответствовать химическому составу свариваемого металла.

Условное обозначение рассмотрим на примере:

2Св-08А, где:

2 - диаметр проволоки 2 мм;

Св - сварочная проволока;

08-0,08% - содержание углерода;

А - повышенное качество металла.

В марке могут присутствовать две буквы АА (Св-08АА), что говорит о том, это материал проволоки особо качественный.

Под качеством понимается пониженное содержание в стали вредных примесей - серы и фосфора. Повышенное содержание углерода в проволоке приводит к снижению эластичности металла.

В марке проволоки могут присутствовать легирующие элементы (Св-12ГС, Св-15 ГСТЮЦА):

Г - 1% марганца;

С - 1% кремния.

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, не стоит цифра, то содержание этого элемента в стали до 1%. Цифра показывает содержание элемента в целых долях процента.

Условные обозначения легирующих элементов:

С - кремний;

Н - никель;

М - молибден;

Т - титан;

Ю - алюминий;

Ц - цирконий;

Г - марганец;

Х - хром;

В - вольфрам;

Ф - ванадий.

Проволока различается по диаметру. Диаметр проволоки - от 1 до 12 мм.

Проволока диаметром от 1,6 до 6 мм применяется для ручной дуговой сварки (металлический стержень электрода). Проволока диаметром более 6 мм называется прутами и применяется для сварки чугуна и цветных металлов, наплавочных работ. Проволока диаметром от 2 до 5 мм - для автоматической сварки.

Диаметр проволоки для газовой сварки выбирается в зависимости от толщины металла и способа сварки.

Для сварки правым способом диаметр присадочной проволоки равен

Для сварки левым способом диаметр присадочной проволоки равен



2.2 Флюсы

Сварочные флюсы применяют при автоматической и механизированной дуговой сварки под флюсом, при ручной дуговой сварке чугуна и цветных металлов. Они представляют собой сыпучее зернистое вещество, которое при расплавлении образует жидкий шлак, защищающий металл сварного шва от азота и кислородного воздуха.

Кроме того, назначение флюсов следующее:

Обеспечение устойчивого горения дуги;

Раскисление сварочной ванны и получение плотных швов без пор и шлаковых включений;

Легирование металла шва;

Уменьшение потерь электродного металла на угар и разбрызгивание;

Улучшение форматирования шва;

Сохранение теплоты в зоне сварки, вследствие чего химические реакции между жидким металлом и шлаком проходят более плотно.

По способу изготовления флюсы делятся на:

Плавленые;

Неплавленные

Плавленые флюсы изготавливают сплавлением флюсовой шихты определённого состава в электрических или пламенных печах с последующей её грануляцией до получения крупинок (зёрен) требуемого размера.

По строению зёрен плавленые флюсы разделяют на:

Стекловидные;

Пемзовидные

Стекловидный флюс представляет собой прозрачные зёрна с острыми гранями, окрашенными в зависимости от состава флюса в различные цвета.

Пемзовидный флюс представляет собой зёрна пенистого материала также различных оттенков.

Флюс упаковывают в бумажные мешки или другую тару, обеспечивающую его сохранность при транспортировании. Масса одного упаковочного места должна быть не более 50 кг.

Неплавленные (керамические) флюсы, получают скреплением частиц флюсовой шихты без их расплавления. Каждое зерно (крупинка) керамического флюса состоит из прочно соединённых мелких частичек и содержит все компоненты флюса в определённом соотношении.

Керамические флюсы гигроскопичны, поэтому хранить их следует в герметически закрывающейся упаковке. Ввиду небольшой прочности зёрен транспортировать керамический флюс рекомендуется в жёсткой таре - металлических банках или картонных барабанах.

2.3 Охрана труда

Техника безопасности при работе с газосварочным оборудованием заключается в выполнении следующих требований:

Запрещается устанавливать оборудование и производить сварочные работы вблизи огнеопасных материалов. Подвижные ацетиленовые генераторы должны устанавливаться не ближе 10 м от очагов огня. Во время работы запрещается оставлять генератор без надзора.

Сварка внутри резервуаров, котлов, цистерн должна производиться с перерывами при непрерывной вентиляции и низковольтном освещении в присутствии постоянного наблюдающего. Перед производством работ необходимо убедиться в отсутствии в указанных ёмкостях взрывоопасных смесей.

Карбид кальция необходимо хранить только в геометрически закрытых барабанах в сухих и хорошо проветриваемых помещениях. Вскрывать барабаны разрешается только специальным ножом, при этом крышку на участке резания покрывают маслом (можно просверлить отверстие, а затем сделать вырез ножницами). Эти меры предупреждают образование искр, опасных для ацетиленовоздушных смесей. Опасно применять также медные инструменты, так как при наличии влаги ацетилен образует с медью ацетиленовую медь, которая легко взрывается от незначительных ударов.

Ацетиленовые генераторы должны быть установлены строго вертикально и заправлены водой до установленного уровня. Разрешается применять карбид кальция только той грануляции, которая установлена паспортом генерации. После загрузки карбида следует произвести продувку генератора от остатков воздуха. При работе на открытом воздухе и при низких температурах следует пользоваться ватным чехлом. Во избежание замерзания генератора после прекращения работ необходимо слить воду. Отогревать замёрзший генератор открытым пламенем категорически запрещается. Отогревать его можно только ветошью, смоченной горячей водой, или паром. Ил следует выгружать только после полного разложения карбида и только иловые ямы с надписью о запрещении курения и предупреждения о взрывоопасности. Важным условием безопасности работы генератора являются наличие, исправность и заправленность водяного затвора. При температуре воздуха ниже 0°С затворы заправляются незамерзающей смесью. Перед началом работы необходимо обязательно проверять уровень воды или незамерзающей смеси а затворе через его контрольный кран.

Баллоны допускаются к эксплуатации только исправные, прошедшие установленные по срокам освидетельствования. Их хранят закреплёнными в вертикальном положении в помещениях или на открытом воздухе, но при обязательной защите от воздействия солнечных лучей. Перевозка на большие расстояния производиться на машинах и подрессоренных повозках, а на небольшие расстояния - при помощи специальных носилок или тележек. Для укладки баллонов пользуются деревянными подкладками с гнёздами, обитыми войлоком или другим мягким материалом. Совместная транспортировка ацетиленовых и кислородных баллонов запрещена. При эксплуатации баллон закрепляют хомутиком в вертикальном положении на расстоянии не менее 5 м от рабочего места. Перед началом работы необходимо продуть выходное отверстие баллона. Крепление редуктора к вентилю баллона должно быть надёжным и плотным. Открывать вентиль следует медленно и плавно. Расходовать газ следует до достаточного давления кислорода не менее 0,05 МПа, а ацетилена - 0,05-0,1 МПа. После окончания работ необходимо плотно закрыть вентиль баллона, выпустить газ из редуктора и шлангов, снять редуктор, надеть заглушку на штуцер и навернуть колпак. Необходимо своевременно проводить освидетельствование баллонов; сроки освидетельствования для баллонов - 5 лет.

Редукторы применяются только с исправными манометрами. Кислородные редукторы должны предохраняться от попадания масел и жиров. Установка редуктора на баллон производится с осторожностью, чтобы не повредить резьбу. Подача кислорода в редуктор производится при полностью ослабленной регулировочной пружине редуктора. Вентиль открывают медленно и следят, чтобы не было утечки газа. При обнаружении неисправности вентиль баллона надо закрыть и устранить неисправности редуктора или соединений.

Крепление газоподводящих шлангов на ниппелях должно быть выполнено специальными стяжными хомутками. Необходимо обеспечить надёжность присоединения и герметичность. Исправность газопровода и шлангов подлежит постоянному контролю.

Литература

1. А.А. Николаев, А.И. Герасименко: «Электрогазосварщик» - изд-во «Феникс» 2005 г.

2. В.С. Левадный, А.П. Бурлака: «Сварочные работы» - изд-во «Аделант» 2002 г.

Размещено на Allbest.ru