Технология металлов и сварка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Газоэлектрическая сварка (сварка в защитных газах) - дуговая сварка, при которой дуга и расплавляемый металл, а в некоторых случаях, и остывающий шов, находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств.

Известны следующие разновидности сварки в защитном газе:

На практике наиболее широкое применение получили аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе. Сварка в двухатомных газах (водород и азот) имеет ограниченное применение, так как водород и азот в зоне дуги диссоциируются на атомы и в таком состоянии активно взаимодействуют с большинством металлов.

Сварку в защитном газе можно выполнять вручную, полуавтоматически и автоматически. Ручная сварка применяется при соединении кромок изделий толщиной 25-30 мм и при выполнении коротких и криволинейных швов. полуавтоматическая и автоматическая сварка применяется при массовом производстве сварных конструкции с прямолинейными швами.

Сварка производится как неплавящимся, так и плавящимся электродом. Неплавящиеся электроды служат только для возбуждения и поддержания горения дуги. Для заполнения разделки кромок в зону дуги вводят присадочный материал в виде прутков или проволоки. Применяются неплавящиеся электроды: вольфрамовые, угольные и графитовые. Плавящиеся электроды применяют в виде сварочной проволоки, изготовленной по ГОСТ 2246-70 или из металла, по химическому составу сходного со свариваемым металлом.

Преимущества сварки в защитных газах:

хорошие механические качества сварного шва;

малая зона термического влияния;

Аргон - одноатомный инертный газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха. Получают аргон из воздуха, где его содержится, по объему, 0,935%. Аргон поставляют двух сортов: высшего (99,992% аргона, не более 0,006% азота и более 0,0007% кислорода) и первого (99,987% аргона, азота - до 0,01% и кислорода - не более 0,002%). Аргон не вступает во взаимодействие с расплавленным металлом сварочной ванны и предохраняет его от воздействия кислорода и азота воздуха; применяют при сварке ответсвенных сварных швов и при сварке высоколегированных сталей, титана, алюминия, магния и их сплавов.

Гелий - одноатомный инертный газ без цвета и запаха. Бывает двух сортов чистоты: высокой чистоты (99,985% гелия) и технической (99,8% гелия). гелий используется также как и аргон, но значительно реже ввиду его дефицитности и высокой стоимости.

Углекислый газ, не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания анрацита или кокса, при обжоге известняка и т.д. Сварочная углекислота выпускается двух сортов: высшего - чистотой 99,8% и первого чистотой - 99,5%. Углекислый газ, поддаваемый в зону дуги, не является нейтральным так как под действием высокой температуры он диссоциирует на оксид углерода и свободный кислород. При этом происходит некоторое окисление расплавленного металла сварочной ванны и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганец, кремний). При этом получается беспористый шов с хорошими механическими свойствами. Углекислый газ применяется при сварке низкоуглеридистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.

Аргонодуговая сварка

Аргонодуговая сварка неплавящимся или плавящимся электродом производится на постоянном и переменном токе. Установка для ручной сварки постоянным током состоит из сварочного генератора или выпрямителя 1, балластного реостата 2, газоэлектрической горелки 23, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов (амперметра, вольтметра и расходомера газа). Источником питания дуги служит сварочный генераторы постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой ГСГ-350 или ГСГ-500-2. Балластный реостат РБ-300 или РБ-200 включается в сварочную цепь для регулирования и получения малых значений тока и повышения устойчивого горения дуги. Газоэлектрические горелки бывают различных конструкций. Наиболее широкое распространение получили горелки Кироваканского завода автогенного машиностроения ЭЗР-3-66 для сварки токами до 150 А, ЭЗР-4-68- для токов до 500 А и ЭЗР-5-71 - для токов до 80 А.

Рис.1. Схема аргонодуговой установок постоянного тока.

Установка для ручной сварки переменным током состоит из источника питания дуги, осциллятора, балластного реостата, газоэлектрической горелки, баллона с газом, редуктора и контрольных приборов (амперметра, вольтметра и расходомера газа). Источник питания должен иметь повышенное вторичное напряжение, чтобы обеспечивать устойчивое горение дуги. Для этого в сварочную цепь включают два сварочных трансформатора с последовательным включением вторичными обмотками или применяют трансформатор типа ТСДА с повышенным вторичным напряжением холостого хода. Осциллятор обеспечивает быстрое и легкое возбуждение и устойчивое горение дуги. Газоэлектрические горелки применяют типа ГРАД.

Полуавтоматическая сварка неплавящимся электродом производится шланговым полуавтоматом ПШВ-1. Он предназначен для сварки металлов от 0,5 до 5 мм. Полуавтомат снабжен электродвигателем, который через редуктор и гибкий вал, проходящему по шлангу, приводит во вращение ролики, расположенные на газоэлектрической горелке. Ролики протягивают по шлангу присадочную проволоку и подают ее в зону дуги. Сварку осуществляют постоянным током с включением в сварочную цепь осциллятора. Полуавтомат позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях шва.

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится полуавтоматами ПШПА-6, ПШПА-7, и ПШП-9. Комплект полуавтомата состоит из переносного пульта управления, механизма подачи электродной проволоки с кассетой и газоэлектрической горелки. Электродная проволока вытягивается из кассеты по шлангу роликами, расположенными в пистолете. Ролики вращаются электродвигателем через редуктор гибкого привода.

Автоматическая сварка может производится как плавящимся, так и не плавящимся электродом. Установка состоит из сварочной головки, механизма подачи проволоки, электродная проволока, кассета с электродной проволокой, кнопки управления, электродвигатель механизма подачи.

При аргонодуговой сварке постоянным током неплавящимся электродом используют прямую полярность. Дуга горит, устойчиво обеспечивая хорошее формирование шва. При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом применяют постоянный ток обратной полярности, при котором обеспечивается высокая производительности сварки.

При сварке переменным током неплавящимся электродом необходимо чтобы источник тока имел более высокое напряжение холостого хода. Это обеспечивает устойчивое горение дуги и стабилизирует процесс сварки. Однако в связи с ограничением напряжения по условиям техники безопасности применяют ток допустимого напряжения, на который накладывают ток высокой частоты, включая в сварочную цепь осциллятор.

Возбуждение дуги при ручной сварке неплавящимся электродом производится на угольной или графитовой пластинке. Возникающей дугой некоторое время разогреваю электрод, а потом переносят дугу к кромки изделия. При сварке переменным током возбуждение дуги производится с помощью осциллятора, без короткого замыкания электрода на изделии. При полуавтоматической и автоматической сварке возбуждение дуги производится путем касания электродной проволоки вводной планки, которая устанавливается для предупреждения дефекта в начале свариваемого шва.

Аргонодуговой сваркой можно выполнять швы стыковых, тавровых и угловых соединений. при толщине листов до 2,5 мм рекомендуется сварку производить с обработкой кромок. При малой величине зазора (0,1-0,5 мм) можно сваривать без обработки и разделки кромок. Листы толщиной 4-12 мм сваривают встык с V-образной разделкой кромок при угле разделки 50-70є.

Ручную сварку листов малой толщины (до 6 мм) производят левым способом, при котором горелка перемещается по шву справа на лево. Листы большой толщины (до 12 мм) сваривают правым способом, т.е. горелку перемещают слева на право. Ось мундштука горелки сварке тонких листов (до 4 мм) должна составлять с поверхностью свариваемых листов 75-80є. Присадочную проволоку вводят в зону дуги под углом 10-15є к поверхности свариваемых листов. При сварке листов большой толщины ось мундштука располагают почти перпендикулярно. Длина дуги 1,5-2,5 мм. Дугу следует гасить через 10-15 с после гашения дуги.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка производится при постоянной скорости подачи электродной проволоки независимо от напряжения дуги. Листы толщиной до 5 мм соединяются стыковой сваркой без разделки кромок, а при толщине листов более 5 мм производят V- образную разделку кромок шва с углом разделки 30-50є.

Сварка в углекислом газе производится полуавтоматическим и автоматическим способом. Полуавтоматическая установка состоит из сварочного преобразователя постоянного тока 1, газоэлектрической горелки 2, механизма электродной подачи проволоки 3, аппаратного шкафа, баллона с углекислым газом 4, осушителя 5, подогревателя 6, редуктора 7 и расходометра 8. Применяются сварочные преобразователи ПСГ-350 или ПСГ-500-2. Хорошие результаты дают генераторы с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.

Газоэлектрические горелки служат для подвода газа и подачи электродной проволоки в зону дуги и для подвода сварочного тока к электродной проволоки. Электродная проволока подается с постоянной скоростью независимо от напряжения дуги. Аппаратный шкаф содержит электрооборудование, необходимое для подвода сварочного тока и тока цепей управления к соответствующей аппаратуре установки. Осушитель газа применяют для удаления влаги из углекислого газа.. подогреватель служит для подогрева углекислоты. Это необходимо для предупреждения замерзания редуктора, которое может произойти от понижения температуры газа при редуцировании.

Для автоматической сварки применяют сварочные аппараты АДПГ-500, АСУ-6у или используются сварочные тракторы АДС-1000-2, ТС-17М, переоборудованные для сварки в углекислом газе.

Технология дуговой сварки в углекислом газе

Сварку в углекислом газе производят почти во всех пространственных положениях. Сварку осуществляют при питании дуги постоянным током обратной полярности. При сварке постоянным током прямой полярности снижается стабильность горения дуги, ухудшается формирование шва и увеличиваются потери электродного металла на угар и разбрызгивания. Однако коэффициент наплавки в 1,6-1,* раза выше, чем при обратной полярности. Это качество используют при наплавочных работах. Сварку можно производить и при переменном токе при включении в сварочную цепь осциллятора.

Листовой металл из углеродистой и низколегированных сталей успешно сваривают в углекислом газе; листы толщиной 0,6-1 мм сваривают с обработкой кромок. Допускается также сварка без обработки кромок, но зазор между кромками не более 0,3-0,5 мм. Листы толщиной 1-8 мм сваривают без разделки кромок, при этом зазор между кромками должен быть не более 1 мм. Листы толщиной 8-12 мм сваривают V-образным швом, а при больших толщинах - Х-образным швом.

Наилучшие результаты дает сварка при больших плотностях тока, обеспечивающих более устойчивое горение дуги, высокую производительность и снижения потерь металла на разбрызгивание. Для этого применяют электродную проволоку диаметром 0,5-2 мм и выполняют сварку при плотности тока не менее 80А/мм2.

Скорость подачи электродной проволоки зависит от сварочного тока и напряжения. Практически она устанавливается так, чтобы процесс сварки протекал устойчиво при вполне удовлетворительном формировании шва и незначительном разбрызгивании металла.

Расход углекислого газа устанавливается таким, чтобы обеспечить полную защиту шва от воздействий атмосферного воздуха.

Расстояние от торца мундштука горелки до сварочного соединения при сварочных токах до 150 А должно быть 7-15 мм, а при токах до 500 А - 15-25 мм.

Полуавтоматическую сварку можно вести под углом вперед, перемещая горелку справа налево, и углом назад, перемещая горелку слева направо. При сварке углом вперед глубина проплавления меньше, наплавляемый валик получается широким. Такой способ применяется при сварке тонкостенных изделий и при сварке сталей, склонных к образованию закалочных структур. При сварке углом назад глубина проплавления больше, а ширина валика несколько уменьшается. Угол наклона горелки относительно вертикальной оси - 5-15є.

В процессе сварки электроду сообщается такое движение, чтобы получилось хорошее заполнение металлом разделки свариваемых кромок и удовлетворительно формирование наплавочного валика. Эти движения электрода аналогичны при движении электрода ручной дуговой сварке качественными электродами.

Кислородная резка - это способ резки металлических изделий, основанный на свойстве металлов, нагретых до температуры воспламенения, гореть в технически чистом кислороде.

Кислородная резка является одним из наиболее распространённых процессов газопламенной обработки металлов. Она широко используется в металлообработке и металлургии при резке листов, заготовок профильного проката, труб и т.д.

Различают два вида кислородной резки:

- разделительную

При разделительной резке образуются сквозные разрезы, а при поверхностной - канавки круглого очертания.

Смесь кислорода с горючим газом выходит из подогревательного мундштука резака и сгорает, образуя пламя, которое называют подогревающим. Когда металл нагревается до температуры начала горения, пор осевому каналу режущего мундштука подаётся технически чистый кислород. Он попадает на нагретый металл и зажигает его. В процессе горения выделяется значительное количество кислоты. Нижележащие слои металла нагреваются, и горение быстро распространяется в глубину, прожигая сквозное отверстие, через которое режущая струя кислорода выходит, наружу пробивая металл. Если перемещать резак с определённой скоростью, то металл будет разрезаться.

Кислород представляет собой газ без цвета и запаха. При резке металлов способствует интенсивному горению горючих газов и получению высокотемпературного пламени. При резке металлов применяется технический газообразный кислород трех сортов: первый сорт (чистота кислорода по объему не ниже 99,7 %), второй сорт (99,5%) и третий сорт (99,2%).

Ацителен бесцветный газ с характерным запахом, обусловленный наличием примесей - сероводорода, фтористого водорода и др. Ацителен получил широкое распространение важным для резки качествам - высокой температуре сгорания, большой теплоте горения. Он представляет собой химическое соединении углерода с водородом.

Пропан технический - бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н8, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%.

Пропан-бутановая смесь - бесцветный газ с резким запахом - является побочным продуктом при переработке нефти.

Оборудование для кислородной резки

Оборудование для кислородной резки включает в себя баллоны с кислородом и горючим газом, гибкие шланги, передающие газы к горелке. Горелка оснащена тремя регулирующими вентилями. Два регулируют подачу кислорода и горючего газа для разогрева, а еще один регулирует подачу режущего кислорода.

Рис.4. Оборудование для кислородной резки.

Ручная разделительная кислородная резка.

Резка листов. Ручная разделительная резка применяется для резки листов, поковок профильного проката и скрапа. При резке в качестве горючего газа используется как ацетилен, так и газы-заменители ацетилена (пропан-бутан, природный газ и др.). В последнем случае увеличивается время предварительного подогрева металла до начала процесса резки, поэтому предпочтительнее использовать ацетилен (где это возможно). Резка скрапа преимущественно производится с применением жидкого горючего (керосин, бензин и их смеси).

Для резки листов толщиной от 3 до 300 мм используются универсальные ручные резаки Р2А-01,РЗП-01, а до 800 мм - специализированные резаки типа РЗР-2.

Резка стали малой толщины сопровождается значительным перегревом, оплавлением кромок и короблением разрезаемого металла. При этом на резаках устанавливается внутренний мундштук №0 с минимальным отверстием для режущего кислорода и наружный мундштук №1. Лучшие результаты даёт резка с последовательным расположением подогревающего пламени и режущего кислорода. Резку ведут с максимальной скоростью и минимальной мощностью подогревающего пламени. Мундштук резака наклоняют под углом 15-40о к поверхности реза в сторону, обратную направлению резки.

Перед началом резки нужно положить лист на опоры, очистить место реза и установить на резаке мундштуки в зависимости от толщины разрезаемой стали. Мощность пламени и давления газов (кислорода и горючего) регулируют при открытом вентиле режущего кислорода. Подогрев листа начинается с кромки и длится обычно 3-10 с. Если резку начинают с середины листа, продолжительность подогрева увеличивается в 3-4 раза.

Точность и качество ручной резки зависят от правильного выбора режимов и квалификации резчика. Чтобы повысить точность, резку выполняют по разметке и направляющим (при прямолинейной резке). Качество резки в значительной степени зависит от своевременного пуска режущего кислорода, равномерного перемещения резака и поддержания постоянного расстояния между резаком и поверхностью листа.

Безгратовая резка применяется для получения поверхности реза без грата на нижних кромках. При этом используют кислород чистотой не ниже 99.5% и сопло режущего кислорода с расширением на выходе (для резки металла толщиной более 12 мм).

Пакетная резка позволяет получать качественный рез тонких листов (толщиной 1,5-2 мм). Листы складываются в пакет и стягиваются струбцинами. Максимальная толщина каждого листа 8-10 мм, а общая толщина пакета - не более 100 мм. Режимы резки устанавливаются по суммарной толщине пакета, однако скорость ей должна быть несколько ниже, чем для однослойной стали той же толщины.

Пакетную резку можно производить без плотного прилегания листов (с зазорами между ними до 3-4 мм). В этом случае пакет закрепляют с одной стороны и выполняют резку кислородом низкого давления (0,3-0,5 МПа) с рассверливанием горлового канала мундштука на 0,3-04 мм. Облегчает начало процесса резки сборка листов с небольшим сдвигом. Пакетную резку используют и при машинной резке.

Резка поковок и отливов. Производится ручным резаком типа РЗР-2, работающим на пропан-бутане в смеси с кислородом. Этот резак режет поковки и отливки толщиной от 300 до 800 мм. Для обеспечения качественной резки заготовок такой толщины важное значение имеют положение резака и скорость его перемещения. В начале резки резак располагают под прямым углом к разрезаемой поверхности или под углом 5о в сторону, обратную движению. После предварительного подогрева места начала резки и пуска режущего кислорода необходимо убедиться в полном прорезании металла по всей толщине и затем начать перемещение резака. К концу реза следует немного снизить скорость резки и увеличить угол наклона резака в сторону, обратную движению, до 10-15о для обеспечения полного прорезания конечного участка и уменьшения отставания линий реза.

Резка труб. Ручная кислородная резка используется для обрезки торцов труб под сварку, вырезки дефектных участков и отверстий в трубопроводах и т.д. Резка выполняется с использованием в качестве горючего газа ацетилена или газов-заменителей. Трубы можно резать в любых пространственных положениях. Резка труб небольшого диаметра выполняется без их поворота. При резке неповоротных труб большого диаметра резак перемещается по направляющему угольнику, а при резке поворотных труб используются специальные каретки и роликовые стенды.

Скорость резки труб с толщиной стенок 6-12 мм не превышает 800мм/мин. Для повышения скорости резки резак устанавливают под углом 15-25о к касательной в точке пересечения оси резака с поверхностью трубы. При этом увеличивается зона взаимодействия кислорода с металлом и образующийся в процессе резки шлак нагревает лежащий впереди участок трубы, благодаря чему улучшается окисление металла. Однако время предварительного подогрева поверхности трубы до температуры воспламенения увеличивается до 60-70с. Чтобы избежать этого, необходимо ввести в зону реакции стальной пруток (или железный порошок). В этом случае средняя скорость резки труб диаметром 300-1020 мм с толщиной стенки до 12 мм составляет 1,5-2,5 м/мин, т.е. повышается в 2-3 раза по сравнению с резкой при перпендикулярном расположении резака.

Резка производится универсальными или вставными резаками. Режимы её устанавливаются в зависимости от толщины металла согласно паспортным характеристикам резаков.

Резка профильного проката. Последовательность операций резки зависит от профиля разрезаемого металла. Резку уголка начинают с кромки полки. Резку двутавровых балок начинают с резки полок, а затем прорезают стойку.

Поверхностная кислородная резка.

Поверхностной кислородной резкой называют процесс снятия слоя металла кислородной струёй. Эта резка отличается от разделительной тем, что вместо сквозного разреза на поверхности обрабатываемого металла образуется канавка. Профиль её зависит от формы и размеров выходного канала мундштука для режущего кислорода, а также режимов резки и расположения (угол наклона) резака относительно листа.

Суть процессов разделительной и поверхностной резки одинакова. Однако в последнем случае струя кислорода направляется под острым углом к поверхности металла и быстро перемещается. Источником нагрева металла является не только подогревающее пламя резака, но и расплавленный шлак, который, растекаясь по поверхности листа вдоль линии реза, подогревает нижележащие слои металла. Следовательно, при поверхностной резке эффективнее используется теплота, выделяемая в результате окисления железа, чем при разделительной. В результате этого скорость поверхностной резки достигает 2-4 м/мин, соответственно повышается и производительность труда. Ручным резаком удаляется до 40 кг/ч металла, в то время как при пневматической вырубке - не более 2-3 кг/ч.

Поверхностная резка широко применяется в металлургической промышленности и сварочном производстве. В сварочном производстве поверхностная резка используется для вырезки дефектных участков швов и при ремонтных работах.

Ручная резка выполняется резаками типов РПК и РПА, а машинная с помощью машин огневой зачистки (МОЗ). Они удаляют слои металла толщиной от 0,5 до 3,5 мм одновременно с четырех сторон сляба или блюма. Производительность сплошной зачистки проката велика и составляет 600-1000 кг/ч в зависимости от сортамента обрабатываемой стали. Скорость движения металла при зачистке достигает 45-50 м/мин.

Ручная зачистка начинается с прогрева начального участка до температуры воспламенения металла. При включении режущего кислорода образуется очаг горения металла и обеспечивается устойчивый процесс зачистки за счет равномерного перемещения резака вдоль линии реза. При нагреве резак обычно располагается под углом 70-80о к поверхности. В момент подачи режущего кислорода его наклоняют на 15-45о.

При прочих равных условиях глубина и ширина канавки зависят от скорости резки и с её увеличением уменьшаются. Глубина канавки увеличивается с возрастанием угла наклона мундштука резака, повышением давления режущего кислорода и уменьшением скорости резки. Ширина канавки определяется диаметром канала режущей струи кислорода. Чтобы избежать появления закатов на поверхности заготовки, ширина канавки должна быть в 5-7 раз больше её глубины.

При необходимости зачистки дефектов на значительной поверхности обычно производят резку «ёлочкой» за один или несколько проходов, придавая резаку колебательные движения. Расстояние между мундштуком и зачищаемым металлом должно быть постоянным.

Поверхностная кислородная резка может быть использована для зачистки дефектов на поверхности высоколегированных сталей. В этом случае следует применять кислородно-флюсовую резку в сочетании с поверхностной, используя резаки типа РПА или другие с кислородно-флюсовой оснасткой и установку типа УГПР.

Дефекты сварных швов являются следствием неправильного выбора или нарушения технологического процесса изготовления сварной конструкции, применения некачественных сварочных материалов и низкой квалификации.

Дефекты разделяются на внешние и внутренние. К внешним дефектам относятся: нарушение размеров и формы шва, непровар, подрез зоны сплавления, поверхностное окисление, прожог, наплыв, поверхностные поры, незаверенные кратеры и трещины продольные и поперечные. К внутренним дефектам относятся: внутренние поры, неметаллические включения, непровар и микротрещины.

Для получения сварного соединения хорошего качества необходимо осуществлять контроль, начиная с проверки качества подготовки шва и кончая проверкой полученного сварного соединения. Качество основного металла, электродной проволоки, присадочного металла, флюса и других материалов проверяют по сертификатам и заводским документам. Маркировка и качество должны соответствовать установленным техническим условиям и технологическому процессу сварки. Сборку под сварку и разделку шва проверяют по стандартам и техническим условиям.

Сварное соединение проверяется внешним осмотром, металлографическими исследованиями, химическим анализом, механическими испытаниями, просвечиванием рентгеновскими и гамма-лучами, магнитными методами и с помощью ультразвука. Предварительно сварное соединение очищают от шлака, окалины и металлических брызг.

Внешним осмотром выявляют наружные дефекты шва. Осмотр производят невооруженным глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Размеры сварных швов проверяют шаблонами и мерительным инструментом.

Металлографические исследования заключаются в следующем: сверлят отверстие, проходящее через шов и основной металл. Поверхность отверстия протравливают 10%-иым водным раствором двойной соли хлорной меди и аммония в течение 1...3 мин. Осадок меди удаляют водой. Протравленную поверхность осматривают невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляют качество провара и наличие внутренних дефектов.

Химическим анализом определяют состав основного и наплавленного металлов и электродов, а также их соответствие установленным техническим условиям на изготовление сварного изделия. Методы отбора проб для химического и спектрального анализов предусмотрены ГОСТ 7122--81.

Механические испытания проводят либо специально сваренных контрольных образцов, либо образцов, вырезанных из сварного соединения. Определяют предел прочности на растяжение, ударную вязкость, твердость и угол загиба.

Рентгенодефектоскопия основана на различном поглощении рентгеновских лучей различными веществами. Этим методом обнаруживают поры, микротрещины, непровары, неметаллические включения. Рентгеновские лучи направляют на сварной шов, а с обратной стороны, прикладывают фотопленку. Дефектные места пропускают лучи с меньшим поглощением, чем сплошной металл. После проявления на пленке хорошо видны очертания дефектов шва.

Гамма-дефектоскопия также основана на различном поглощении веществами гамма-лучей.

Индукционный метод контроля основан на рассеянии магнитного потока датчиком дефектоскопа и последующем наведении электродвижущей силы в индикаторе. Наведенный индукционный ток усиливается и подается на телефон, сигнальную лампу или на магнитоэлектрический прибор. По звуку, отклонению стрелки прибора или зажиганию лампы определяют расположение дефекта.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых колебаний проникать в толщу металла на значительную глубину и отражаться от неметаллических включений и других дефектных участков шва. Ультразвуковые дефектоскопы работают по следующему принципу. Пластинка из кварца или сегнетовой соли под действием переменного электрического поля высокой частоты дает ультразвуковые колебания, которые с помощью щупа направляются на проверяемое сварное соединение. На границе между однородным металлом и дефектом эти волны частично отражаются и воспринимаются второй пластинкой. Под действием переменного давления ультразвуковой волны на гранях этой пластинки появляется переменная разность потенциалов, зависящая от интенсивности отраженной волны. Электрические колебания от граней пластинки усиливаются и направляются в осциллограф. На экране осциллографа одновременно изображаются импульсы излучаемой и отражаемой волн. По относительному расположению этих импульсов и по интенсивности отраженного импульса можно судить о местонахождении и характере дефекта в сварном шве. В настоящее время выпускают ультразвуковые дефектоскопы, работающие на одной пластинке, которая подает короткими импульсами ультразвуковые волны на контролируемый шов. Отраженные волны воспринимаются этой же пластинкой в промежутки времени между импульсами излучения. При этом получается высокая четкость излучаемых и отраженных ультразвуковых волн. Ультразвуковой метод контроля позволяет обнаружить все основные дефекты сварных швов. Недостатками ультразвукового контроля являются трудность определения характера дефекта и проверки швов толщиной менее 10 мм.

Испытание сварных швов емкостей на герметичность проводят различными методами.

Испытание керосином: емкости, работающие без избыточного давления, с внутренней стороны обильно смачивают керосином; сварные швы с внешней стороны покрывают меловым водным раствором. При наличии даже мельчайших пор, трещин или неплотностей керосин просачивается через них и на покрытой мелом поверхности появляются керосиновые пятна.

Испытание, сжатым воздухом проводят нагнетанием в испытываемый резервуар сжатого воздуха до давления, указанного в технических условиях на изготовление резервуара. Швы покрывают мыльной эмульсией; при наличии дефектов появляются мыльные пузырьки. Если габариты позволяют погрузить испытываемый резервуар в ванну с водой, тогда дефекты определяют по пузырькам воздуха. Трубопроводы и большие резервуары испытывают сжатым воздухом на величину потери давления за время, установленное техническими условиями.

Вакуум-аппаратом контролируют сварные швы, имеющие односторонний доступ, когда невозможно использовать керосин, воздух или воду. Аппарат состоит из камеры с вакуумметром и насоса. Контролируемый сварной шов покрывают мыльной эмульсией, на нее устанавливают камеру и включают насос, который создает в камере вакуум, в результате камера присасывается к испытуемой поверхности. Для герметичности камера имеет в торце мягкую резиновую прокладку. Если шов имеет дефекты (поры, трещины, неплотности), то появляются мыльные пузырьки, которые наблюдаются через стекло камеры.

Испытание аммиаком проводят нагнетанием в испытываемый резервуар воздуха до рабочего давления или давления, указанного в технических условиях на изготовление изделия. Затем добавляют 1% аммиака от объема воздуха в резервуаре при нормальном давлении. Контролируемые сварные швы обертывают бумагой, пропитанной 5%-ным водным раствором азотнокислой ртути. При наличии неплотностей (поры, трещины и др.) аммиак проходит через них и, взаимодействуя с азотнокислой ртутью, дает на бумаге черные пятна.

Гидравлическое испытание проводят с целью проверки не только плотности швов, но и их прочности. Такому испытанию подвергают сварные трубопроводы, сосуды и резервуары для газа или жидкости, работающие под давлением. Для этой цели все отверстия изделия плотно закрывают заглушками и заполняют его водой. С помощью гидравлического пресса создают давление, в 1,5 раза превышающее рабочее давление, и выдерживают в течение времени, указанного в технических условиях на изготовление изделия. Затем снижают давление до рабочего значения и проверяют наличие потения и пропусков воды в швах. При этом изделие обстукивают молотком на расстоянии 20 мм от сварного шва. Вертикальные цилиндрические резервуары обстукивать при испытании водой не разрешается.

Условие. Рассчитать стык полосы с помощью двух ромбических накладок. Сечение полос 320х18 мм, сечение накладок 280Х6 мм, материал полосы и накладок ВСт3кп2, расчетное усилие 1380 кН, сварка ручная, электроды Э 42.

Решение.

Определяем напряжение в стыковом шве по формуле:

Определяем усилие в каждой точке

Привариваем накладки ручной сваркой электродом Э 42, швом =6 мм. Определяем, какая из проверок - по шву или границе сплавления, имеет решающее значение.

Определяем длину угловых швов

Принимаем 2 шва по =42,6/2+1= 23 см.

Список литературы

1. Алешин Н.П., Чернышева Г.Г. Сварка. Резка. Контроль. Справочник. Том 1-2 - М.: «Машиностроение» 2004

2. Беленя Е.И. Металлические конструкции. Общий курс. Учебник для ВУЗов.6-е издание - М.: «Стройиздат» 1986

3. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. 4-е издание - М.: «Высшая школа» 1985

4. Полухин П.И. Технология металлов и сварка. Учебник для ВУЗов - М.: «Высшая школа» 1977

5. Чернышев Г.Г., Мордынский В.Б. Справочник молодого сварщика по ручной сварке- М.: «Машиностроение» 1987

Размещено на Allbest.ru