Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Развитие сварки

Сварка является одним из наиболее распространенных технологических процессов соединения материалов, благодаря которому создано много новых изделий, машин и механизмов.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций позволило эффективно использовать заготовки, полученные прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также металлы с различными физико-химическими свойствами. Сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными и клепаными обладают большей прочностью, меньшей массой и менее трудоемки в изготовлении. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины. Нет такой отрасли промышленности, где бы ни применялись сварка, резка металлов или их наплавка на поверхность деталей.

Мысль о возможности практического применения «электрических искр» для плавления металлов впервые высказал в 1753 г. академик Российской Академии наук Г. Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее использования.

Для практического осуществления электрической сварки металлов потребовались многие годы совместных усилий физиков и инженеров, направленных на создание мощных источников питания для сварочной дуги.

Российские изобретатели первыми в мире разработали и во многих странах запатентовали способ дуговой сварки. В 1882 г. Н. Н. Бенардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 г. Н. Г. Славянов -- металлическим электродом. Они же изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности предложили устройство для механизированной подачи сварочной проволоки в дугу, использовали дробленое стекло в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздуха и др.

Изобретения Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова нашли заметное по тем временам применение, и в первую очередь на железных дорогах, а затем на нескольких крупных машиностроительных и металлургических заводах России. Однако, несмотря на первоначальные успехи русских изобретателей, инженеров и промышленников в деле разработки и внедрения дуговой сварки, к началу XX в. промышленно развитые страны Европы и США опередили Россию по объему применения сварки.

Широкое развитие сварки и ее использование в промышленности началось в 30-е годы. В Советском Союзе впервые в мире были изобретены и разработаны многие новые виды и высокопроизводительные способы сварки: подводная, в космосе, электрошлаковая, в углекислом газе, диффузионная, трением, живых биологических тканей и др.

Фундаментальные исследования по разработке новых процессов сварки, сварочных материалов и оборудования проводят многие научно-исследовательские организации, высшие учебные заведения и крупные промышленные предприятия. Наиболее известные среди них -- Институт электросварки имени Е. О. Патона Академии наук Украины, Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ), Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана и др.

Выдающийся вклад в разработку теоретических основ сварки и ее промышленное использование внесли ученые В. П. Вологдин, В. П. Никитин, К. К. Хренов, Е. О. Патон, Г. А. Николаев, Н. О. Окерблом, Н. Н. Рыкалин, К. В. Любавский, Б. Е. Патон и др.

В промышленности Республики Беларусь эффективно применяются современные сварочные технологии. На многих предприятиях широко используются автоматизированная и механизированная сварка в среде защитных газов, контактная точечная сварка, различные новые методы сварки, наплавки, напыления, резки. Идет внедрение робототехнологических комплексов, новейших средств технологического оснащения, а также современных методов контроля качества сварных соединении.

В машиностроении, строительстве, энергетике и других отраслях работают тысячи квалифицированных рабочих, техников и инженеров-сварщиков, которые вносят значительный вклад в развитие сварочного производства и подготовку кадров для промышленности Беларуси.

В Республике Беларусь в 1992 г. в составе НПО порошковой металлургии создан Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий. Основными направлениями деятельности НИИ СП являются руководство государственными программами в области сварки и покрытий, проведение фундаментальных и прикладных исследований, оказание практической помощи промышленным предприятиям и организациям по сварке.

В последние годы ученые-сварщики Беларуси работают над созданием ресурсосберегающих технологий, которые позволяют снизить потребление электроэнергии, уменьшить расход материалов, рационально использовать труд сварщиков при изготовлении различных конструкций, машин и изделий.

В настоящее время сваривают материалы толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с широко применяемыми конструкционными сталями сваривают специальные стали, сплавы на основе алюминия, меди, титана, циркония, молибдена, ниобия и других металлов, а также разнородные материалы.

Существенно расширились условия проведения сварочных работ: сварку осуществляют в условиях высоких температур, радиации, под водой, в космосе. Сварные швы выполняют в любых пространственных положениях.

Быстрыми темпами внедряются новые виды сварки -- лазерная, электронно-лучевая, ионная, световая, диффузионная, ультразвуковая, трением, взрывом и другие, значительно расширились возможности дуговой и контактной сварки.

Современная техника располагает разнообразными способами сварки, причем непрерывно создаются новые способы. В настоящее время широко применяется плазменная сварка и резка металлов. Очень перспективна воздушно-плазменная резка, при которой рабочим газом служит обычный атмосферный воздух. Для малых толщин металла ценной оказалась микроплазменная сварка на малых токах, когда плазменная струя имеет форму швейной иглы.

При производстве сварных изделий важную роль играет контроль качества сварных соединений. Для контроля качества сварки Применяют различные разрушающие и неразрушающие испытания. Методы неразрушающего контро-ля позволяют выявлять дефекты без повреждения объектов контроля.

Повышение производительности труда в области сварочного производства достигается механизацией и автоматизацией самих процессов, т. е. переходом от ручного труда сварщика к механизированному, и комплексной механизацией, включающей механизацию заготовительных, сборочных, сварочных, отделочных, вспомогательных и контрольных операций.



2. Ацетиленовые генераторы

2.1 Классификация генераторов

Ацетиленовым генератором называется аппарат, служащий для получения ацетилена путем разложения карбида кальция водой. Ацетиленовые генераторы , применяемые для сварки и резки металлов , классифицируются :

§ по производительности - 1,25; 3; 5; 10; 20; 40; 80; 160; 320; 640 м?/ч;

§ по способу применения - передвижные производительностью 1,25-3 м?/ч, стационарные производительностью 5-640 м?/ч;

§ по давлению вырабатываемого ацетилена - низкого давления (до 0,002 МПа), среднего давления (0,02-0,15 Мпа);

§ по способу взаимодействия карбида кальция с водой - генераторы системы КВ(«карбид в воду»), в которых разложение карбида кальция осуществляется при подаче определенного количества карбида кальция в воду, находящуюся в реакционном пространстве;

§ генераторы системы ВК («вода на карбид»), в которых разложение карбида кальция происходит при подаче определенного количества воды в реакционное пространство, где находится карбид кальция;

§ генераторы системы ВВ («вытеснение воды»), в которых разложение карбида кальция осуществляется при соприкосновении его с водой в зависимости от изменений уровня воды, находящейся в зоне реакции и вытисняемой образующимся газом.

Все ацетиленовые генераторы состоят из следующих основных частей: газообразователя, газосборника, предохранительного затвора, автоматического регулятора вырабатываемого ацетилена.

На корпусе генератора имеется табличка со следующими данными: марка; заводской номер и год выпуска генератора; производительность (м?/ч); рабочее давление (МПа); единовременная загрузка карбида (кг); интервал температур, в которых может работать генератор.

Ацетиленовые генераторы системы КВ обладают высоким коэффициентом использования карбида кальция, обеспечивают наилучшее условия его разложения, хорошее охлаждение и промывку газа. Недостатками являются значительный расход воды, что обуславливает увеличенные габариты генераторов , и большое количество отходов. Это система применяется в стационарных генераторах большой производительности.

Ацетиленовые генераторы системы ВК проще по конструкции, требуют небольшого количества воды, способны работать на карбиде различной грануляции. Данную систему используют преимущественно в передвижных аппаратах производительностью до 3 м?/ч. Недостатками таких генераторов - возможность перегрева ацетилена в зоне реакции и неполное разложение карбида кальция.

Ацетиленовые генераторы системы ВВ надежны и удобны в эксплуатации . Эта система применяется в передвижных аппаратах низкого и среднего давления производительностью не выше 10 м?/ч. Недостатками является возможность его перегрева при прекращении отбора газа.

Передвижные генераторы широко применяются для газовой сварки и резки в строительстве, промышленности, сельском хозяйстве, а также при выполнении ремонтных и монтажных работ.

Стационарные генераторы, как правило , входят в состав ацетиленовых установок, однако возможно их самостоятельное использование в качестве отдельного агрегата для централизованного снабжения нескольких рабочих (сварочных) постов ацетилена.

2.2 Основные требования к генераторам

К конструкциям ацетиленовых генераторов и условиям их работы представляют определенные требования:

§ температура окружающей среды, при которой допускается работа ацетиленовых стационарных генераторов, составляет +5 - +35 °C, передвижных -25 - +40°C;

§ производительность генераторов должна соответствовать расходу ацетилена;

§ разложение карбида кальция в генераторе регулируется автоматически в зависимости от расхода газа;

§ не допускается применение деталей и арматуры и сплавов, содержащих более 70% меди, а также устройств способных вызвать при работе образование искр;

§ коэффициентом использования карбида кальция не меньше 0,85;

§ генератор рассчитан на работу с определенной грануляцией карбида кальция;

§ генератор должен быть герметичным и иметь газо сборник достаточной емкости, чтобы при прекращении отбора газа не происходил выброс ацетилена в помещение;

§ в генераторах предусматривают продувку всех объемов для удаления остатков воздуха до заполнения их ацетиленом;

§ конструкция генераторов должна обеспечивать хорошее охлаждение в зоне реакции , чтобы температура воды и гашеной извести в зоне реакции не превышала 80°C, а ацетилена 115°C;

§ габариты и масса передвижных генераторов должна быть минимальными.

Наибольшее распространение получили передвижные ацетиленовые генераторы низкого и среднего давления.

2.3 Ацетиленовый генератор АСП-1,25-6 и АСВ-1,25-4

Ацетиленовый генератор АСВ-1,25-6-этот переносной генератор работает по системе ВВ, его производительность 1,25 м?/ч, рабочее давление 0,01-0,07 МПа (рис.1). Корпус 5 состоит из трех частей: верхней (газообразователь), средней (вытеснитель) и нижней (промыватель). Воду в газообразователь заливают через горловину.

Вода по трубке 3переливается в промыватель, который заполняется до уровня контрольной пробки 2. Карбид кальция загружают в корзину 8. Уплотнение между крышкой 12 и горловиной обеспечивается мембраной 11 и усилием, создаваемым винтом 13 через траверсу 14. Ацетилен, образующийся в газообразователе, по трубке 3поступает в промыватель, охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен через вентиль предохранительного клапана 4 по шлангу 15 поступает в предохранительный затвор 7 и далее к горелке или резаку. По мере повышения давления в газообразователе пружина 10 сжимается, корзина перемешивается вверх, а вода поступает в вытеснитель. В результате количество карбида, контактирующего с водой, уменьшается, выработка ацетилена ограничивается его давление не повышается. Давление ацетилена контролируют манометром 9. Ил из газообразователя и иловую воду из промывателя сливают через штуцеры 6 и 1. Предохранительный клапан служит для сброса избыточного давления ацетилена. Предохранительный затвор защищает генератор от проникновения в него взрывной волны при обратном ударе пламени, а также от воздуха и кислорода со стороны сварочной горелки.



Рис.1 Ацетиленовый генератор АСП-1,25-6

Подготовка генератора к работе: заливают воду в предохранительный затвор до уровня контрольного крана; затем наливают воду в корпус генератора до уровня контрольного крана; загружают корзину карбидом кальция (не более 3,5 кг, размер гранул 25х80 мм) и вставляют в реторту, плотно закрыв крышкой.

При работе в зимнее время генератор утепляют ватным чехлом.

Ацетиленовый генератор АСВ-1,25-4 - это переносной генератор среднего давления, работающий по системе ВВ (рис. 1.2). Состоит из корпуса промывателя 1и газообразователя 2. К верхней части газообразователя приварена сферическая крышка корпуса 7 с горловиной, через которую в него помещается корзина 6, укрепленная на крышке 12. Крышка уплотняется винтом 14 и рычагом 13.

Корпусы газообразователя и промывателя сообщаются с помощью трубки 22. Пространство между корпусом и газообразователя и шахтой 4 образуют газовую подушку. В промыватель вода подаются через трубку 22 до уровня контрольного крана 29. Ил из газообразователя удаляется через штуцер 31, а воду из промывателя через штуцер 30.

В шахте установлена решетка 3 с отверстием для мелких кусков карбида кальция. Загрузочная корзина, опускается в шахту и фиксируется винтом 14 и рычагом 13.

Рис.2 Ацетиленовый генератор АСВ-1,25-4

Образуется ацетилен по трубке 22 поступает в промыватель, проходя через слой воды, где охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен, пройдя бобышку 27, предохранительный клапан 24, по шлангу 28 попадает в предохранительный затвор 32 и затем поступает в горловину или резак. Предохранительный клапан устанавливается в скобе 35, которая крепится на крючках 36. Уплотняется клапан прокладкой 25 и нажимным винтом 37.

На генераторе с помощью накидной гайки 9закреплен манометр 11, который уплотнен прокладкой 10 и присоединен бобышке 8. Для предохранения генератора от резкого повышения давления свыше допустимого служит мембрана 18, устанавливается в бобышке 20 между прокладками 19. Усилие для уплотнения создается накидной гайкой 15 через нажимное кольцо 17. От повреждения мембрана предохраняется сеткой 16.

Для защиты генератора от взрывной волны при обратном ударе пламени служит предохранительный затвор 32, который закрепляется на генераторе хомутами 33.

Что бы подготовить генератор к работе, необходимо снять крышку и вынуть корзину; установить решетку 3 в шахте генератора и надеть стакан 21 на трубку 22; прикрепить предохранительный клапан 24 к генератору и закрепить вентиль до упора; залить воду в затвор до уровня контрольной пробки 34 и в генератор до уровня контрольной пробки 29, предварительно их вывернув. Воду в затвор залитую через штуцер, а в генератор через горловину. После слива избытка воды следует закрыть контрольные пробки 29 и 34; соединить шлангом 28 предохранительный клапан и затвор с помощью гайки 26 и уплотнительной прокладки 25; загрузить карбид кальция (не более 3 кг, размер гранул 25х80 мм) в сухую очищенную от ила корзину; закрепить её за крышку 12 и опустить в шахту, уплотнив крышку с помощью рычага и винта; плавно открыть вентиль клапана 24 и оттянуть шток 23, что бы предотвратить прилипание мембраны. Затем продувают шланги и приступают к сварке или резке.

После полного разложения карбида кальция, находящегося в корзине, необходимо произвести перезарядку. После очередной перезарядки и после каждого обратного удара проверяют уровень жидкости в предохранительном затворе. При необходимости пополняют его водой до уровня контрольного крана, а зимой - морозоустойчивом раствором. В случае разрыве мембраны необходимо вынуть загрузочную корзину, заменить мембрану и снова произвести зарядку.

Переносят генератор в вертикальном положении, используя ручки 5, при этом необходимо избегать толчков, встряхивания, а вентиль клапана должен быть закрыт.

Предохранительный клапан регулируют каждые шесть месяцев, о проведенной регулировке ответственное лицо вносит запись в паспорт генератора.

Для обеспечения нормальной эксплуатации генератора необходимо:

§ не реже одного раза в месяц промывать клапан предохранительного затвора;

§ не реже двух раз в месяц прочищать трубку 22 и бобышку 27;

§ не реже одного раза в три месяца проводить общий осмотр, устранять не плотности в соединениях, очищать и промывать арматуру ;

§ не реже одного раза в год производить пневматическое испытание на плотность при закрытом вентиле клапана 24.

2.4 Облуживание передвижных ацетиленовых генераторов

При обслуживании ацетиленовых генераторов необходимо помнить о том, что ацетилен является взрывоопасным газом, что он образует взрывоопасные смеси с кислородом и воздухом.

Поэтому газосварщик должен изучить инструкцию по технике безопасности при работе с карбидом кальция и ацетиленом, а так же тщательно изучить инструкцию по эксплуатации ацетиленового генератора, на котором он работает.

Перед подготовкой генератора к работе водный затвор заполняется водой до уровня контрольного крана. Реторты и корзины должны быть промыты водой и высушены. Карбид кальция загружают в корзину только той грануляции и в таком количестве, которая указана в инструкции по эксплуатации. Первая порция ацетилена, содержащая примесь воздуха, выпускается в атмосферу, что бы в генераторе не осталось взрывоопасная смесь ацетилена с воздухом.

При перерывах в работе в зимнее время нельзя допускать замерзание воды в генераторах, до чего производится отепление генератора, а при длительных перерывов в работе - слив воды. При работе нельзя оставлять возле генератора ил, его следует относить в специальные иловые ямы.

Нельзя подходить с огнем или зажженной горелкой к генератору или к выгруженной из генератора гашеной извести, так как вблизи них всегда возможно выделение ацетилена в окружающую среду и образование взрывчатой ацетилена - воздушной смеси.

Работающий генератор нельзя оставлять без надзора. После окончания сварочных работ генератор необходимо освободить от иловых остатков и тщательно промыть.

Профилактические осмотры генераторов проводятся каждые три месяца.

При этом разбирается и проверяется водяной затвор, газоподводящая и отводящая трубки. Разбирать, очищать и ремонтировать генератор можно только под открытым небом.

Ежегодный осмотр генератора производит администрация предприятия, о чем составляется соответствующий документ.

На каждый переносной ацетиленовый генератор должен быть составлен паспорт и инструкция по эксплуатации. Инструкция утверждается главным инженером предприятия.

Переносные ацетиленовые генераторы используются преимущественно на открытом воздухе. Не допускается установка переносных ацетиленовых генераторов в наклонном положении и на одной тележке с кислородным баллоном.

Помещение, в котором был установлен действующий переносной генератор, по окончании работы должно быть тщательно проветрено.



3. Высокопроизводительные способы сварки

3.1 Методы, повышающие производительность труда

К организационным мероприятиям повышения производительности труда относятся: своевременное обеспечение сварщиков исправным, и инструментом, шлангами, кабелями, спецодеждой, средствами индивидуальной защиты ; предоставления сварщику оборудованного рабочего места и обустройства безопасных подходов к нему; своевременную подготовку деталей под сварку; обеспечение технологической документацией; создание необходимых производственных - бытовых условий.

К организационно-техническим мероприятиям относят: своевременное и быстрое подключение оборудования и устранение неисправностей; снабжение качественными электрододержателями и инструментом; обеспечение приспособлениями для быстрого поворота изделий или их кантовки; изготовление наиболее эффективных конструкций с минимальным количеством наплавленного метала в готовом изделии. Четкое выполнение организационных и организационно-технических мероприятий нарядов с внедрением прогрессивных форм организации труда повышают производительность труда не менее чем на 15-20%.

Рассмотрим технические мероприятия, внедрение которых позволяет повысить производительность сварочных работ:

§ Увеличение плотности сварочного тока при выбранном диаметре электрода по сравнению с паспортными данными позволяет повысить производительность ручной сварки в 1,5-2 раза за счет увеличения скорости сварки и глубины проплавления основного металла. Наилучшие технико-экономические показатели при сварке на повышенных режимах получают при использовании электродов диаметром 5 и 6 мм. Однако повышать плотность сварочного тока свыше 12-14 А/мм? при сварке электродами с основным покрытием не рекомендуется, так как это приводит к сильному разбрызгиванию электродного металла, снижению коэффициента наплавки и ухудшению качества шва.

§ Увеличение диаметра электрода с 3 до 6 мм позволяет повысить производительность сварки в 3 раза (если правильно выбран оптимальный режим сварки для каждого диаметра электрода). Применение электродов больших диаметров 8 и 10 мм позволяет вести сварку при увеличенном токе и тем самым повышает производительность процесса. Однако при сварке такими электродами увеличивается масса электрода и держателя, что вызывает усталость сварщика. Появляются трудности с обеспечением провара корня шва в узких разделках кромок и угловых швов. Кроме того, при сварке на постоянном токе, что усложняет процесс сварки и приводит к снижению качества сварного соединения.

§ Применение электродов с железным порошком или другими металлическими добавками в покрытии используют для повышения коэффициента наплавки. Производительность сварки такими электродами увеличивается на 10-15% по сравнению со сваркой обычными электродами. Одновременно снижается удельный расход электроэнергии (примерно на 20%).

§ Введение железного порошка в покрытие увеличивается скорость наплавки, повышает переход металла электрода в шов, улучшает внешний вид шва. Небольшие добавки железного порошка (до 14%) применяют для стабилизации дуги, средние и большие (до 50%) - для повышения производительности процесса. К высокопроизводительным обычно относят электроды, для которых переход металла электрода в шов вследствие добавки в покрытие железного порошка составляет свыше 120%, например электроды марок АНО-5 (11 г/А· ч), ЭРС-1 (14 г/А· ч), ОЗС-3 (15 г/А· ч). Электроды этих марок пригодны для сварки только в нижнем положении.

ацетиленовый генератор сварка резка



3.2 Способы сварки, повышающие производительность труда

Сварку погруженной дугой в отличие от обычного способа ручной сварки покрытым электродом (сварки открытой дугой) называют сваркой опиранием электрода или сварка с глубоким проплавлением.

Для получения глубокого проплавления применяют специальные высококачественные электроды с особо толстым покрытием, например марки ОЗС-3.

Электрод опирают образующимся при плавлении козырьком на свариваемый металл под углом 70-85° к горизонту для лучшего вытеснения жидкого металла из кратера (рис.3). При сварке дуга оказывается погруженной в основной металл, а края козырька предохраняют электрод от короткого замыкания. Короткая дуга при сварке погружением поддерживается автоматически вследствие опирания козырька покрытия на основной металл. Большая концентрация теплоты при короткой дуге увеличивает глубину проплавления . При сварке с глубоким проплавлением потери металла в результате угара и разбрызгивания минимальные. Сварку осуществляют на большой силе сварочного тока с повышенной скоростью.

Наиболее эффективен этот способ способ при сварке угловых и тавровых соединений в нижнем положении, однако применяется и при сварке стыковых соединений.

Сварка погруженной дугой требует тщательной подготовки свариваемого изделия: поверхность вдоль шва очищается от ржавчины, зазор между кромками не должен превышать 10% толщины металла изделия.

Сварка с глубоким проплавлением отличается от обычной ручной сварки большой силой сварочного тока и большей скоростью сварки. Кроме того, она обладает следующими преимуществами: исключается необходимость держать электрод на весу, что облегчает труд сварщика; обеспечивается хороший провар корня шва; возможна сварка листов толщиной до 20 мм без скоса кромок; в течение нескольких дней приобретаются навыки сварщика; в 2-3 раза повышается производительность труда.

Сварку опиранием в вертикальном положении по направлению сверху вниз можно выполнять электродами марки АНО-9. При наложении угловых швов с катетом 8 мм применяют электроды диаметром 4 мм. Скорость сварки 10м/ч.

Рис.3 Сварка с опиранием электрода угловых (а) и стыковых (б) соединений: 1-свариваемый металл; 2-шов; 3-шлак

Сварка пучком (гребнем) электродов осуществляется такими же приемами, как и ручная сварка одним покрытым электродом. Сварщик одновременно работает двумя, тремя и более электродами (ри.4), соединенными в пучок путем наложения прихватки в месте зажима их в электрододержатель. Электроды между собой соединяют мягкой проволокой (стальной или медной диаметром 0,25 - 0,5 мм) по длине в 3-5 местах, а сверху - сваркой. При этом используют обычный электрододержатель.



Рис.4. Сварка пучком электродов: 1 - активные электроды, к которым подается ток; 2 - пассивные (холостые) электроды

Если конструкция электрододержателя позволяет удерживать несколько электродов, отпадает необходимость соединения их в месте захвата.

Дуга при сварке при сварке пучком электродов вначале возбуждается между одним электродом и свариваемым изделием. Когда этот электрод настолько оплавится, что расстояние от его торца до изделия станет большим, дуга погаснет вновь и появится между изделием и электродом, который ближе других окажется к изделию. Дуга поочередно возникает там, где расстояние между изделием и электродом становится минимальным, и постепенно расплавляет электроды. Процесс происходит непрерывно, как при сварке одним электродом.

При сварке пучком электродов ток проходит через отдельные электроды кратковременно, они нагреваются меньше, чем при обычной сварке, и это дает возможность применять большую силу сварочного тока.

По сравнению со сваркой одним электродом при сварке пучком электродов в 2-3 раза сокращается время на смену электродов, уменьшается число перерывов в работе, улучшается использовании мощности источника тока, повышается производительность труда (не менее чем на 50%).

Применение такого способа сварки очень эффективно при наплавочных работах.

К недостаткам сварки пучком электродов следует отнести непригодность ее при вертикальной и потолочной сварке, а также сложность изготовления электродов.

Безогарковая сварка отличается от обычной ручной сварки тем, что электрод не закрепляют в держателе, а приваривают к его торцу. За счет этого устраняются потери электродов на огарки, увеличивается сила сварочного тока (10-15%) и сокращаются потери времени на смену электродов.

Безогарковая сварка увеличивает производительность труда, однако она не свободна от недостатков: затрудняется манипулирование электродом, что при недостаточном опыте сварщика отрицательно сказывается на качестве сварного соединения; приварка электрода по сравнению с закреплением его в обычном электрододержателе - более сложная операция.

Сварка лежачим электродом заключается в том, что электрод с качественным покрытием не подается в зону дуги, а укладывается в разделку кромок (рис.5). Дуга, возбуждается между торцом электрода и свариваемым металлом, перемещается по длине электрода, постепенно расплавляя его.

В разделку шва укладывают один или несколько электродов диаметром 6-10мм. Поверх кладут бумажную изоляцию и прижимают медной колодкой.

Рис.5. Сварка лежачим электродом: 1 - электрод; 2 - свариваемый металл; 3 - разделка шва; 4 - медный брус

Такая сварка особенно удобна в труднодоступных местах. Длина электрода принимается равной или кратной длине шва, а сечение шва получается равным сечению стержня электрода. При этом способе сварки один оператор может обслуживать несколько постов.

Этот способ сварки обеспечивает высокое качество металла шва; производительность по сравнению с ручной сваркой увеличивается в 1,5-2 раза благодаря применению электродов большого диаметра и соответствующему увеличению силы сварочного тока; уменьшает потери металла на угар и разбрызгивание.

Сварка наклонным электродом - это сварка металлическим электродом, когда происходит самоподача в зону дуги электрода с качественным покрытием, который нижним концом опирается на изделие, в то время верхний конец закрепляется в специальном скользящем электродержателе.

Рис.6. а - при постоянном угле наклона электрода; б - при переменном угле наклона электрода; 1 - электрод; 2 - электрододержатель с токопроводом; 3 - стойка; 4 - шарнир

Опора с помощью магнита фиксирует устройство на поверхности свариваемого металла. По мере оплавления электрод под собственным весом перемещается по направляющей вдоль линии сварки. Покрытие электрода опирается на свариваемое изделие, обеспечивая постоянную длину дуги. Верхняя часть козырька длиннее нижней, поэтому дуга отклоняется в сторону свариваемого изделия. Сечение шва регулируется изменением угла наклона электрода.

Известен также способ сварки наклонным электродом, при котором верхний конец электрода имеет шарнирное закрепление.

Сварка трехфазной дугой производится специальными электродами электрододержателями. Ручная сварка и наплавка производится следующими способами: двумя электродами, закрепленными в двух держателях (рис.7, а); двумя параллельными электродами, закрепленными в одном держателе (рис.7, б). Электроды состоят из двух стержней, расположенных на расстоянии 5-6 мм друг от друга и покрытых обмазкой, а электрододержатели имеют раздельные закрепления и электропроводку к электродам. Концы электродов одной стороной (защищенной) раздельно закрепляют в электрододержателе. При сварке одна фаза подводится к изделию, а две фазы (раздельно) - к электродам.

Производительность при сварке трехфазной дугой по сравнению с обычной однофазной ручной сваркой возрастает примерно в 2 раза, но техника выполнения несколько сложнее из-за увеличения массы электрода и держателя. Навыки сварки трехфазной дугой приобретаются довольно быстро.



Рис.7. Сварка трехфазной дугой

Трехфазной дугой сваривают соединения (стыковые и тавровые) в нижнем положении. При сварке возможно образование больших наплывов. Поэтому тавровые соединения сваривать «в лодочку». Уменьшение пористости и увеличения глубины провара достигается ведение сварки методом опирания электродов.

При сварке двумя параллельными электродами, зажатыми в одном держателе, угол наклона электродов к поверхности пластины должен быть 65-70°. При чрезмерно большом угле наклона жидкий шлак и металл затекают вперед на нерасплавленный металл пластины, в результате чего глубина провара уменьшается. При малом угле наклона жидкий шлак и металл сильно оттесняются дугой в хвостовую часть сварочной ванны , чем нарушается формирование шва и увеличивается разбрызгивание.

Для получения широкого валика электродом необходимо придавать поперечное колебательное перемещение, ширина которого у продольно расположенных электродов должна составлять не более двух диаметров электродов, а у поперечно расположенных - не более четырех.



Рис.7.1 Колебательные движения при сварке трехфазной дугой

При многослойной сварке пластин встык с односторонним скосом кромок первый слой выполняют спаренными электродами , расположенными вдоль шва. При этом угол наклона электрода в направлении сварки должен составлять 70-75°и по отношению к поверхности деталей 50-60°. В процессе сварки электродами совершают поперечные колебательные движения с амплитудой колебаний 2,5-3 диаметра электрода.

Трехфазная сварочная дуга выделяет больше излучения, чем однофазная, поэтому защитные светофильтры должны быть более темными.

Ванная дуговая сварка - хаварктеризуется увеличенными размерами сварочной ванны, удерживаемой в специальной форме (стальной или керамической). Стальную форму приваривают к сварному стыку, керамические формы делают разъемными и после сварки удаляют. Применяют при сварке стержневых изделий (например, железобетонной арматуры и рельсов). Сварку производят одним или несколькими электродами марки УОНИ. Сварку выполняют на повышенных режимах, что обеспечивает необходимый нагрев свариваемых элементов для создания большой сварочной ванны из жидкого металла.



Рис.8. Ванная сварка:1 - форма; 2 - стержни; 3 - шов

Сварку начинают в нижней части формы, в зазоре между торцами стержней. Электрод вначале перемещают вдоль зазора. В проссе сварки наплавленный металл должен находиться в жидком состоянии.

Сварка электрозаклепками - производится с проплавлением верхней детали сварочной дугой без отверстия в верхнем листе или через предварительно подготовленное отверстите.

Способ сварки без отверстия применяют при тлщине верхнего листа более 2 мм. Необходимость свердления отверстий в верхних листах ограничивает область применения сварки электрозаклепками. Однако высокая производительность и удобство сборки крупногабаритных узлов при соединении тонких листовых с профильным прокатом способствуют широкому применению сварки электрозаклепками в промышленнсоти.

В соединениях с заплавленными отверстиями расстояние между отверстиями составляет 100-200 мм, а диаметр отверстия 1-2,5 ?( ? - толщина листа, мм). Отверстия сверлят или пробивают на дыропробивных прессах. При сварке отверстие полностью заплавляется с небольшим наплывом сверху. Соединения электрозаклепками не отличаются высокой прочностью.



4. Требования безопасности при проведении электросварочных работ

Для защиты лица и глаз при электросварочных работах электрогазосварщик, электросварщик ручной сварки (далее электросварщик) обязан применять специальный щиток или маску. Стекла щитка или маски должны подбираться в зависемости от метода и режима сварки.

При зачистке места сварки необходимо использовать защитные очки с прозрачными не бьющимися стеклами.

Сварочные работы производить в спецодежде (костюм сварщика), а руки должны быть защищены спецрукавицами (брезентовые), при проведении сварки в потолочном положении рукавицами-крагами. Обувь должна быть на не токопроводящей подошве ( без гвоздей и иных металлических частей) и термостойкой. Вспомогательные рабочие, работающие совместно, должны пользоваться защитными очками со стеклами типа В1, В2.

Все электросварочные установки с источниками переменного и постоянного тока, предназначенные для сварочных работ в особо опасных условиях (металлические емкости, колодцы, котлы, отдельные наружные работы) и в условиях с повышенной опасностью должны быть оснащены устройствами автоматического отключения или снижения напряжения холостого хода до безопасной в данных условиях велечины - 12 или 36 В, за время не более 0,5 секунды после размыкания сварочной дуги. Список объектов и помещений подразделений предприятия с разбивкой их на категории по степени опасности поражения людей электрическим током.

Устройство огранчения напряжения холостого хода не является средством защиты от поражения электрическим током, а только повышает электробезопасность при ручной сварке ( во время перерывов горения сварочной дуги) за счет снижения напряжения холостого хода сварочного аппарата до безопасной величины. Наличие защитных устройств не освобождает электросварщика от полного соблюдения всех требований безопасности при проведении электросварочных работ.

Необходимо пользоваться электробезопасным исправным электродержателем, соответствующим установленным в его инструкции (паспорте) требованиям.

В особо опасных помещениях для повышения электробезопасности при замене электрода, перерывах в работе в течение смены у места проведения сварочных работ должна находиться кнопка дистанционного отключения электросварочного аппарата постоянного и переменного тока. Кнопка должна быть одноштифтовая, с нормально открытым контактом и механической фиксацией при ее включении или выключатель. Ответственность за исправность кнопки и правильное пользование ею несет электросварщик. При перерывах в работе электросварочный аппарат должен быть отключен от питающей сети пусковой аппаратурой.

Электросварочные работы в помещениях особо опасных в отношении возможности поражения людей электрическим током; в емкостях, в замкнутых пространствах и труднодоступных местах долдны производиться звеном в составе не менее двух человек по наряду допуску, в котором должны быть указаны фамилии всех членов звена, место производства работ, время начала работ, номер электросварочного аппарата и пусковой аппаратуры, место их расположения и необходимые меры безопасности.

Для электросварочных постов, предназначеннных для постоянных электросварочных работ в зданиях вне сборочно-сварочных цехов и участков, должны быть предусмотрены специальные (местный отсос воздуха рабочей зоны) со стенками из несогреваемых материалов.

В помещениях для электросварочных установок должны быть предусмотрены проходы между оборудованием шириной не менее 0,8 м.

В помещениях для сварки запрещается хранить легковоспломеняющие вещества и материалы.

Над переносными и передвижными электросварочными аппаратами, находящимся на открытом воздухе, должны быть сооружены навесы из несгораемых материалов для защиты рабочего электросварщика и электросварочного оборудования от воздействия атмосферных осадков.

Навесы допускаются не сооружать, если электрооборудование электросварочных аппаратов имеет электроизоляционные оболчки со степенью защиты, соответствующей требованиям безопасности работы в наружных условиях. Во время дождя и снегопада электросварочные работы производить запрещается.

Электросварочные аппараты, как правило, следует размещать централизованно (в обособленных помещениях) или группами в нескольких пунктах так, чтобы расстояние до места производства работ было не более 40 м.

Все маховички, рукоятки и другие детали электросварочных аппаратов, к которым прикасается сварщик во время работы, должны быть сделаны и электроизоляционнго материала или надежно изолированы.

Подключение переносных или передвижных электросварочных аппаратов непосредственно к электрической сети должно осуществляться через коммутационную защитную аппаратуру (рукбильник, автомат и др.).

Напряжение первичной цепи электросварочных аппаратов должно быть не выше 660В. Напряжение холостого хода при номинальном напряжении сети не должно превышать: для электросварочных аппаратов переменного тока 80В, для постоянного тока 100В.

Электросварочные аппараты должны распологаться от коммуникационной аппаратуры на расстоянии, определяемом длиной соединяещего гибкого кабеля, но не более 10 м. Коммутационная аппаратура должна иметь устройство для запирания на замок и надписи при положении «Включено» и «Отключено».

Электросварочная установка с многопостовым электросварочным аппаратом должны иметь устройства (автоматичский включатель, предохранители) для защиты источника питания от перегрузки, а также коммутационный и защитный электрические аппараты на каждой линии, отходящей к сварочному посту.

Для определения величины сварочного тока электросварочный аппарат должен иметь соответствующий контрольно-измерительныйприбор. Однопостовой электросварочный аппарат может не иметь контрльно-измерительного прибора при наличии в нем шкалы регулятора величины сварочного тока.

Для подвода сварочного тока к электрододержателю должны применять гибкие медные шланговые сварочные кабеля типа ПРГД или КРПГ.

Дуговая сварка должна производится с применением двух электродов (рабочий кабель и обратный кабель). В качестве обратного электропровода соединяющего свариваемые изделие с электросварочным аппаратом в стационарной сварочной установки, могут служить: гибкие (кабели) и жесткие (уголок, арматура) электропроводники; стальные или аллюминиевые шины любого профиля достаточного сечения; сварочные плиты; металлические стелажи и сама свариваемая конструкция. Соединения концов обратного электропровода со свариваемым изделием, должны выполняться при помощи болтов, струбцин, зажимов или сварки. Обратный электропровод подсоединять к свариваему изделию как можно ближе к месту проведению сварки. Использование в качестве обратного провода сети заземления или зануления, газовых и водопроводных труб, металлических конструкций зданий и технологического оборудованиязапрещается.

Корпус электросварочного аппарата должен надежно заземляться. Заземлению подлежат так же: устройство ограничения напряжения холостого хода; рабочий стол; зажим вторичной обмотки трансформатора, к которому подключается обратный кабель; а так же аналогичные зажимы у электросварочных выпрямителей и генераторов, у которых обмотки возбуждения подключаются к распределительной электрической сети без разделительного трансформатора.

Подсоединение и отсоединения от электросети, установление заземления к электросварочным аппаратам , а также наблюдение за их исправным состоянием в процессе эксплуатации должно производиться электротехничским персоналом подразделения, в ведении которого находится данная электросварочная установка. Перед подключением электросварочного аппарата необходимо произвести внешний осмотр всей электросварочной установки и убедится в её исправности. Особое внимание при этом надо обратить на исправность устройств подсоединения сварочных кабелей, исправность и надежность соединений заземляющих электрообмоток трансформатора, наличие и исправность переключателей величины сварочного тока, а так же вольтметра и контрольной лампы. При обнаружении каких-либо неисправностей электросварочную установку включать запрещается.

Осмотр, чистка и проверка сопротивления изоляции электричских цепей и напряжения холостого хода (Ux.x.) электросварочных аппаратов в особо опасных по электротоку условиях производится электротехническим персоналом не реже одного раза в месяц; в условиях с повышенной опасеностью не реже одного раза в 3 месяца.

Измерение сопротивления изоляции проводится мегомметром при напряжении 500В: между первичной и корпусом ,и между первичной и вторичной обмотками. Сопротивление изоляции должно быть не менее 2,5Мом.

После капитального ремонта электросварочных аппаратов необходимо так же произвести замер сопротивления изоляции, и она долдна провести замер сопротивления изоляции , и она должна быть испытана на электрическую прочность и напряжение 2500В В таком промышленнной частоты в течении 1 минуты.

Данные об испытанеии сопротивления изоляции сварочной сварочной установки заносятся в специальный журнал и на бирку , находящую на сварочной установке.Н а бирке также указываются тип сварочной установки , инвентарынй номер, дата проведения испытания и дата следующего испытания, величина сопротивления изоляции и принадлежность ( подразделение).

Температура нагрева отдельных элементов электросварочного аппарата (обмоток, подшипников, щеток, контактов, заземляющих проводов и др.) не должна превышать +75°С. При обнаружении температуры нагрева свыше данной ввеличины электросварочный аппарат должен быть отключен для охлаждения. Температура определяется специальным прибором.

Сварочные кабеля следует распологать от трубопроводов кислорода на расстоянии не менее 0,5 м, а от трубопровода с горючим газом и баллонов с кислородом и горючим газом не менее 1 м.

Регулятор (баластный реостат) сварочного тока может устанавливатся рядом с источником питания сварочной дуги или над ним. Установка электросварочного аппарата над регулятором тока запрещается.

Соединение сварочных кабелей должно производиться способом пайки, сварки, специальных соединительных муфт или болтовым соединением с электроизолирующей оболочкой.

Электросварщик должен быть обеспечен и применять во время работы сварочную маску или щиток с соответствующим светофильтром.

Светофильтры должны соответствовать ГОСТу и применяться в зависемости от вида и режима сварки.

При производстве электросварочных работ в особо опасных условиях электросварщик должен пользоваться средствами защиты от поражения электрическим током (сухие подставки, диэлектрические перчатки, галоши и коврики). Диэлектрические перчатки применять при включении и выключении коммутационных аппаратов, а так же для перекладки сварочных кабелей.

При сварке внутри оборудования (топках котлов и т.п.) должен назначаться наблюдающий с квалификационной группой по электробезопасности не нижу второй для электроутановок до 1000В. Наблюдающий должен находиться снаружи емкости (котла) так, чтобы видеть и слышать электросварщика и иметь расположенную от себя на расстоянии не более 1,5 м кнопку отключения электросварочного аппарата, а так же изолирующий противогаз.

Электросварщик должен иметь диэлектрический коврик и шлем, спастельный пояс с сигнально-спасательной веревкой. Светильники должны устанавливаться снаружи или внутри ремонтируемого объект, используя переносные лампы закрытого исполенения с напржением не более 12 В. Применение автотрасформаторов для понижения напряжения на светильнике запрещается.

Для работающих внутри оборудования (котла и т.п.) устанавливаются технологические перерывы на отдых (входящие в рабочее время) через каждые не более 30 мин работы, но не менее, чем 10 мин отдыха вне емкости (котла).

Запрещается производить сварочные работы на закрытых сосудах, находящиеся под давлением, или сосудах, содержащих горючие или взрывоопасные вещества.

Перед началом работ электросварщик обязан:

Вместе с лицом, ответственным за проведение сварочных работ, осмотреть и проверить исправность электросварочного аппарата, свароных кабелей, устройства снижения напряжения холостого хода, кнопки дистанционного отключения электросварочного аппарата, заземления, а также наличие, исправность и годность первичных средств пожаротушения, диэлектрических средств защиты.

Получить ключ у лица, ответственного за проведение сварочных работ от коммуникационной аппаратуры сварочной установки.

Проверить исправность устройства снижения напряжения холостого хода, электросварочного аппарата (производится по сигнальной лампе на устройстве). При крактковременном прикосновении электродом свариваемого иделия и последующим разрывом сварочной цепи сигнальная лампа должна гореть не более одной секунды, если она горит более одной секунды, то пользоваться устройством запрещается.

Проверить имправность кнопки дистанционного отключения электросварочного аппарата. При выключенной кнопке, касание электродом свариваемого изделия не возбуждает сварочную дугу.

Убрать легко воспламеняющиеся материалы на расстояние не менее 5 м, при необходимости установить ширмы или щиты.

Включить имеющуюся вытяжную вентиляцию и убедиться в ееисправности.

Во время работы электросварщик обязан:

В процессе производства работ следить за безопасным расположением сварочных кабелей , предотвращая их повреждение.

Предусмотреть безопасное направление падения искр и расплавленного металла. Огарки израсходованных электродов собирать в специальный пенал или тару, предназначенные для этих целей.

Запрещается работать при неисправной имеющейся вентиляции.

По окончании работ:

Электросварочный аппарат отключить от сети и коммутационное устройство закрыть на замок.

Сварочный кабель и электродержатель собрать в бухту и подвесить в установленном месте.

Убрать рабочее место от мусора, остатков шлака и огарков электродов.

Выключить имеющуюся вытяжную вентиляцию.

Осмотреть место проведения работ на предмет возможного случайного возгорания.



Список литературы

1) Газовая сварка и резка металлов. Учебное пособие. Соколов И.И.,1976.

2) Оборудование для сварки. Патон Б.Е., 1999.

3) Сварка и резка металлов. Учебное пособие. Глизманенко Д.Л.,1960.

4) Сварочные работы. Учебное пособие. Чебан В.А.,2006.

5) Справочник газосварщика и газорезчика. Никифоров Н.И., 1999.

6) Электросварка. Фоминых В.П., 1976.

7) Ручная дуговая сварка / Мн.: Выш. школа., 2006.

Размещено на Allbest.ur