2

Письменная экзаменационная работа

по предмету: Оборудование и технология выполнения работ по профессии "Электрогазосварщик"

На тему: Сварка труб встык

Учащийся ПУ-№33

Иванов Сергей Викторович

гр. №45

г. НОВОМИЧУРИНСК 2001г.

ПЛАН

История развития сварочного производства

Описание назначение данного узла

3. Физические, химические и технологические свойства стали из которой выполнены детали данного узла

4. Организация рабочего места при сварке узла

5. Оборудование, применяемое при сборке и сварке данного узла

6. Согласно технологической карте описать: электроды.

7. Выбор режима сварки

8. Подготовка металла к сварке

9. Сборка и техника сварки

10. Предупреждение деформации

11. Прогрессивные методы сборки и сварки узла

12. Контроль качества сварки

13. Техника безопасности и противопожарная безопасность при сварке

14. Нормы расходов электродов

1. История развития сварочного производства

В решение задач научно- технического прогресса важное место принадлежит сварке. Сварка является технологическим процессом, широко применяемая практически во всех отраслях народного хозяйства.

С применением сварки создаются серийные и уникальные машины. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий. При изготовлении металлоконструкций, прокладке трубопроводов, установке технологического оборудования, на сварку приходится четвертая часть всех строительно-монтажных работ. Основным видом сварки является дуговая сварка.

Основоположниками сварки являются русские ученые и инженеры - В.В. Петров, Н.Н. Бенардос и Н.Г.Славянов. В 1802г. профессор физики Петров открыл и наблюдал дуговой разряд от построенного им мощного "вольтового столба". Этот столб или батарея был самым мощным источником электрического тока того времени. В то время электротехника только начинала создаваться, и открытие Петровым дугового разряда значительно опередило свой век.

До практического применения дуги для целей сварки прошло 80 лет. Н.Н.Бенардос впервые применил электрическую дугу между угольным электродом и металлом для сварки. Он применил созданный им способ не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов.

Другой русский изобретатель-Славянов, разработал способ дуговой сварки металлическим электродом с защитой сварочной зоны слоем порошкообразного вещества ,то есть флюса, и первый в мире механизм для полуавтоматической подачи электронного прутка в зону сварки Способ сварки плавящимся металлическим электродом получил название "дуговая сварка по способу Славянова".

Изобретения Бенардоса и Славянова нашли заметное применение по тем временам, и в первую очередь на железных дорогах, а затем на нескольких крупных машиностроительных и металлургических заводах России.

Однако, несмотря на первоначальные успехи русских изобретателей в деле разработки и внедрения дуговой сварки, к началу XX века страны Европы опередили Россию.

Только после революции 1917г. сварка получила интенсивное развитие в нашей стране. В нашей стране тогда впервые в мире были разработаны новые высокопроизводительные виды сварки, это электрошлаковая, в углекислом газе, диффузная и другие. Фундаментальные исследования по разработке новых процессов и технологии сварки проводятся в ряде научно-исследовательских организациях, ВУЗах и крупных предприятиях судостроительной, авиационной, нефтехимической, атомной и других.

На современном этапе развития сварочного производства в связи с развитием научно-технической революции резко возрос диагноз свариваемых толщин, материалов видов сварки. В настоящее время сваривают материалы толщиной от несколько микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроении).

2. Описание назначение данного узла

Батарея отопления из труб, предназначена для поддерживания теплового баланса (тепла), в холодное время года в рабочих помещениях, а так же на фермах, колхозных постройках, теплицах, производственных и гражданских зданиях, и.т.д.

Сварка батареи отопления из труб Ф 63 мм: патрубок 32 мм, длина труб 1500 мм и стали ст 3.



3. Физические, химические и технологические свойства стали из которой выполнены детали данного узла

СТ 3 - это сталь углеродистая обыкновенного качества. Основным металлом в этой стали, является железо

Таблица № 1

а) Физические свойства

К физическим свойствам стали относятся: удельный вес, плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, удельная теплоемкость, электропроводность и способность намагничиваться.

Плотностью называется количество вещества содержащегося в единице объема V. Температура плавления - это температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое.

Теплопроводность - это свойство тел проводить с той или иной скоростью тепло при нагреве.

Тепловое расширение- свойство металлов расширяться при нагревании.

б) Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др.

Чем легче металл вступает в соединение с другими элементами, тем быстрее он разрушается. К химическому воздействию активных сред относятся: окисляемость, растворимость, коррозийная стойкость. Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или окалиностойкими.

Сопротивление коррозии, окалинообразованию и растворению, определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени.

Таблица №2

в) Технологические свойства

Из технологических свойств наибольшее значение имеют обрабатываемость, свариваемость, ковкость, прокаливаемость.

Обрабатываемость-

комплексное свойство материала, в частности металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием. Обычно обрабатываемость определяется по скорости резания и по чистоте обработки.

Свариваемость-

свойство металла, давать доброкачественное соединение при сварке, характеризующееся отсутствием трещин и других пороков металла в швах и к прилегающим к шву зонах.

Ковкость-

способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением.

Прокаливаемость-

способность стали воспринимать закалку на определенную глубину от поверхности.

Жидкотекучесть

-способность расплавленного металла хорошо заполнять полость литейной формы.

4. Организация рабочего места при сварке узла

Рабочим местом при сварке является сварочный пост. Посты подразделяются на стационарные и передвижные. Стационарные это посты, находящиеся в цехах, преимущественно в сварочных кабинах, в которых свариваются изделия небольших размеров.

В кабине должен стоять источник питания (трансформатор) присоединенный проводом к нему электродержатель, предназначенный для зажима электрода.

Ток к электродержателю и изделию проводится по проводам. К вспомогательным инструментам относятся проволочные щетки для зачистки кромок перед сваркой, молоток для удаления шлаковой корки, зубило для вырубания некачественных швов, набор шаблонов для проверки размеров швов, метр, стальная линейка, отвес, угольник, чертилка, мел, а так же ящик для хранения и переноски инструмента.

5. Оборудование, применяемое при сборке и сварке данного узла

Трансформатор ТСК-500 с повышенным магнитным рассеянием. Трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную. Первичная закреплена неподвижно, а вторая подвижная. Каждая из обмоток состоит из двух катушек. Сварочный ток регулируется изменением расстояния между обмотками.

Таблица №3

вторичная обмотка (подвижная)

первичная обмотка (неподвижная)

провод подведенный к электродержателю

провод подведенный к изделию

электродержатель

изделие

6. Согласно технологической карте описать: электроды

Плавящийся электрод представляет собой металлический стержень из электродной проволки, на поверхность которого нанесен слой покрытия.

Электродные покрытия предназначены для стабилизации горения дуги, защиты расплавленного металла от кислорода и азота воздуха и легирования металла шва. В состав электродных покрытий входят стабилизирующие, шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие группы компонентов.

Для сварки батареи отопления я использую электроды типа Э42 марка ВСП-1 и ОМА-2. Эти электроды содержат целлюлозное (ц) покрытие.

Содержит органические составляющие, образующие защитные газы, в основном электродную целлюлозу марки ЭЦ. В качестве раскислителей вводятся ферросплавы марганца. Шлакообразующие добавки: рутил, карбонаты, алюмосиликаты и др.

Легирование металла шва осуществляется через проволку, а так же, введением в состав покрытия металлических порошков и ферросплавов. Эти покрытия образуют на шве тонкий слой шлака. Электроды с целлюлозными покрытиями удобны для монтажных работ, когда необходимо накладывать швы во всех пространственных положениях. Они хорошо обеспечивают провар корня и формирования обратной стороны шва.

7. Выбор режима сварки

Режимом сварки называется группа показателей, определяющих характер протекания процесса сварки. Эти показатели влияют на количество теплоты, вводимой в изделие при сварке.

Основными показателями режима сварки являются: диаметр электрода, сварочный ток, напряжение на дуге и скорость сварки.

Дополнительными показателями режима сварки являются: род и полярность тока, тип и марка покрытого электрода, угол наклона электрода, температура предварительного нагрева металла. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сваренного соединения, типа шва и.т.д.

При сварки встык в нижнем положении диаметр электрода должен равняться толщине свариваемого металла. В многослойных становых и угловых швах первый слой выполняется электродом диаметром 2-4 мм, последующие слои выполняются электродами большего диаметра.

В вертикальном и потолочном положении сварку производят электродами диаметром не более 4 мм.

Ток выбирают в зависимости от диаметра электрода по формуле:

J =Кd,

где К=35: 60А/мм, d- диаметр электрода.

Малый сварочный ток ведет к неустойчивому горению дуги, непровару и малой производительности.

Черезмерно большой ток ведет к сильному нагреву электрода при сварке, увеличению скорости плавления электрода и непровару.

При сварке в вертикальном и горизонтальном положении ток должен быть уменьшен против принятого для сварки в нижнем положении примерно на 5-10%, для потолочных на 10-15% с тем, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны. Уменьшение диаметра электрода при постоянном сварочном токе повышает плотность тока в электроде и глубину проварки.

С уменьшением диаметра электрода ширина шва уменьшается, вследствие уменьшения катодного и анодного пятен. С изменением тока меняется глубина провара. Повышение напряжения дуги за счет увеличения ее длины приводит к снижению сварочного тока и глубины провара. Ширина шва при этом повышается независимо от полярности сварки. С увеличением скорости ручной сварки глубина провара и ширина шва понижаются.

J = Kd K = 40 A/MM d = 4MM J = 40 x 4 = 160A

8. Подготовка металла к сварке

Подготовка металла под сварку заключается в очистке, разметке, резке и сборке. Правка в моем узле не применяется. Очистка применяется для того, чтобы очистить металл от ржавчины, краски, шлака, и.т.д.

Перенос размеров детали на натуральную величину с чертежа на металл называют разметкой. При этом пользуются инструментом: рулеткой, линейкой, угольником и чертилкой. Проще и быстрее разметка выполняется шаблоном, изготовляемый из тонкого металлического листа.

При разметке заготовок учитывается укорачивания их в процессе сварки конструкции. Поэтому предусматривается припуск из расчета 1мм на каждый поперечный стык и 0,1-0,2мм на 1мм продольного шва.

При подготовке детали к сварке применяют преимущественно термическую резку. Механическую резку целесообразно выполнять при заготовке однотипных деталей, главным образом с прямоугольным сечением.

Часто кислородную резку применяют, особенно машинную, сочетают со снятием угла скоса кромок.

9. Сборка и техника сварки

Сборка деталей под сварку- это трудоемкость составляющая около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Она зависит от ряда условий (серийность производства, типа изделия и.т.д.).

Для уменьшения времени сборки, а так же для повышения ее точности, применяют различные приспособления.

Приспособления могут быть предназначены только для сборки деталей под сварку, или только для сварки уже собранного изделия (например, для выполнения швов в изделии только в нижнем положении) или используются комбинированные сборочно-сварочные приспособления.

Изделия чаще собирают на сварочных прихватках. Сварочные прихватки представляют собой неполноценные короткие швы с поперечным сечением до 1/3 сечения полного шва.

Длина прихватки от 20 до 100 мм в зависимости от толщины свариваемых листов и длины шва, расстояние между прихватками в зависимости от условий иногда достигает 1 метр.

Прихватки придают изделию жесткость и препятствуют перемещению деталей, что может привести к трещинам в прихватках при их охлаждении.

Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше, растягивается усадочная сила в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций из листов небольшой толщины (до 6-8 мм) и труб.

При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей, и сборку изделия выполняют на механических приспособлениях.

а) Техника сварки

Зажигание дуги.

Зажигание дуги между покрытым электродом и свариваемым изделием выполняют в два приема: коротким замыканием конца электрода с изделием и отрывом электрода от поверхности изделия на расстояние, равно примерно диаметру покрытого электрода.

Короткое замыкание электрода с изделием необходимо для нагревание металла до соответствующей температуры в катодном пятне, что обеспечивает выход первичных электронов и, следовательно, дуги.

Существует два способа зажигания дуги покрытыми электродами- впритык и скольжением, чирканьем.

По первому способу зажигания дуги, металл нагревается в точке короткого замыкания, по второму в нескольких точках, в результате скольжения торца электрода по поверхности свариваемого изделия. Используют оба способа зажигания дуги, причем первый чаще применяется при сварке в узких и неудобных местах.

Длина дуги.

Немедленно после зажигания дуги начинается плавление основного и электродного металлов. На изделии образуется ванна расплавленного металла. Сварщик должен поддерживать горение дуги так, что бы ее длина была постоянной. От правильно выбранной длины дуги зависят производительность сварки и качество сварного шва.

Сварщик должен подавать электрод в дугу со скоростью плавления электрода. Умение поддерживать дугу постоянной длины характеризует квалификацию сварщика.

Нормальной считают длину дуги, равную 0,5-1,1 диаметра стержня электрода, в зависимости от типа и марки электрода и положения сварки в пространстве. Увеличение длины дуги снижает ее устойчивое горение, глубину проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздействие окружающей среды и атмосферы на расплавленный металл.

Положение электрода.

Наклон электрода при сварке зависит от положения сварки в пространстве, толщины и состава свариваемого металла, диаметра электрода, вида и толщины покрытия. Направление сварки может быть слева на право, справа на лево, от себя, на себя.

Независимо от направления сварки электрод должен быть наклонен к оси шва, так, что бы металл свариваемого изделия проплавлялся на наибольшую глубину и правильно бы формировался металл шва.

Для получения плотного и ровного шва для сварки в нижнем положении на горизонтальной плоскости угол наклона электрода должен быть 15-30 от вертикали в сторону ведения шва- углом назад. Обычно дуга сохраняет направление оси электрода: указанным наклоном электрода сварщик добивается не только максимального проплавления металла и лучшего формирования шва, но и так же уменьшается скорость охлаждения металла сварочной ванны, что предотвращает образование горячих трещин в шве.

Колебательные движения электрода.

Для получения валика нужной ширины производят поперечные колебательные движения электрода. Если перемещать электрод только вдоль оси шва без поперечных колебательных движений, то ширина валика определяется лишь сварочным током и скоростью сварки и составляет от 0,8 до 1,5 диаметра электрода.

Такие узкие (ниточные) валики применяют при сварке тонких листов, при наложении первого (корневого) слоя многослойного шва, При сварке по способу опирания и в других случаях. Чаще всего, применяют швы шириной от 1,5 до 4 диаметров электрода, получаемые с помощью поперечных колебательных движений электродов.

Движение треугольником применяют при выполнении угловых швов с катетами шва более 6мм и стыковых со скосом кромок в любом пространственном положении. В этом случае достигается хороший провар корня и удовлетворительное формирование шва.

2

Способы заполнения шва по длине и сечению.

Швы по длине и сечению выполняют на проход и обратно ступенчатым способом. Сущность способа сварки на проход заключается в том, что шов выполняется до конца в одном направлении. Обратно- ступенчатый способ состоит в том, что длинный предполагаемый к исполнению шов делят на сравнительно короткие ступени.

По способу заполнения швов по сечению различают однопроходные, однослойные швы, многопроходные и многослойные. Если число слоев равно числу проходов дугой, то такой шов называют многослойным.

Многослойные швы чаще применяют в стыковых соединениях, многопроходные- в угловых и тавровых. Для более равномерного нагрева металла шва по всей его длине выполняют двойным слоем, секциями, каскадом и блоками, причем в основу всех этих способов положен принцип обратноступенчатой сварки.

Окончание шва.

В конце шва нельзя сразу обрывать дугу и оставлять на поверхности металла шва кратер.

Кратер может вызвать появлений трещины в шве в следствии содержания в нем примесей, прежде всего, серы и фосфора. При сварке низкоуглеродистой стали кратер заполняют электродным металлом или выводят его в сторону на основной металл.

При сварке стали, склонной к образованию закалочных микроструктур, вывод кратер в сторону недопустим ввиду возможности образования трещин.

Не рекомендуется заваривать кратер за несколько обрывов и зажиганий дуги ввиду образований оксидных загрязнений металла.

Лучшим способом окончания шва будет заполнения кратера металлом в следствии прекращения поступательного движения электродов в дугу и медленного удлинения дуги до ее обрыва.

10. Предупреждение деформации

Деформацией называется изменение формы и размеров изделия под действием внутренних и внешних сил. Деформации могут быть упругими и пластическими.

Они подразделяются на деформации растяжения, сжатия, кручения, изгиба, среза. Деформации при сварке возникают при неравномерном нагреве и охлаждении металла. Уменьшение деформаций производят конструктивным и технологическим способом.

Конструктивным- уменьшение количества сварных швов и их сечений, что снижает количество вводимой теплоты. Между количеством теплоты и деформации существует прямая зависимость.

Технологический способ- применение силовой обработки металла сварочного изделия в процессе его сварки.

Виды применяемых сил:

Внешняя статическая или пульсирующая сила, приложенная к собранному под сварку изделию

Местная проковка и обкатывание металла шва, околошовного металла.

Деформации выражаются в изменении формы и размеров детали по сравнению с намеченными до резки.

Способы борьбы с деформациями при кислородной резке:

Рациональная технология резки, применение жесткого закрепления концов реза, предварительный подогрев вырезаемой детали, применения искусственного охлаждения и др.

В рациональную технологию резки входят, правильный выбор начала резки, установление правильной последовательности резки, выбор наилучшего режима резки. Защемлением концов реза можно снизить деформацию по кромкам. Уменьшать деформацию можно предварительным подогревом места вырезки детали, что приводит к более равномерному охлаждению металла.

Уменьшение деформаций достигается также непрерывным охлаждением струей воды по зоне термического влияния у разрезаемой части. Что бы не образовалось деформаций вне плоскости листа, нельзя допускать провисания его под действием нагрева при резке. Поэтому резку надо выполнять на стеллажах с большим числом опор.

11. Прогрессивные методы сборки и сварки узла

Чтобы повысить производительность труда и облегчить труд сварщика применяют различные высокопроизводительные способы сварки.

Сварка пучком (гребенкой) электродов.

Принцип этого способа состоит в том, что два или несколько электродов соединяет пучок, которым с помощью обычного электрода-держателя ведут сварку.

При сварке пучком электродов дуга возникает между свариваемым изделием и одним из его стержней по мере оплавления последнего, переходит на соседний, то есть дуга горит попеременно между каждым из электродов пучка и изделия.

В результате этого нагрев стержней электродов внутренней теплотой будет меньше, чем при сварке одним электродом при той же величине тока.

Поэтому при сварке пучком можно устанавливать большую величину тока, чем при сварке одинарным электродом того же диаметра, а это в свою очередь позволяет увеличить производительность труда.

Сварка с глубоким проплавлением

Составы некоторых покрытий, нанесенные на стержень электрода более толстым слоем,чем обычно, позволяет сконцентрировать теплоту сварочной дуги, повысить ее проплавляющие действия: увеличить глубину проплавления основного металла.

Сварка в таких случаях ведется короткой дугой, горение которой поддерживается за счет опирания козырьком покрышки на основной металл.

При сварке наклонным электродом оплавляющийся конец электрода опирается о свариваемые кромки, а сам электрод перемещается вдоль линии соединения по мере заполнения разделки кромок.

12. Контроль качества сварки

В производстве сварных изделий различают дефекты:

наружные, внутренние и сквозные, исправимые и неисправимые, внутрицеховые и внешние.

а) наружные дефекты: трещины, микротрещины, осадочные раковины, утяжины, вогнутости корня, несквозные свищи, пары, брызги металла и.т.д.

б) внутренние дефекты: непровар, внутренняя пора и.т.д.

в) сквозные дефекты: свищи, прожоги, трещины, сплошные непровары.

Исправимые дефекты- дефекты, устранение которых технически возможны и экономически целесообразно.

Основные виды контроля классифицируются по форме воздействия на производство, активный и пассивный. По охвату продукции на сплошной и выборочный. По месту проведения на стационарный и подвижной.

Различают следующие виды контроля за качеством сварки:

Внешний осмотр-

служит для определения наружных дефектов в сварных швах и производится невооруженным глазом или с помощью лупы, увеличивающий в 5-10 раз.

Испытание керосином-

применяется для определения плотности сварных швов. Доступную для осмотра сторону шва покрывают водной суспензией мела или каолина и подсушивают. Другую сторону смазывают керосином. Появление жирного пятна на меле выявляет место дефекта.

Испытание обдувом воздуха-

состоит в том, что одна сторона обдувается сжатым воздухом, а другая покрывается водным раствором с мылом. Появление пузырей показывает место дефекта шва.

Испытание вакуумом-

определенный участок шва покрывают мыльным раствором и устанавливают вакуумную камеру, появление пузырей или пены показывает место дефекта шва.

Испытание водой-

под давлением одну сторону шва обливают водой, если с другой стороны появляются течи, капли, это значит, что шов с дефектом.

Также проводятся испытания воздушным давлением, гидравлическим давлением, просвечиванием сварных соединений, ультразвуком, магнитографическим методом, технологические, химические и механические испытания.

13. Техника безопасности и противопожарная безопасность при сварке

Сварочные работы должны производиться в электросварочных цехах или на специально оборудованных площадках.

Сварочный пост находящийся как в помещении, так и на открытом воздухе, должен быть огражден щитами либо ширмами для защиты окружающих от вредного действия электрической дуги.

При сварке изделий массой более 20 кг., должны быть установлены подъемно-транспортные механизмы.

В электросварочном цехе должен быть предусмотрен проход, обеспечивающий удобство и безопасность производства сварочных работ и передвижения. При всех условиях ширина прохода должна быть не менее 1 метра.

Сварочный цех должен иметь отопление и температура в помещение должна быть не ниже +16С.

В сварочном цехе должна быть вентиляционная система.

В сварочном цехе должна быть система общего или комбинированного освещения.

Сварочные работы должны выполняться в специальной одежде и обуви, в рукавицах, берете. Для защиты глаз и лица применяются щитки или маски, а газорезчики и вспомогательные рабочие - очками. Корпус маски должен быть изготовлен из несгораемого материала, а прорезь для глаз защищена светофильтром (стеклом) различной плотности.

Корпус трансформатора, рабочий стол, и все металлические нетоковедущие части устройства, должны быть заземлены.

Провода и кабели сварочного аппарата должны быть хорошо заизолированы и защищены от механических повреждений и высокой температуры.

Рукоятка электродержателя должна быть из токонепроводящего и огнестойкого материала.

Исправлять электрическую цепь может только электрик и при выключенном рубильнике.

После окончания работы или при временной отлучке с рабочего места сварщик обязан отключить оборудование от сети.

14. Нормы расходов электродов

Расход материалов.

1) общая длина L = 470мм

2) F шва- площадь поперечного сечения шва Fшва = 5мм

3) Удельный объем наплавленного металла г =7,8 г/ смІ

а) Определить Vн металла:

V = F·L·г

V = 5·470·7,8 = 1880 г

б) Определить массу наплавленного металла

Gн = V·К

К- коэффициэнт наплавленного металла

для электродов ВСП-1

К =10

Gн = 188·10 = 1880 г = 1,880 кг/мІ

СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРА