Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сварка-процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

История сварки берет свое начало с открытия электрической дуги в 1802г. профессором физики В.В. Петровым, который предположил, что данное явление может иметь практический смысл, что и воплотил в жизнь в 1881г. русский изобретатель Н.Н. Бенардос, который использовал электрическую дугу для соединения стали с использованием присадочной проволоки. В последствии такая сварка применялась на железной дороге при ремонте подвижного состава.

Чуть позже, в 1888 году, российский инженер Н.Г.Славянов усовершенствовал технологию сварки, предложив использовать электрическую дугу с плавящимся металлическим электродом. Так же он применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха и изготовил сварочный генератор собственной конструкции, а также организовал первый в мире электросварочный цех.

Тем не менее в дореволюционный период сварка не получила широкого распространения на территории России, а широко применятся сварка стала только в 1920-х годах на различных промышленных предприятиях, тогда же стали появляться все более и более совершенные сварочные аппараты благодаря разработкам таких советских ученых как В.П. Никитин, Д.А. Дульчевский, К.М. Новожилов, Г.З. Волошкевич, К.В. Любавский, Е.О. Патонов, некоторые из которых даже удостоились государственных наград за свои труды в развитии данной области. Сварка позволила сделать промышленность страны более экономически выгодной, поскольку могла заменить дорогостоящие и трудоемкие процессы, такие как, например, клепка или литье, также сокращались и расходы металла, стоимость оборудования, свою роль сыграла так же возможность автоматизации и механизации сварочных работ.

В начале третьего тысячелетия сварка является одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации. Более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных технологий. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений. Во многих случаях сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии к оптимальной форме готовой детали или конструкции. Непрерывный рост наукоемкости сварочного производства способствует повышению качества продукции, ее эффективности и конкурентоспособности. Сварка и родственные технологии будут и в дальнейшем интенсивно развиваться, поскольку они являются ключевыми для ведущих отраслей современной промышленности. В заключение отметим, что дуговой разряд, открытый В.Б. Петровым в 1802 г., не исчерпал еще всех своих возможностей и областей применения, включая и область сварочного производства.

1.Описание конструкции, ее назначение

Подкрановыми балками называют подъемно-транспортные системы, которые предназначены для перемещения крупных грузов внутри помещения называют мостовыми кранами.

Этот простой механизм состоит из:

· Несущего моста (основная работающая часть)

· Механизм, приводящие систему в движение и обеспечивающие ее мощность

· Тележки, которая движется вдоль моста и переносит грузы.

Подкрановые балки (Рис.1) служат основой для передвижения мостового крана. В общем виде эти элементы включают в себя консоли и движущиеся элементы.

Подкрановые балки могут быть стальные и железобетонные, а также различаются диапазоном грузоподъемности.

Рис.1 Стандартный вид подкрановой балки.

Стальные подкрановые балки как частная и наиболее распространенная вариация конструкции обладают достаточно высокой грузоподъемностью и отличаются длительным и надежным периодом эксплуатации. Они монтируются в нижней части ферм (край или центральная часть), размер определяется пролетом помещения.

При наличии стальных колонн подкрановые балки применяются для любой грузоподъемности, а при колоннах из железобетона допускается их установка при шаге колон более 12 метров.

Стальные подкрановые балки могут иметь сплошную структуру или решетчатую. Последние имеют некоторое техническое и экономическое преимущество.

При разном шаге колонн и функциональных особенностях помещений рекомендуется применять разные виды балок (Рис.2). При разном шаге колонн также можно применять разные виды креплений для верхнего пояса.

Рис.2 Подкрановые балки в промышленных зданиях

Подкрановые балки -- это практически обязательный элемент внутреннего обустройства промышленных помещений. Они могут отличаться по высоте, определяться формой ферм и зависеть от ряда других показателей, но свои функции они выполняют одинаково.

По своей сути, подкрановые балки определяют путь следования мостового крана по мере выполнения поставленной задачи внутри помещения. Мостовые краны и механизмы должны иметь опору, по которой они могут передвигаться. В зависимости от индивидуальных характеристик конструкций могут различаться отдельные параметры системы.

Подкрановые балки крепят к консолям с помощью анкерных болтов. Крепежные элементы пропускают через лист, приваренный к закладному эелменту. Консоли располагаются вдоль определенного участка цеха, ширина определяется пролетом, а вариант крепления зависит от проектной мощности.

Расшифровка 09Г2С означает, что перед нами сталь имеющая 0,09% углерода, до 2% марганца, и менее 1% кремния и поскольку общее кол-во добавок колеблется в районе 2,5% то это низколегированная сталь. Свариваемость материала: без ограничений.

Химический состав в % материала 12Г2С

C		Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	V	Cu
0.09 - 0.15		0.4 - 0.7	1.3 - 1.7	до 0.3	до 0.035	до 0.035	до 0.3	0.15 - 0.25	0.07 - 0.15	до 0.03

ТУ 14-1-1308 - 75

Исходные данные для выполнения курсовой работы

Вес груза (максимальная грузоподъемность) Gгр, Т.	20	10	5
Расчетный пролет крана Lкр, М.	16.5	15.5	14.5	15	17	19	16	14	12	10
Вес тележки крана, т.	4.5	3	2.5
Параметр крайнего положения тележки, а, м.	1.8	1.5	1.6
Вес конструкции крана Gкр, Т.	18	15	14	14	16	17	10	9	8	7
База тележки b, м.	3.1
База ходовой части крана с, м.	4.4	4.2	4	4	4.2	4.4	4.4	4.3	4.2	4.1
Тип подкранового рельса	Р38	Р43	Р43	Р38	Р43	Р38	Р43	Р38	Р43	Р38
Поперечный пролет подкрановой балки Lб, м.	6
Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Марка стали подкрановой балки	09Г2С	12Г2С	Ст3	Ст3	09Г2С	14Г2	10ХСНД	12Г2С Гр.2	14Г2 Гр.1	10Г2с
Номер варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Марка стали подкрановой балки	Ст3	09Г2С	12Г2С Гр.1	12Г2С Гр.1	Ст3	09Г2С	12Г2С Гр.2	10ХСНД	10Г2С	14Г2 Гр.1

1.Расчёт давления на подкрановую балку передаваемого ходовой частью крана.

Мостовой кран перемещается по двум подкрановым балкам, расположенных на параллельном расстоянии Lкр. Будем называть расчётным пролётом крановой балки (Рис. 3.)

Рис. 3. Двутавровая балка.

Дано:

R = 3400 кгс/см;

l = 1220 см²;

k₁ = 4.8;

[T_ср] = 0.6* R;

T^н _попер=0.7;

?з_{M max} = 7.5;

?з_{Q max} = 0.17;

?з_QM = 2.78.

Подкрановая балка будет испытывать максимальное давление от колёс крана при ближайшей к ней расположенной тележки с грузом характеризуемые расстояние а- параметром крайнего положения тележки крана, при этом величина максимального давления на подкрановую балку составит: q^н_кр - нормативная интенсивность определяется по формуле:

q^н _кр = = = 0.93 Т/м.

W₁- площадь треугольной линии опорного давления R₂=P^н _max, площадь треугольной линии определяется по формуле:

W₁===7.5

P^н- нормативное значение равное половине веса тележки и поднимаемого груза, нормативное значение определяется по формуле:

P^н = = = 9 т

y₁ и y₂ - ординаты линии влияния по осям действия сил P, ординаты линии определяются по формуле:

yб = = = 0.06 м

y_{1 =} yбЧ(L_кр. - (б+0.5Чb)) = 0.06Ч(15 - (1.5+0.5Ч3.1)) = 0.717 м

y_{2 =} yбЧ(L_кр. - (б-0.5Чb)) = 0.06Ч(15 - (1.5 - 0.5Ч3.1)) = 0.903 м

2N = q^н_кр ЧW₁+ P^нЧ( y₁+ y₂) = 0.93Ч7.5+9Ч(0.717+0.903) =21.55 т

P^н_max = 2N = 21.55 т

где N - давление колес ходовой части крана.

Определим расчётные усилия (моменты и поперечные слиы, M и Q):

P = P^н_maxЧ1.1Чn = 21.55Ч1.1Ч1.2 = 28.4 т

T = T^н_попер.Ч1.1Чn = 0.7Ч1.1Ч1.2 = 0.9 т

M_x =PЧ?з_{M max.} = 28.4Ч7.5 = 213 тс_Чм

M_y = TЧ?з_{M max.} = 0.9Ч7.5 = 6,75 тс_Чм

Q_м = PЧ?з_QM = 28.4Ч0.17 = 4.8 тс

Q_max. = PЧ?з_{Q max} = 28.4Ч2.78 = 78.95 тс

2. Определение сечения балки

Определение сечения стенки балки.

h_ст >h_min< h_опт.< h_max

Определим минимальную высоту балки исходя из жёсткости:

h_min = , см

где R - расчётное сопротивление, кгс/;

L - длина балки, см;

n = 1.2 - коэффициента запаса.

Исходя из того, что для подкрановых балок жёсткость находится в следующей пропорции:

=

Выразив из формулы допустимый прогиб балки f получим:

f =

После подстановки получим:

h_min = = = 102 см

Далее необходимо предварительно принять толщину стенки.

Если h < 1 м, рекомендуется брать у = 6…8 мм.

Требуемый момент сопротивления балки:

у _ст ? = = 0.78 см

W_тр = = = 7544.1 см³

где M_x = 10⁵ кгс/см

у _ст = 0.78 мм

Определим h_max = (1.3…1.4)Ч = 1.3Ч = 0.004 см

Если h_min < h_опт < h_max, то выбираем h_опт.

Если h_min > h_опт < h_max, то необходимо принять либо h_min, либо поменять сталь на менее прочную [Rv] что обеспечит снижение оптимальной и минимальной высоты.

Определение сечения пояса балки:

A_п ? - ? - ? 48.1

Так как балка симметричная примем A_п для верхнего и нижнего пояса равными.

Ширину пояса называют исходя из требований местной и общей устойчивости.

b_п = (1/5…1/3) h_ст = 1/3.6Ч110 = 30, толщина стенки пояса должна соответствовать условию:

у _п ? 3у _ст

Обычно толщина пояса с градацией по ГОСТ-82-70 для толщины 12…40 см.

Толщина полки определяется:

у _п = ? 3у _ст = = 1.60 ? 3

3. Проверка сечения балки на прочность и устойчивость

Проверка на прочность

Рассмотрим работу сечения в вертикальной плоскости. Должно соблюдаться условие:

J_x = =

=2110204.38см

J_y = = = 5017.47

W^в_x, W^в_y - момент сопротивления верхнего пояса относительно осей X-X и Х-Х соответственно, определяется по формуле:

W^в_x = = = 39077.85

где J_x - момент инерции относительно оси X-X,

у_вп - толщина верхнего пояса, см;

W^в_{y =} = = 4558.6

где J_y - момент инерции относительно оси Y-Y,

b_вп - ширина верхней полки, см

у_вп = + = + = 0.006 ? 3400 кгс/

W^н = = = 39077.85

Определим напряжение в нижнем поясе, должно соблюдаться следующее условие:

у_нп = ? R = = 10.09 ? 3400 кгс/

где у_нп , R- кгс/

Определим касательное напряжение в сечении возле опор балки при действии Q_max .

F_вп - площадь сечения верхней полки определяется по формуле:

F_вп = b_вpЧ у_вп = 22Ч0.006 = 0.132

S^вп_x - статический момент верхней полки, определяется по формуле:

= 0.132 Ч = 6.732

- статический момент стенки, определяется по формуле:

= = = 1014.39

- статический момент части сечения расположенный выше нейтральной оси, статический момент части сечения определяется по формуле:

= + = 6.732 + 1014.39 = 1021.12

ф = ? [] = 0.6 Ч 3400 = 29.79 кгс/ ? 2040 кгс/ , где Q_max = кгс

Определим средние касательные напряжения в сечении. Должно соблюдаться следующее условие:

ф = ? 0.4R = = 0.4 Ч 3400 = 36.70 = 1360

где = Ч кгс.

Выполним проверку напряжения местного сжатия стенки по формуле:

- момент инерции верхнего пояса, определяется по формуле:

= = = 5.5

где b_вп - ширина верхнего пояса, см;

у_вп - толщина верхнего пояса, см;

- момент инерции верхнего пояса и приваренного к нему рельса, определяется по формуле:

= + = 5.5 + 1220 = 1225.5

J_рел- табличная величина

Z-Расчетная длина шва по которой передается нагрузка пояса на стенку

Z=3.25(J_n^//_ст)^1/3=3.25(1225.5)^1/3=34.77 см.

= R=398.23400

где n-1.2 коэффициент запаса.

Проверка сварных швов по приведенным напряжениям.

_ш = R_Wy * _c

340.8 2890

Где h_ш- высота шва, или (принимаем 6 мм)

h₁=1.1-коэффициент надежности.

В-коэффициент зависящий от вида сварки, для сварки автоматом примем

в=1

Z-см;

Q_maxP-кг

RW_y=R*0.85=3400*0.85=2890;

у_с=1.

Проверка устойчивости балки

При наличии сосредоточенной нагрузки перемещающийся по балке должно соблюдаться условие:

70*^0,5=70^0,5=130.755,

где высота стенки _ст, h_ст - мм.

R-кгс

(кгс/см²)=кгс/см²

При несоблюдении этого условия, вертикальным листам необходимо приварить ребра жесткости из полос и профильного материала (Рис. 4).

А А

Рис. 4. Двутавровая балка с ребрами жесткости.

Где _р- толщина ребра(мм).b_р- ширина ребра.а₁-расстояние между ребрами.

Ребра жесткости должны иметь следующие размеры.

b_р=+40=+40=43.4мм.

_р=

Расстояние между ребрами определяется по рекомендации и табличным данным.

Для подкрановой балки длиной 6 м ; примем 5 секций тогда:

а₁= =1.2м.

Проверка устойчивости стенки для обеспечения местной устойчивости вертикального листа должно быть выполнено следующие условие

[(/₀+/₀)²+(/₀)²]^0,50.9

-напряжение местного смятия стенки.

₀=K_1*=4.8²=1040тс/cм²

Где К₁ зависит от соотношения определяется по таблице

₀=(1.25+*=(1,25+)*()²=1.07тс/см²

₀-касательное напряжение

-отношение большей стороны к меньшей (а₁или h_ст)

d- длина меньшей из сторон (а₁или h_ст) заключенных между листами и ребрами жесткости

₀=7.46*²=7.46*²=4.3тс/см²

- напряжение от изгиба, создаваемого М(моментом)определяется по формуле:

=

=

где Q₁- спарвочное значение1.04*R_А

Проверки подлежит первый отсек находящийся в центре так как в первом наибольше касательное напряжение, а в среднем нормальные. Определим изгибающий момент для сечений находящиеся на расстоянии hст/2 в первом отсеке от правого края отсека а в среднем от любого из краев.

Проверка отсека реакции опоры

L₁=h-(a+(a₁-h_ст/2))=600-(310+(120-102/2))=224

L₂= L₁+a=224+310=534

Определим R_a

R_a===1.26

Где Q=1.2*p_н=1.2*10=12

Q₁=1,04*R_a=1.04*1.26=1.3тс

М=1.04; M=1.04*R_a(a₁-h_cт/2)=1.04*1.26(120-102/2)=86.4тсм

Определяем напряжение от изгиба создаваемого моментом М

===0.002тс/cм²

Определяем касательное напряжение, возникающее от действия реакции опоры R_a

==²

0.9=0.100.9

Рис. 5. Расчетный проект крана балки.

Проверка третьего отсека реакции опоры.

L₁^/=L(2*a₁+0.5+3.1)=600*(2*120+50+310)=0

L₂^/=a+L₁^/=310+0=310cм

Определим R_A^/===15.16 тс

M^/=1.04*R_A(2*a₁+0.5)=1.04*15.16(2*1.2+0.5)=45.72 тс

Определяем напряжение от изгиба, создаваемого моментом

^/===0.004тс

Определяем касательное напряжение, возникающее от действия реакции опоры RA

==2

0.9=0.100.9

Рис. 6. Расчетный пролет крана 3 секции

В курсовой работе сконструирована сварная двутавровая балка. Выполнены расчеты для определения сечения пояса балки. Осуществлена проверка балки на прочность на устойчивость на срез и смятие.

Расчет режимов сварки.

Основными параметрами механизированных процессов дуговой сварки является

-диаметр электродной проволоки d_{эл ,} мм

-вылет электродной проволоки L_эл мм

-скорость подачи электродной проволоки V_nn мм с

-сила сварочного тока I_св.А

-напряжение U_св.В

-скорость сваркиV_св.мм/с

-расход СО₂ кг.

Механизированную сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Расстояние от электрода (сопла горелки) до материала не должна превышать 25мм.

Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и с наклоном шва под углом 40-50к горизонтали смещая электрод на 1мм от угла на горизонтальную полку. Выполняется колебательные движения концом электрода, с повышенным зазором с разделкой кромок под сварку.

Толщину и катета сварных швов по чертежу.

S=12мм

Т38,

У68;

Показатель	Толщина свариваемого металла или катет шва, мм
	0,6-1,0	1,2-2,0	3,0-4,0	5,0-8,0	9,0-12,0	13,0-18,0
Диаметр dэл Электродной Проволоки мм	0,5	0,8	0,8	1,0	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0	2,0	2,5	3,0

Определяем диаметр электродной проволоки для механизированной сварке по таблице: диаметр электрода 2.0мм.

Вылет электрода L_эл=10*d_эл

L_эл=10*0.8=8 мм

4.Расчитываем силу сварочного тока I_св=i*F_эл,где i- плотность тока.

Диапазон плотностей сварочного тока от 100 до 200А.

Большие значения плотности тока соответствуют меньшим диаметрам электродных проволок.

Устойчивое горение дуги при сварке плавящимся электродом в углекислом газе достигается при плотности тока свыше 100 А/мм².

Принимаем для расчетов

J=100 А/мм².

F_эл-площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Так как определение основного параметра режима сварки основывается на интерполировании широкого диапазона рекомендованных плотностей тока, то силу сварочного тока необходимо уточнять по таблице.

Определяем площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм²

Определяем коэффициент наплавки

Определяем площадь наплавки:

ТЗ ?8

Рис. 7. Определение площади наплавки таврового соединения

???н ТЗ ?8 =2Чк2/2+2Ч1.05ЧкЧg

???н ТЗ ?8 =2Ч82/2+2Ч1.05Ч8Ч1=80.8 мм²

F_н2=к²/2+1.05*k*q=8²/2+1.05*8*1=48.8мм²

Где к- катет шва, мм

У68.

Рис. 8. Определение площади наплавки углового соединения

Fн 6?8 =к2²+2Ч1.05ЧкЧg=2Ч8²/2+2Ч1.05Ч8Ч1=48.8 мм²

где к -катет шва, мм

Определяю скорость сварки для швов Т3 ?8; У6 ?8 по формуле:

Vсв =0,9Ч??Чdэл²ЧVпп/4ЧFн, мм/с,

Vсв Т3 ?8 =0.9Ч3.14Ч22*45.256/4Ч48.8=2.62 мм/с,

Vсв У6 ?8 =0.9Ч3.14Ч2²Ч45.256/4Ч48.8=2.62 мм/с.

где Vсв -скорость сварки, мм/с,

Fн -площадь поперечного шва, мм²

0,9- коэффициент, учитывающий потери металла на угар и разбрызгивание

Определяю вес наплавленного металла:

Q Т3 ?8 = FнЧLшЧ5

где Lш -длина шва, мм.

Длина шва Lш складывается из суммы тавровых двусторонних швов

Lш=5970Ч4+918Ч4+800Ч12+344Ч8+190Ч12=42184

Q Т3 ?8 = FнЧ LшЧ??=48.8Ч42184Ч7.8Ч10^-3=16056.917 г =16.056917 кг

Q У6 ?8 = FнЧ LшЧ??=48.8Ч1400Ч7.8Ч10^-3=532.896,8 г =0.532 кг

Длина швов приварки опорное ребро с верхний пояс

Lш =1400

Определяю расход сварочной проволоки

Qпр =QнЧК1, Qпр =(16.056917+0.532)Ч1.35=22.39 кг

где К1 =1.35 -коэффициент потерь на угар и разбрызгивание

Определяю расход защитного газа:

Qг =QнЧК2, Qг =(16.056917+0.532)Ч1.7=28.2011 кг

где К2 =1.7 - коэффициент защиты

Выбор режима сварки:\

РЕЖИМЫ СВАРКИ ПОЛУАВТОМАТОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

Использование сварочного полуавтомата в сочетании с защитным газом -- почти всегда выигрышный вариант. Благодаря такому комплекту оборудования вам становится доступна качественная и быстрая сварка сталей, алюминия, меди и прочих металлов. Но есть и особенности, которые сварщик должен учитывать перед тем, как выберет данный метод сварки.

Рис.9. Использование сварочного полуавтомата

Прежде всего, полный новичок вряд ли сможет выполнить работу качественно. Это связано не только с отсутствием опыта, но и с тем фактом, что полуавтомат нужно правильно настроить и выбрать необходимые расходники. Опытные мастера говорят: «Чтобы настроить режимы сварки полуавтоматом в среде защитных газов нужно потратить несколько лет на изучение литературы, ГОСТов и кропотливую работу. Без практики ничего не получится».

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Чтобы правильно подобрать режимы полуавтоматической сварки нужно четко понимать, из чего состоят эти режимы. Далее мы перечислим основные параметры режимов сварки, зная которые вы сможете правильно выбрать настройки полуавтомата.

ДИАМЕТР И МАРКА ПРОВОЛОКИ

Начнем с диаметра проволоки. Он может колебаться в пределах от 0.5 до 3 миллиметров. Обычно, диаметр проволоки подбирается исходя из толщины свариваемого металла. Но в любом случае у каждого диаметра есть свои характерные признаки. Например, при работе с проволокой малого диаметра мастера отмечают более устойчивое горение дуги и меньший коэффициент разбрызгивания металла. А при работе с проволокой большего диаметра всегда требуется увеличивать силу тока.

Не стоит забывать и о марке применяемой проволоки. А точнее, металле, из которого проволока изготовлена и какие вещества входят в ее состав. Например, для сварки низкоуглеродистой или низколегированной стали рекомендуется использовать проволоку с раскислителями, а в составе должен присутствовать марганец и кремний.

Рис.10.Проволки

СИЛА, ПОЛЯРНОСТЬ И РОД СВАРОЧНОГО ТОКА

Помимо выбора комплектующих нам также нужно настроить сам полуавтомат. В типичном полуавтомате даже самого низкого ценового сегмента вы сможете настроить силу, полярность и род сварочного тока. У каждого параметра также есть свои особенности. Например, если увеличить силу тока, то глубина провара увеличиться. Силу тока устанавливают, опираясь на диаметр электрода и особенности металла, с которым собираются работать.

Теперь о полярности и роде тока. Общепринято выполнять полуавтоматическую сварку в среде защитного газа, установив постоянный ток и обратную полярность. Переменный род тока или прямая полярность применяются очень редко, поскольку такие настройки не обеспечивают устойчивое горение дуги и способствуют ухудшению качества сварного соединения. Но есть исключение из правил. Так переменный ток показан при сварке алюминия, например.

Также многие новички забывают о таком параметре, как напряжение сварочной дуги. А вместе с тем именно напряжение дуги влияет на глубину провара металла и размер сварочного соединения. Не стоит устанавливать слишком большое напряжение, иначе металл начнем разбрызгиваться, в шве образуются поры, а газ не сможет в должной мере защитить сварочную зону. Чтобы правильно настроить напряжение дуги ориентируйтесь на силу сварочного тока.

СКОРОСТЬ ПОДАЧИ ПРОВОЛОКИ

Как вы знаете, в полуавтоматической сварке проволока подается с помощью специального механизма. Он работает очень точно, поэтому необходимо заранее установить оптимальную скорость подачи присадочной проволоки, чтобы она вовремя плавилась и способствовала формированию качественного шва. Настраивайте скорость с учетом силы тока. В идеале проволока должна подаваться так, чтобы дуга сохраняла свою устойчивость.

СКОРОСТЬ СВАРКИ

Не менее важна и скорость сварки. От нее во многом зависят физические размеры шва. Скорость регулируется ГОСТами, но ее можно выбрать и по своему усмотрению, опираясь на особенности металла и его толщину. Учтите, что толстый металл нужно варить быстрее, а шов должен быть узким. Но не стоит слишком спешить, иначе электрод может просто выйти из зоны защитного газа и окислиться под воздействием кислорода. Ну а слишком медленная скорость способствует формированию непрочного пористого шва.

НАКЛОН ЭЛЕКТРОДА

И последний важный параметр, а именно угол наклона электрода при сварке. Наиболее частая ошибка у новичков -- держать электрод так, как физически удобно. Это грубейшее нарушение. Ведь угол наклона электрода напрямую влияет на то, какова будет глубина провара и насколько качественным получится шов в конечном итоге.

Существует два типа наклона: углом назад и углом вперед. У каждого положения есть свои достоинства и недостатки. При сварке углом вперед зона сварки видна хуже, зато лучше видны кромки. Также глубина провара меньше. А при сварке углом назад наоборот зона сварки видна намного лучше, но глубина провара увеличивается.

Выбор методов и параметров контроля качества изделия

Контроль качества сварочных работ, выполняемых на производстве, может быть разрушающим и неразрушающим. Первые методы используются выборочно. Проверяется одно или несколько изделий из большой партии, или часть металлоизделия в строительной конструкции.

Оно проверяется по различным параметрам определенным протоколом испытаний. Но главным образом используют специальные приборы или материалы позволяющие проверить качество сварных соединений без разрушения конструкции.

Основными способами неразрушающего контроля качества сварки являются:

· визуальный;

· капиллярный;

· проверка на проницаемость;

· радиационный;

· магнитный;

· ультразвуковой.

Проверка состояния сварных швов не является одноразовым актом, это результирующий этап, который показывает, как работает система контроля качества на предприятии.

Для минимизации дефектов сварочных соединений проводят операционный контроль работ. Регулярно проводится аттестация, на которой комиссия сначала дает разрешение на сварку контрольного соединения. При прохождении сварщиками этого испытания проверяются теоретические знания.

Контроль качества сварочных материалов осуществляется с момента поступления их на предприятие и до использования на сварочном посту. Проверку электродов проводят на каждом этапе хранения и использования, при необходимости их прокаливают.

При непосредственном проведении работ проверяют, какой режим сварки используется, дуговая сварка, аргонодуговая или иной вид сварки. Проверяют порядок наложения швов, размеры слоев и всего соединения.

Если предусмотрены специальные требования в проектно-технической документации, то и их реализацию. По завершении сваривания проверяет наличие клейма сварщика.

Любая проверка качества сварных швов начинается с визуального контроля. Осматривают все 100% сварных соединений. Сначала проверяют геометрию и форму шва.

Визуальный контроль помогает выявить, наряду с наружными, часть внутренних изъянов. Так, переменные по габаритам валики швов и неравномерные складки говорят о непроварах, возникающих из-за частых обрывов электрической дуги.

Перед началом работ со сварных соединений удаляют шлак, окалины прочие загрязнения. Чтобы лучше можно было разглядеть дефекты, швы обрабатывают азотной кислотой (10%). Это придает матовость шву, что облегчает поиск изъянов.

После обработки кислотой необходимо провести тщательную протирку спиртом, чтобы предупредить ее вредное влияние на сплав.

Для повышения качества проверки можно использовать фонарь и оптическую лупу. Для контроля геометрических размеров применяют штангенциркуль и шаблоны.

Рис.13. Капиллярный метод.

Данный способ контроля использует свойство жидкости затягиваться в очень мелкие капилляры. Быстрота и степень проникновения внутрь материала связана с его смачиваемостью и диаметром капилляров. Больше смачивается сплав и тоньше капилляры - глубже проникает жидкость.

Капиллярный способ контроля качества шва позволяет иметь дело не только с любыми металлами, но и с керамикой, пластмассой, стеклом. Главное его применение связано с проявлением внешних изъянов, которые невозможно или трудно определить невооруженным глазом. Иногда, используя, к примеру, керосин, можно обнаружить сквозные дефекты.

Способ очень простой, работает со времен возникновения потребности проверки сварочных швов. Для него даже разработан специальный ГОСТ 18442-80.

В капиллярном методе контроля качества сварки используют пенетранты - вещества, имеющие малое поверхностное натяжение и сильный цветовой контраст.

Проникая в дефектные зоны, и подсвечивая их, пенетранты визуализируют изъяны сварки. Их делают на основе воды, керосина, масла для трансформаторов и прочих жидкостей.

Наиболее чувствительные пенетранты могут проявить дефекты диаметром от 0,1 микрона. Капиллярный метод контроля качества сварки эффективен для дефектов до 0,5 мм шириной. При больших диаметрах пор или трещин он не работает.

Способ с применением пенетрантов заключается в очистке поверхности, нанесении контрольной жидкости и проявлении изъянов. Очень эффективен способ контроля сварных соединений с помощью керосина.

Несмотря на разнообразные приборы контроля качества сварки, проверку этим способом используют до сих пор. С одной стороны наносят раствор мела, дают время для сушки, затем с другой стороны шов смазывается керосином. Бракованные места проявляются через несколько часов в виде темных пятен.

Проверка сварных соединений на проницаемость

В случае применения сварки при изготовлении резервуаров требуется контроль герметичности. Для этого проводят испытания на непроницаемость соединений. Контроль качества проходит с применением газов или жидкостей.

Суть метода основана на создании большой разности давлений между наружной и внутренней областью емкости. При сквозных изъянах в сварном шве жидкость или газ будут переходить из области с высоким давлением в область с низким давлением.

В зависимости от используемого вещества и способа получения избыточного давления контроль проницаемости осуществляют пневматикой, гидравликой или вакуумом.

Рис.14. Пневматический способ

Применение пневматического метода контроля качества сварки требует накачивания резервуара каким-либо газом до давления величиной 150% от номинального.

Затем все сварные швы смачивают мыльным раствором. В местах протечек образуются пузыри, что очень легко фиксируется. Для лучшей визуализации используют добавку аммиака, а шов покрывают бинтом пропитанным фенолфталеином. В местах протечек появляются красные пятна.

Если нет возможности накачать емкость, то применяют способ обдува. С одной стороны шов обдувается под давлением не менее 2,5 атмосферы, а с другой обмазывается мыльным раствором. Если имеется брак, то он выявится в виде пузырьков.

Гидравлический способ

При гидравлическом способе контроля качества сварки проверяемая емкость заполняется водой или маслом. В сосуде создается избыточное давление, которое больше номинального в полтора раза.

Затем в течение определенного времени, обычно 10 минут, область вокруг шва обстукивают молотком со скругленным бойком. При наличии сквозного дефекта сварки появится течь. Если избыточное давление невелико, то время выдержки резервуара увеличивают до нескольких часов.

Рис.15. Магнитная дефектоскопия

Явление электромагнетизма используется в магнитных дефектоскопах. Каждый металл имеет свою степень магнитной проницаемости.

При прохождении через неоднородные материалы магнитное поле искажается, что говорит о присутствии инородных элементов внутри структуры.

Это используется в приборе для контроля качества сварки. Он вырабатывает магнитное поле, которое проникает в исследуемый металл. Неоднородности фиксируются магнитопорошковым или магнитографическим способом.

В первом случае на сварной шов наносят ферромагнитный порошок. Там где происходит скопление порошка вероятнее всего непровар, нет сплошного соединения. Порошок может быть сухим или влажным, с примесью масла или керосина.

Во втором случае на шов накладывают ферромагнитную ленту. Затем ее пропускают через прибор, где анализируют все аномалии, зафиксированные на ленте, и определяют дефекты сварки.

Магнитный способ контроля качества имеет ограничения, связанные с самим принципом действия прибора. Он может проверять качество сварных соединений только ферромагнетиков, к которым некоторые стали и цветные металлы не относятся. Соответственно, такой способ контроля имеет ограниченное применение.

Рис.16. Ультразвуковая дефектоскопия

Для контроля качества сварки применяют ультразвук. Принцип действия аппарата основан на отражении ультразвуковых волн от границы соединения двух сред с различными акустическими свойствами.

Датчик и излучатель плотно прикладывают к исследуемому материалу, после чего устройством вырабатывается ультразвук. Он проходит через весь металл и отражается от задней стенки, возвращаясь, попадает на приемный сенсор, который в свою очередь преобразует ультразвук в электрические колебания. Прибор представляет полученный сигнал в виде изображения отраженных волн.

Если внутри металла присутствуют какие-нибудь изъяны, датчик зафиксирует искажение отраженной волны. Опытным путем установлено, что различные дефекты сварки по-разному себя проявляют на ультразвуковом дефектоскопе. Это позволило провести их классификацию. При соответствующем обучении специалист может точно определить вид брака в шве.

Способ контроля качества сварных соединений ультразвуком широко распространился благодаря простоте и удобству применения, относительно недорогому оборудованию, безопасности использования по сравнению с радиационным методом.

Минусом способа является трудность расшифровки графического изображения. Контроль качества соединения может сделать только сертифицированный специалист.

Его проблематично использовать для контроля крупнозернистых металлов типа чугуна.

Радиационный метод

Для контроля качества сварки используют радиационные методы и устройства. По сути это тот же рентгеновский аппарат, используемый в больницах, или прибор с источником гамма-излучения, приспособленный для облучения сварных соединений.

Он основан на способности этих лучей, проникать через любые материалы. Интенсивность проникновения зависит от вида исследуемых веществ. Благодаря этому на фотопленке, стоящей за исследуемым изделием, остается изображение, характеризующее состояние данного материала.

Все дефекты сварки в виде неоднородностей выявляются на пленке. Метод контроля очень точный, но дорогой и вредный для людей, требует подготовительных работ по установке защитных экранов и проведения организационных мероприятий.

Требования техники безопасности и противопожарной безопасности

Согласно правилам техники безопасности, сварщик во время электросварки должен быть в специальной одежде.

Одежда сварщика выполняется из негорючих, натуральных материалов. Синтетические ткани не могут использоваться. Наиболее распространены костюмы из брезента, спилка или замши.

Обувь выполняется из различных материалов. Наиболее распространены кирзовые ботинки и сапоги. Подошва может быть резиновой или из других более современных материалов.

Защита лица и органов зрения производится с помощью сварочной маски или щитка.

Электробезопасность при сварочных работах предписывает использование только исправного и заземленного оборудования. При таком условии поражение человека электротоком полностью исключено. Техника безопасности требует, чтобы осветительные приборы питались от 12 В.

Все оборудование должно работать на холостом ходе с напряжением не более 90 В. Смертельное напряжение немного выше - 110 В. Сила тока, величиной более 5 сотых Ампера, может стать причиной электротравмы и летального исхода.

Защитить от поражения током может применение следующих правил техники безопасности:

· все электроприборы должны иметь надежное и качественное заземление и зануление. Их выполняют из медного проводника с достаточным сечением;

· техника безопасности предписывает подключать сварочное оборудование через электрощиток к отдельному защитному автомату и прибору УЗО;

· длина проводов для подключения сварочного оборудования не должна превышать 10 м. При потребности срастить провод в месте обрыва, соединение требуется проводить с помощью специальной соединительной муфты. Провода лучше провешивать на высоте более 2,5 м, а опускать их потребителям требуется по заземленной стальной трубе. Все места прохождения проводки должны оборудоваться специальными резиновыми муфтами.

· при сварочных работах на улице или в полевых условиях техника безопасности рекомендует устанавливать сварочный аппарат под навесами или в крытых павильонах. Работы прекращаются при сильном дожде или снегопаде;

· все кабели и провода должны иметь исправную изоляцию. При значительных повреждениях и скрутках инструкция требует заменить сварочный кабель.

При электросварке возникает сильное тепловое и световое излучение, поэтому правила безопасности предназначены для защиты не только сварщика, но и любого человека, который может оказаться в радиусе действия электрической вспышки.

Сварочные работы следует проводить на специально оборудованных постах, оснащенных ширмами для защиты окружающих от вредного воздействия на глаза. Высота ширм не менее 1800 мм.

При нахождении в закрытом помещении сварочные работы следует начинать после предварительного проветривания с включенной приточной вентиляции.

По технике безопасности при электродуговой сварке в закрытых емкостях или в помещениях с сырыми условиями, работать можно с использованием резиновой одежды и коврика. Для защиты при работе в сидячем или лежачем положении требуется подкладывать войлочную подстилку.

Следует проводить постоянный контроль над целостностью провода заземления и сварочных кабелей. Для сварочных работ надо применять надежный и качественный инструмент и держатель электродов.

Проводя сварочные работы по ремонту машины, предварительно следует отключить массу на аккумуляторе и обеспечить соблюдение противопожарных мер. Осуществляя сварку вблизи топливного бака, согласно технике безопасности требуется провести его демонтаж.

Осуществляя сварочные работы на высоте, сварщик обязан пройти инструктаж по технике безопасности и получить наряд-допуск. Без этих мер работу начинать запрещено. Техника безопасности требует, чтобы сварщик был надежно застрахован, а весь инструмент закреплен. Страховку осуществляет помощник.

Переставлять электрооборудование следует только после выключения из сети. Если надо отлучиться на некоторое время с места работы, то аппарат отключают, а держатель помещают на диэлектрическую основу.

Список использованной литературы

мостовой кран балка сварка

1. https://ru.wikipedia.org

2. В. В. Овчинников, «Расчет и проектирование сварных конструкций», Москва, Издательский центр «Академия» 2015

3. Б. Г. Маслов, А. П. Выборонов, «Производство сварных конструкций», Москва, Издательский центр «Академия» 2015

Размещено на Allbest.ru