Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Назначение и конструктивные особенности изделия

1.2 Выбор материала и сортамента сталей элементов сварной конструкции

1.3 Выбор и обоснование подготовительных операций

2. Специальная часть

2.1 Выбор и обоснование способа сварки, параметры режима сварки

2.2 Выбор сварочного оборудования для изготовления конструкции

2.3 Выбор сварочных материалов

2.4 Порядок сварки изделия

3. Контроль сварных соединений

3.1 Виды возможных дефектов и способы их устранения

3.2 Методика выполнения контроля

4. Экономическая часть

4.1 Расчеты нормы времени на сварку изделий

4.2Расчет расходов сварочных материалов

5. Охрана труда

5.1 Электробезопасность и пожарная безопасность

5.2 Техника безопасности при выполнении работ

Заключение

Литература

Приложения

Введение

С помощью сварки изготавливают изделия из металлов, а также некоторых неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс). Модифицируя режимы сварки, можно наплавлять слои металлов различных толщин и различного состава. При помощи специализированного оборудования в определенных условиях можно выполнять процессы, обратные по своей сути процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.

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.

Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения. Это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, так как именно они непосредственно осваивают новые способы сварки. Сварные конструкции в зависимости от назначения разделяются на машиностроительные и технологические. Создание типового технологического процесса конструкции можно классифицировать:

- по конструктивной форме сварного изделия; - по особенностям эксплуатационных нагрузок.

Основным видом сварки является дуговая сварка, при помощи которой создаются основные сварочные конструкции. К таким сварочным конструкциям относятся всевозможные решетчатые изделия.

При проектировании технологического процесса изготовления оконной решетки руководствовался следующими положениями:

1. Правильный выбор сварочного оборудования, материалов (марки стали, электродов), инструментов.

2. Обеспечение прочности при минимальных затратах металла, что в приблизительной мере обеспечивает экономичность.

3. Используя схему конструкции, применять экономичные профили проката.

Цель работы: описание разработки технологического процесса сварки ограждения.

Задачи:

-изучить литературу, необходимую для выполнения данной работы;

- дать оценку современного состояния решаемой проблемы, основные и исходные данные для разработки письменной экзаменационной работы;

- представить анализ сварной конструкции, подлежащей к изготовлению;

- разработать требования, предъявляемые к сварной конструкции: материал, его обработка, виды сварочных материалов, способы контроля изделия, его сварных швов и испытание конструкции;

- разработать технологический процесс с расчетами режимов ручной дуговой сварки плавящимся электродом;

- представить расчет расхода материалов и расчета норм времени на сварочные работы;

- разработать мероприятия по техники безопасности при изготовлении сварной конструкции при соблюдении правил электробезопасности и пожарной безопасности.

1. Основная часть

1.1 Назначение и конструктивные особенности изделия

Издревле самой надежной защитой владения от посягательств недобрых людей считался прочный металлический забор. Не утратил своей актуальности такой способ защиты и сегодня.

Металлические ограждения можно условно разделить на несколько типов защитных сооружений, которые, впрочем, не имеют четкого деления и отличаются только стилевыми элементами.

Можно условно выделить ограждения для городских объектов, детских и школьных учреждений ограждения для предприятий, группу ограждений частной собственности и парковые зоны (Рис.1).

Рисунок 1 - Ограждения для парковых зон

Типичным примером ограждений первой группы являются металлические заборы Москвы, Санкт-Петербурга, особенно ее центральной исторической части. Каждый металлический кованый забор сродни произведению искусства: ажурные завитушки, аккуратная сварка.

Для ограждения современных городских гражданских объектов, как правило, используются заборы из сварной проволоки. Заборы могут иметь различную высоту и протяженность.

Если необходимо отделить территорию крупных объектов: спортивные площадки, особенно футбольные и баскетбольные площадки, теннисные корты, детские площадки -- как правило, применяют металлические ограждения значительной высоты, изготовленные или из прутков, переплетенных в виде металлической сетки или крупноячеистую металлическую сетку, секции которой по периметру отделаны металлическим уголком.

Для защиты промышленных предприятий металлические ограды должны, прежде всего, отличаться надежностью, а их эстетические свойства отходят на второй план.

Такие заборы предотвращают воровство, вандализм, несанкционированное проникновение на объект с целью умышленного повреждения оборудования.

Для создания таких заборов чаще всего используется металлическая сетка из сварной оцинкованной проволоки, которая для гарантированной длительной эксплуатации покрыта специальной краской. Многие предприятия испытывают необходимость четкого разграничения функциональных зон на территории. Это может быть обусловлено требованиями безопасности труда.

Наибольшее разнообразие имеют металлические ограждения для частной собственности. Они могут быть созданы из кованых элементов и в виде забора из сетки.

Для монтажа этих ограждений используются металлические столбы для забора из круглой или квадратной трубы различного диаметра и толщины стенки.

Преимущество решетчатых металлических заборов в том, что они вписываются в облик современной городской территории, выглядят эстетично и не препятствуют обзору.

1.2 Выбор материала и сортамента сталей элементов сварной конструкции

Металлические ограждения изготавливают методом сварки. Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения.

Под свариваемостью материалов понимается комплексная технологическая характеристика металла или сплава, которая отражает их реакцию на процесс сварки и показывает пригодность данного материала для получения надежного сварного соединения.

Свариваемость (Приложение 1) определяется в первую очередь механическими испытаниями сварных швов на разрыв, изгиб, ударную вязкость и кроме того, способностью материалов без образования трещин и значительного изменения свойств выдерживать быстрый нагрев до температуры плавления, значительное тепловое расширение, быстрое охлаждение и усадку при этом.

В некоторых случаях для определения свариваемости проводят специальные испытания сварных соединений в условиях, соответствующих реальным условиям их эксплуатации.

Помимо сварных образцов испытывают и не сварные образцы основного металла, применяя термическую обработку, чтобы воспроизвести изменение свойств материала аналогично происходящему во время нагревания при сварке.

Испытание материалов на свариваемость необходимо при разработке технологии сварки.

Свариваемость стали может быть определена также по содержанию химических элементов (С, Mo, V, Ni, Cr, Mn), влияющих на ее механические свойства.

В этом случае пользуются эмпирической формулой, определяющей эквивалент углерода Сэкв:

Сэкв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10,

где Mn, Ni, Cr, Mo, V, С -- содержание элементов в стали в весовых процентах по данным химического анализа.

Для ручной дуговой, автоматической и полуавтоматической сварки эквивалент углерода не должен превышать 0,45%. При этом соотношении не обнаружено склонности стали к образованию горячих трещин.

Если Сэкв более 0,45%, то для предотвращения образования трещин и закалочных структур применяют предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку. При сварке металлов малых толщин допускается предельное содержание Сэкв 0,55% без применения термической обработки.

Свариваемость стали ухудшают примеси серы и фосфора, содержание которых свыше 0,035 и 0,04% соответственно повышает склонность к образованию трещин.

По свариваемости стали подразделяют на: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо свариваемые

Сплав марки стали Ст3сп содержит: углерода - 0,9-1%, кремния - 0,05-0,17%, марганца - 0,4-0,65%, никеля, хрома - до 0,3% , серы и фосфора - до 0,05 и 0,04% соответственно.

Сэкв = 0,9 + 0,5/20 + 0,3/15 + (0,3 + 0,05)/10 =0,23

Из уравнения видно, что сталь хорошо сваривается и не дает трещин, не требует предварительного нагрева.

Свариваемость - свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В зависимости от назначения и нагрузок изделия выбирают материал из которого оно будет изготовлено.

Таким образом, для изготовления ограждения использовалась сталь маркиСт3сп низкоуглеродистая, относится к группе хорошо свариваемых. Углерода в ней до 0,25 % , марганца 0,5% , кремния 0,35%.

Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей.

1.3 Выбор и обоснование подготовительных операций

Технологический процесс заготовок деталей из проката может включать следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок и очистку под сварку.

Правка осуществляется за счет создания местной пластической деформации и, как правило, производится в холодном состоянии. Для устранения волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50мм широко используют многовалковые машины с числом валков больше пяти. Правку мелко- и среднесортного и профильного проката производят на роликовых машинах, работающих по той же схеме, что и листоправильные. Для изготовления решетки правка металла не осуществлялась, так как использовался новый профильный прокат.

Разметка. Использование приспособлений для мерной разметки проката обеспечивает экономию времени. Слесарная операция заключается в нанесении на поверхность заготовки углублений (кернов) и линий (рисок), определяющих контуры изготовляемой детали или места, подлежащие обработке.

По рискам с заготовки при обработке удаляют припуск. Разметку осуществляют главным образом в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Для разметки квадратного профиля при изготовлении деталей оконной решетки был использован разметочный материал: чертилка, керн, металлическая линейка и рулетка.

Резка, разделка кромок. Резкой металлов называют отделение частей (заготовок) от сортового, листового или литого металла.

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском. Так же применяют разделительную кислородную резку. Ручная и полуавтоматическая резка производится обычно по разметке, автоматическая - с помощью копирных устройств и по масштабному чертежу. Кислородная резка используется и при подготовки кромок под сварку. Если эта операция совмещается с разделительной резкой, то односторонний скос с притуплением получают, используя одновременно два резака, а двусторонний скос - при трех резаках. После вырезки детали иногда приходится править.

Механическая обработка кромок обычно производится на станках, либо с помощью «болгарки» (Рис 2), которая необходима:

а) для обеспечения требуемой точности сборки;

б) для образования фасок, имеющих сложные очертания;

в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью кислородной резки, когда это считается необходимым.

В данной работе для резки заготовок для оконной решетки использовалась механическая «болгарка».



Рисунок 2 - Механическая «болгарка» с отрезным диском

Очистка металла от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки: ручным инструментом механическими щетками, абразивными кругами.

Очистка поверхности от загрязнений и ржавчины на заготовках для изготовления ограждения осуществляется угло - шлифовальной машинкой. Для удаления заусенцев, снятие усиления шва и удаления окалины на небольших поверхностях используется очистка абразивными кругами.

Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину до 20мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.

Сборка. В процессе изготовления сварных конструкций должны быть обеспечены заданные технологическим процессом взаимное положение соединяемых деталей и условия, наиболее благоприятные для образования качественного соединения. Это достигается применением технологических приспособлений и оснастки.

Технологические приспособления делятся на сборочные, предназначенные для сборки под сварку и фиксации деталей при помощи прихваток (или простейших механических устройств); сварочные, предназначенные для сварки заранее собранных деталей с зафиксированным взаимным положением и сборочно-сварочные, позволяющие совместить операции сборки и сварки.

Сборка металлоконструкций - трудоемкая операция, требующая большой точности, особенно при сборке решетчатых конструкций. Конструкции собирают по технологическим чертежам металлоконструкций на стеллажах или на сборочных стендах.

Конструкция ограждения была выполнена из квадратного профиля с помощью сборочных приспособлений.

В качестве приспособлений применялись зажимы, стяжки, угольник.

Из профиля 10*10 собираем раму (контур) ограждения по её размерам. Сборку осуществляем в соответствии размеров по сторонам и диагоналям, это можно сделать при помощи угольника и рулетки. Если все размеры совпадают, то детали нужно зафиксировать помощью зажимов, а затем прихватками.

2. Специальная часть

2.1 Выбор и обоснование способа сварки

Способ сварки выбираем из условия требуемых эксплуатационных свойств конструкции (точность, прочность, надежность), и конструктивными особенностями, применяемых материалов.

При выборе способа сварки так же руководствуются видом производства, производительностью процесса и программой выпуска.

Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

-толщины свариваемого материала;

-протяжённости сварных швов;

-требований к качеству выпускаемой продукции;

-химического состава металла.

Среди способов электродуговой сварки наиболее употребляемыми являются:

-ручная дуговая сварка;

-полуавтоматическая сварка в среде защитных газов;

-автоматическая сварка в среде защитных газов и под флюсом.

Ручная дуговая сварка (РДС) из за низкой производительности и высокой трудоёмкости не приемлема в серийном и массовом производствах. Она используется в основном в единичном и мелкосерийном производстве. Сварка элементов ограждения должна осуществляться механизировано на больших производственных площадях.

Единичные экземпляры ограждений небольших размеров можно выполнить ручной дуговой сваркой.

Из различных способов сварки выбираем ручную дуговую сварку штучным электродом. Этот способ характеризуется наименьшими суммарными материальными затратами на материалы, энергию и оборудование.

Для правильного выбора сварочного оборудования необходимо рассчитать и выбрать режим сварки, а также систему регулирования и управления требуемых характеристик оборудования (мощность, пределы регулирования режимов, форма внешней характеристики для источника питания).

Параметрами расчета режимов сварки ручной дуговой сварки являются: диаметр электрода дэ, род и полярность тока, величина сварочного тока Iсв, напряжение на дуге Uд, число проходов n (при многопроходной сварке), площадь наплавленного за один проход металла Fн..

Обычно толщина сварных соединений, выполняемых за один проход ручной дуговой сварки, не превышает 6мм (S? 6мм), катет углового шва в тавровых и нахлесточных соединениях не превышает 8 мм (k? 8мм).

При многопроходной ручной дуговой сварки максимальное поперечное сечение, наплавляемое за один проход, не должно превышать 30 мм2 (Fн ?30мм2).

Диаметр электрода рекомендуется выбирать по таблице 2, в зависимости от толщины металла, либо от величины катета.

Таблица 2 - Зависимость диаметра электрода от толщины металла и катета

S, мм	1,5…2	3	4…8	9…12	13…15	16…20	20
дэ. мм	1,6…2	3	4	4…5	5	5…6	6…10
k,мм	3	4…5	6…9
дэ. мм	3	4	5

Толщина металла (S) равна 3 мм, отсюда дэ,=3 , при сварке углового соединения (У4) катет k=3мм.

Силу сварочного тока рассчитываем по формуле:

;

.

Напряжение на дуге ручной дуговой сварки выбирают по паспорту электрода в пределах от 20 до 36В.

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляется ещё один параметр - скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход защитного газа.

Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Поэтому, чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки; но также и технологические факторы, как род и плотность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструкционная форма соединения и величина зазора.

Расчёт режима сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения, толщина свариваемого металла.

2.2 Выбор сварочного оборудования для изготовления конструкции

Ручная электродуговая сварка в настоящее время остается одним из самых распространенных способов сварки. Это объясняется возможностью сварки в различных пространственных положениях и в местах, недоступной для механизированных способов сварки, также простотой и мобильностью применяемого оборудования.

Для выполнения сварочных работ и изготовления оконной решетки использовался выпрямитель ВДМ - 1601(Приложение 2), так как он наиболее удобен. При использовании выпрямителя легко можно подобрать силу тока.

Выбор источника питания зависит от внешней вольт - амперной характеристики.

Работа выполнялась ручной дуговой сваркой, используя выпрямитель, имеющий жесткую вольт - амперную характеристику.

Сварочный выпрямитель многопостовой ВДМ-1601 предназначен для питания сварочной дуги постоянным током, от сети трехфазного переменного тока при ручной дуговой сварки.

Он состоит из сварочного трансформатора с подвижной первичной катушкой, выпрямительного кремниевого блока с вентилятором, пусковой и защитной аппаратуры. При параллельном соединении обмоток в электрическую цепь получают диапазон больших токов (рисунок 3).

Первичная обмотка подвижна, с помощью ее ведется регулирования силы тока.

Техническая характеристика выпрямителя ВДМ 1601

Напряжение 3x380 В

Частота 50 Гц

Номинальный сварочный ток 1600 А (100%)

Коэффициент одновременности работы постов 0,5

Номинальный сварочный ток одного поста 315 А (100%)

Количество одновременно работающих постов 9 шт

Напряжение холостого хода 75 В

Номинальное рабочее напряжение 60 В

Потребляемая мощность 96 кВА

Коэффициент полезного действия, не менее 80 %

Габаритные размеры 1010х690х810 мм

Масса 300 кг

Рисунок 3 - Электрическая схема подключения выпрямителя

Для выполнения работы целесообразно для изготовления ограждения в качестве сварочного оборудования, использовать сварочной выпрямитель, сварочный инвертор, так как при постоянном токе удобно проводить сварочные работы.

2.3 Выбор сварочных материалов

Для сварки низкоуглеродистых сталей применяются электроды марок: ОЗС - 3; ОЗС - 4 ; МР - 3, стержень этих электродов изготовлен из проволоки марки СВ - 08А. В состав покрытия входит: 30 - 50% двуокиси титана, полевой шпат, ферромарганец, жидкое стекло. Эти электроды дают наименьшей процент разбрызгивания металла, они пригодны для сварки на постоянном и переменном токе и не вредны для организма человека, поэтому широко используются в промышленности.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положение шва в пространстве. Примерное отношение между толщиной металла (s) и диаметром электрода при сварке шва в нижнем положении приведены (Таб. 1).

Таблица 1 - Зависимость диаметра электрода от толщины металла

Sмм	1	2-3	4-5	10-12	24-30
dмм	2	3	4	5	6 и более

Сила сварочного тока обычно устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электрода.

Основными характеристиками электродов являются механические свойства металла шва и сварного соединения: временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, угол изгиба. По этим показателям электроды, согласно ГОСТ 9467--75, классифицируются на следующие типы (в условном обозначении типа электрода две стоящие за буквой «Э» (электрод) цифры соответствуют минимальному временному сопротивлению разрыву металла шва или сварного соединения в кгс/мм2):

-Э38, Э42, Э46 и Э50 -- для сварки сталей с временным сопротивлением до 490 Дж/см2;

-Э42 А, Э46 А и Э50 А -- для сварки тех же сталей, когда к металлу шва предъявляются повышенные требования по относительному удлинению;

-Э55 и Э60 -- для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 Дж/см2 и до 590 Дж/см2.

Указанным стандартом регламентируется содержание серы и фосфора в наплавленном металле.

Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей характеризуются также уровнем сварочно-технологических свойств, в том числе возможностью сварки во всех пространственных положениях, родом сварочного тока, производительностью процесса, склонностью к образованию пор, а в некоторых случаях -- содержанием водорода в наплавленном металле и склонностью сварных соединений к образованию трещин.

Перечисленные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе конкретной марки электрода, в значительной степени определяются видом покрытия. Покрытие может быть кислым, рутиловым, основным, целлюлозным и смешанным.

Применение электродов должно обеспечивать следующие необходимые условия:

- легкое зажигание и устойчивое горение дуги;

- Размещено на http://allbest.ru

равномерное расплавление покрытия;

- равномерное покрытие шва шлаком;

Размещено на http://allbest.ru

- легкое удаление шлака после сварки;

- отсутствие неРазмещено на http://allbest.ru

проваров, пор, трещин в металле шва.

Электроды классифицируются по следующим признакам:

- по материалу, из которого они изготовлены;

- по назначению для сварки определенных сталей;

Размещено на http://allbest.ru

- по толщине покрытия, нанесенного на стержень;

- по видам покрытия;

Размещено на http://allbest.ru

- по характеру шлака, образующегося при расплавлении покрытия.

Размещено на http://allbest.ru

Стальные электроды в соответствии с ГОСТ 9466--75 подразделяются на группы в зависимости от свариваемых металлов:

У -- углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей;

Размещено на http://allbest.ru

Л -- легированных конструкционных сталей;

Г -- легированных теплоустойчивых сталей;

Размещено на http://allbest.ru

В -- высоколегированных сталей с особыми свойствами.

Размещено на http://allbest.ru

Общее назначение электродных покрытий -- обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, пластичность, ударная вязкость, стойкость против коррозии). Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между электродом и свариваемой деталью. Покрытие выполняет защитную функцию, шлак служит для защиты расплавленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования шлаковых оболочек на поверхности капель электродного металла, переходящих через дуговой промежуток, и для образования шлакового покрова на поверхности расплавленного металла, покрытие уменьшает скорость охлаждения и затвердения металла шва, способствуя выходу из него газовых и неметаллических включений.

Для сварки стыков швов ограждения целесообразно использовать электрод диаметром3 - 4мм, ОЗС - 3; ОЗС - 4.

2.4 Порядок сварки изделия

Каждый способ сварки регламентируются соответствующим ГОСТом. В данной работе для сварки решетки используется ГОСТ 5264 - 80 «Ручная дуговая сварки. Соединения сварные». Для изготовления стандартных сварных заборов сначала определяется периметр будущего ограждения. После этого замеряется расстояние между каждой опорой и в цеху, либо прямо на месте (зависит от особенностей проекта) нарезаются трубы или арматура, из которой и свариваются секции нужных размеров. Ну а после того, как все секции готовы, их ставят в нужных местах и с помощью сварки соединяют с опорами.

Сварные соединения для фиксации входящих в них деталей перед сваркой собирают при помощи сборочных приспособлений и прихваток. На длину прихваток влияет толщина металла. Площадь сечения прихваток равна примерно 1/3 площади сечения шва. Прихватки выполняют покрытыми электродами.

Детали в условиях сварочного цеха изготавливаются и собираются в конструкции на стеллажах или на рабочем столе с применением сборочных приспособлений. Заготовки деталей для изготовления оконной решетки фиксируют, стягивающими и распорными устройствами.

Сварные соединения выполняются в последовательности, обеспечивающей минимальную деформацию (коробление) конструкции, исключающий появление трещин. Сначала производиться сварка угла контура ограждения угловым соединением, аналогично сваривается другой угол, затем собирается весь контур, не прерывая сварку в месте пересечения и сопряжения швов.

При изготовлении ограждения сварные соединения выполняются наиболее удобным положением: угловые и стыковые швы в нижнем положении. Движение электрода происходит в направлениях - вдоль и поперёк шва (колебательное). Затем швы ограждения зачищают.

3. Контроль сварных соединений

3.1 Виды возможных дефектов и способы их устранения

Сварные конструкции контролируют на всех этапах их изготовления. Кроме того, систематически проверяют приспособления и оборудование. При предварительном контроле подвергаются проверке основные и вспомогательные материалы, устанавливается их соответствие чертежу и техническим условиям.

После заготовительных работ детали подвергают чаще всего наружному осмотру, то есть проверяют внешний вид детали, качество поверхности, наличие заусенцев, трещин, забоин, а также измеряют универсальными и специальными инструментами, шаблонами, с помощью контрольных приспособлений. Особенно тщательно контролируют участки, подвергающиеся сварке. Профиль кромок, подготовленных под сварку плавлением, проверяют специальными шаблонами, а качество подготовки поверхности - с помощью оптических приборов или специальными микрометрами.

Во время сборки и выполнения прихваток проверяют расположение деталей друг относительно друга, величину зазоров, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других дефектов в местах прихваток. Качество сборки и прихватки определяют главным образом наружным осмотром и обмером.

Наиболее ответственным моментом является текущий контроль выполнения сварки. Организация контроля сварочных работ может производиться в двух направлениях: контролируют сами процессы сварки либо полученные изделия.

Контроль процессов сварки позволяет предотвратить появление дефектов. Причинами появления дефектов могут быть неисправности сборочных приспособлений, недоброкачественность материалов, ошибки в чертежах и низкая квалификация сборщика - сварщика.

Дефекты сварных соединений - это отклонения от предусмотренного техническими условиями качества металла и состояния поверхности соединений. Основными дефектами сварных швов являются надрезы, прожоги, непровары, трещины, газовые поры, шлаковые включения, отклонения от заданных размеров и формы шва.

Все дефекты подразделяются на наружные, внутренние и сквозные.

К наружным дефектам относятся занижение размеров и превышение усиления сварных швов, смещение шва от оси, подрезы, наплывы, усадочные раковины, не заплавленные кратеры, наружная пористость, трещины, выходящие на поверхность шва или околошовные зоны. К наружным дефектам относятся также неравномерность ширины и катета шва и крупная чешуйчатость валика.

К внутренним дефектам относятся газовые поры, шлаковые и неметаллические включения, непровары, трещины в металле шва и в зоне термического влияния.

Причин дефектов сварных швов много, основные из них:

- низкое качество сварочных материалов;

-неправильная сборка;

-неисправность оборудования;

-отклонения от технологии;

- низкая квалификация сварщика.

Дефекты сварных швов выявляют внешним осмотром, просвечиванием ультразвуком, вскрытием шва.

3.2 Методика выполнения контроля

Контроль качества сварочных работ и сварных соединений проводят в два этапа: в процессе монтажа и сварки законченных сварных соединений. В процессе монтажа и сварки проверяют: качество сварочных материалов; правильность сборки (зазоры и контрольные размеры конструкции); чистоту свариваемых кромок; соблюдение очередности наложения швов, предусмотренной технологической картой; качество шва в процессе его наложения.

Работы по контролю качества сварочных работ проводят в три этапа:

- Предварительный контроль, проводимый до начала работ:

- Контроль в процессе сборки и сварки (пооперационный).

- Контроль качества готовых сварных соединений.

Контроль наружных дефектов в сварных швах и околошовной зоны осуществляют путем внешнего осмотра (визуального или с применением лупы) и измерения их геометрических размеров. Визуальному осмотру с проведением необходимых измерений подлежат 100% сварных швов.

Классификация методов контроля (ГОСТ 3242-79). Методы контроля сварных соединений разделяют на две основные группы: неразрушающий контроль (НК) и разрушающий контроль (РК).

Неразрушающий контроль (НК) (ГОСТ 18353-79):

1. Визуально-оптический метод (ГОСТ 23479-79),

2. Дефектоскопия течеисканием (ГОСТ 3285-77).

Разрушающий контроль (РК) (ГОСТ 6996-66):

1. Механические испытания.

2. Коррозионные испытания.

Визуально-оптический метод контроля. Визуальный метод контроля является старейшим и продолжает играть важнейшую роль. Контроль сварного соединения начинается с внешнего осмотра шва - суть визуального контроля. Визуальный контроль предельно прост и доступен; позволяет получить до 50% информации о качестве соединения и о ходе технологического процесса, но зависит от квалификации и ответственности проверяющего. Внешний осмотр производился невооруженным глазом, и при помощи технического приспособления (обзорная лупа).

Внешнему осмотру подлежит все изделие и его сварные соединения для выявления в них всевозможных дефектов. При формировании швов на поверхности могут выявляться неравномерности высоты и ширины швов, чрезмерная чешуйчатость, наплывы, подрезы, чрезмерное усиление или ослабление швов, незаваренные кратеры, прожоги, шлаковые включения, осевые смещения.

Прочность сварных швов определяют механическими испытаниями на растяжение и изгиб (ГОСТ 6996--66).

- Для контроля качества сварной конструкции необходимо:

- Проверить качество сварки внешним осмотром;

- Проверить размеры измерительной линейкой, угольником;

- Замерить катеты швов штангенциркулем.

4. Экономическая часть

Экономическая целесообразность технологического процесса изготовления металлического ограждения определялась в данной письменной работе с помощью расчета нормы затраченного времени, расходов сварочных материалов.

4.1 Расчет нормы времени на сварку изделия

В условиях единичного производства сварных конструкций норма времени определяется с учетом подготовительно-заключительного времени и называется штучно - калькуляционной - tшт.к.:

tшт.к.= tопер.+ tп.з.,

где tопер. - оперативное время, мин

,

где tв.н.- вспомогательное не перекрываемое время, мин;

tосн..- основное время образования сварного шва путём наплавления электродного металла, при ручной дуговой сварке определяется по формуле:

,

где l- длина шва, l = 500·2+80·4+120·2 = 1560 мм = 156см;

г - плотность наплавленного металла, для стали г = 7,85 г/см3;

I - сварочный ток, I = 80 А;

бн - коэффициент наплавки, для электродов ОЗС-4 бн= 8,5 г/А·ч;

F - площадь поперечного сечения наплавляемого метала шва, см2.

Площадь поперечного сечения определяется как сумма площадей элементарных геометрических фигур, на которые разбивается сечение сварного шва.

При выполнении угловых швов сечение шва выглядит как прямоугольный равнобедренный треугольник с катетом, длина которого равна толщине металла.

F = b2/ 2 = 32 / 2 = 9/2 = 4,5 мм2 = 0,045 см2

Отсюда = (60 · 0,045 · 390 · 7,85) / (175 · 8,5) = 54 мин

Вспомогательное не перекрываемое время определяется по формуле:

,

где - время на переходы, мин.

Во время сварки сборки и сварки ограждения выполнялось шесть переходов. Время, затрачиваемое на один свободный переход, равно 1 мин, значит = 6 мин

- время на смену электродов, мин. Время на смену электрода при сварке в нижнем положении составляет 0,4 мин на один метр сварного шва, следовательно = 0,4·1,5= 1,6 мин

- время на установку, повороты и снятие конструкции, мин. Время на установку, повороты и снятие конструкции в нижнем положении составляет 0,5 мин на один поворот. При выполнении ремонта сварной узел поворачивался 4 раза, значит = 0,5·4 = 2 мин

- время на зачистку, мин. Время на зачистку одного метра шва составляет 20 мин, отсюда = 20·1,5= 52 мин

- время на осмотр и измерение, мин. Время на осмотр и измерение одного метра сварного шва равно 10 мин, то = 10·6,7=67 мин

Учитывая выше приведенное, получилось, что

= 6+15,6+2+78+31=117 мин

Полученные данные для основного и вспомогательного времени можно подставить в формулу для определения оперативного времени:

=67+117=184 мин

tп.з.- подготовительно-заключительное время, мин.

4.2 Расчет расхода сварочных материалов

Расход покрытых электродов, необходимых для сварки сборки и сварки ограждения определяется по формуле:

,

где - коэффициент расхода электродов, для ОЗС-4 составляет 1,6;

- масса наплавленного металла, которая определяется по формуле:

= F · l · г = 0,45 · 120,3 · 7,85 =406

Отсюда = 462· 1,9 = 900 гр= 0,9 кг

5. Охрана труда

5.1 Электробезопасность и пожарная безопасность

Электробезопасность. Поражение электрическим током происходит при соприкосновении человека с токоведущими частями оборудования. Сопротивление человеческого организма в зависимости от его состояния (утомляемость, влажность кожи, состояния здоровья) меняется в широких приделах от 1000 до 20000 Ом. Напряжение холостого хода источников питания дуги достигает 90В, а сжатой дуги - 200В в соответствии с законом Ома при неблагоприятном состоянии сварщика через него может пройти ток, близкий к предельному: I = R.

Для предупреждения возможного поражения электрическим током при выполнении электросварочных работ необходимо соблюдать основные правила:

Корпуса оборудования и аппаратуры, к которым подведен электрический ток, должны быть заземлены;

Все электрические провода, идущие от распределительных щитков и на рабочие места должны быть надежно изолированы и защищены от механических повреждений;

Запрещается использовать контур заземления, металлоконструкции зданий, а также трубы водяной и отопительной систем в качестве обратного провода сварочной цепи;

Запрещается установка сварочных трансформаторов над регулятором тока. Многопостовые сварочные агрегаты должны иметь автоматические выключатели, в общем, проводе сварочной цепи и предохранители на каждом проводе к сварочному посту.

Монтаж, ремонт электрооборудования и наблюдение за ним должны выполнять электромонтеры. Сварщикам категорически запрещается исправлять силовые электрические цепи.

При поражении электрическим током необходимо выключить ток первичной цепи освободить от его воздействия пострадавшего, обеспечить к нему доступ свежего воздуха, вызвать врача, а при необходимости до прихода врача сделать искусственное дыхание.

При касании телом незащищенных токоведущих частей сварочных выпрямителей (трансформаторов, преобразователей), электропроводов и другого оборудования под напряжением, возможно поражение электрическим током.

Безопасным для человека является ток менее 1мА, с возрастанием силы тока, опасность поражения увеличивается, Смертельным для человека является ток 0,1 А.

Для защиты сварщика от поражения электрического тока следует соблюдать следующие требования:

· Надежно заземлять корпус источника питания дуги и свариваемого изделия.

· Не использовать контур заземления для обратного провода.

· Надежно изолировать рукоятку электрододержателя.

· Работать в сухой и прочной спецодежде и рукавицах (ботинки не должны иметь в подошве металлических шипов).

· В случае отсутствия навесов прекращать работу во время дождя, снегопада.

· Не производить самому ремонт оборудования.

Пожарная безопасность. Причинами пожара при сварочных работах

Для подачи воды в установки пожаротушения используют специальные водопроводы. Пена представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей, содержащих пенообразующие вещества.

При тушении пожара газами и паром используют диоксид углерода, азот, дымовые газы.

При тушении керосина, бензина, нефти, горящих электрических проводов запрещается применять воду и пенные огнетушители. В этих случаях следует пользоваться, углекислотными или сухим огнетушителями.

5.2 Техника безопасности при выполнении работ

Требования безопасности перед началом работы. Перед началом работы электросварщик обязан:

а) предъявить руководителю удостоверение о проверке знаний безопасных методов работ;

б) надеть каску, спецодежду, спецобувь установленного образца (рисунок 5);

Рисунок 5 - Индивидуальные средства защиты сварщика

в) получить задание на выполнение работы у бригадира или руководителя.

После получения задания у бригадира или руководителя электросварщик обязан:

а) подготовить необходимые средства индивидуальной защиты (при выполнении потолочной сварки - асбестовые или брезентовые нарукавники; при работе лежа - тепловые подстилки; при производстве работ во влажных помещениях - диэлектрические перчатки, галоши или коврики; при сварке или резке цветных металлов и сплавов - шланговый противогаз);

б) проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности;

в) подготовить инструмент, оборудование и технологическую оснастку, необходимые при выполнении работ, проверить их исправность и соответствие требованиям безопасности;

г) в случае производства сварочных работ в закрытых помещениях или на территории действующего предприятия проверить выполнение требований пожарной взрывобезопасности и вентиляции в зоне работы.

3. Электросварщик не должен приступать к работе при следующих нарушениях требований безопасности:

а) отсутствия или неисправности защитного щитка, сварочных проводов, электрододержателя, а также средств индивидуальной защиты;

б) отсутствия или неисправности заземления корпуса сварочного трансформатора, вторичной обмотки, свариваемой детали и кожуха рубильника;

в) недостаточной освещенности, рабочих мест и подходов к ним;

г) отсутствия ограждений рабочих мест, расположенных на высоте 1,3м и более, и оборудованных систем доступа к ним;

д) отсутствия вытяжной вентиляции в случае работы в закрытых помещениях. Обнаруженные неисправности и нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ, а при невозможности сделать это электросварщик обязан сообщить о них бригадиру или руководителю.

Требования безопасности во время работы. Электросварщик обязан выполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:

а) место производства работ, а также нижерасположенные места должны быть освобождены от горючих материалов в радиусе не менее 5м, а от взрывоопасных материалов и установок - 10м;

б) при производстве электросварочных работ вне помещений (во время дождя или снегопада) над рабочим местом сварщика и местом нахождения сварочного аппарата должен быть установлен навес;

в) электросварочные работы на высоте должны выполняться с лесов и подмостей с ограждениями. Запрещается производить работы с приставных лестниц;

г) сварка должна осуществляться с применением двух проводов, один из которых присоединяется к электрододержателю, а другой (обратный) - к свариваемой детали. Запрещается использовать в качестве обратного провода сети заземления металлические конструкции зданий, технологическое оборудование, трубы санитарно-технических сетей (водопровод, газопровод);

д) сварочные провода должны соединяться способом горячей пайки, сварки или при помощи соединительных муфт с изолирующей оболочкой. Места соединений должны быть заизолированы; соединение сварочных проводов методом скрутки не допускается;

е) сварочные провода должны прокладывать так, чтобы их не могли повредить машины и механизмы. Запрещается прокладка проводов рядом с газосварочными шлангами и трубопроводами, расстояние между сварочным проводом и трубопроводом кислорода должно быть не менее 0,5м, а трубопроводом ацетилена и других горючих газов - 1м.

Перед сваркой электросварщик должен убедиться, что кромки свариваемого изделия и прилегающая к ним зона (20-30мм) очищены от ржавчины, шлака. При очистке необходимо пользоваться защитными очками. Свариваемые детали до начала сварки должны быть надежно закреплены.

Емкости, в которых находились горючие жидкости или кислоты, до начала электросварочных работ должны быть очищены, промыты, просушены с целью устранения опасной концентрации вредных веществ. Запрещается производить сварку на сосудах, находящихся под давлением. Сварку (резку) свежеокрашенных конструкций и деталей следует производить только после полного высыхания краски.

При выполнении электросварочных работ в закрытых емкостях или полостях конструкций электросварщик обязан соблюдать следующие требования безопасности:

а) работы необходимо осуществлять с применением предохранительного пояса с креплением его к веревке, другой конец которой должен держать страхующий снаружи емкости;

б) электросварочный аппарат должен иметь электроблокировку, обеспечивающий автоматическое отключение напряжения холостого хода или ограничение его до напряжения 12В с выдержкой времени не более 0,5 с;

в) сварщик при работе должен пользоваться диэлектрическими перчатками, галошами, ковриком, а также изолирующим шлемом.

При работе в одном месте нескольких электросварщиков их рабочие места необходимо ограждать светонепроницаемыми щитами из несгораемого материала. Запрещается одновременная работа электросварщика и газосварщика (газорезчика) внутри закрытой емкости или резервуара.

Во время перерывов в работе электросварщику запрещается оставлять на рабочем месте электрододержатель, находящийся под напряжением, сварочный аппарат необходимо отключать, а электрододержатель закреплять на специальной подставке или подвеске. Подключение и отключение сварочных аппаратов, а также их ремонт должны осуществляться электриками.

Заключение

Поставленная цель достигнута, выполнено описание разработки технологического процесса сварки металлического ограждения.

Выполнены поставленные задачи:

-изучена литература и другие информационные источники необходимые для выполнения данной работы;

- дана оценка современного состояния решаемой проблемы, основные и исходные данные для разработки письменной экзаменационной работы;

- представлен анализ сварной конструкции, подлежащей к изготовлению;

- разработаны требования, предъявляемые к сварной конструкции: подбор марки стали, его обработка, виды сварочных материалов, способы контроля изделия, сварных швов и механических испытаний конструкции;

- представлен расчет расхода материалов и расчета норм времени на сварочные работы; сварка дуговой металлический ограждение

- разработаны мероприятия по техники безопасности при изготовлении сварной конструкции при соблюдении правил электробезопасности и пожарной безопасности.

Литература

1. Акулов А.И. Сварка в машиностроении. - Москва: Машиностроение, 2002.

2. Блинов А.Н., Лялин К.В. «Сварка конструкции», Москва, 2003.

3. Винокурова В.А. «Сварка в машиностроении», Москва, 2001.

4. Горбатовский И.В. Сварка металлов. Справочник мастера и рабочего, Новосибирское книжное издательство, 1990.

5. Колчанов Л.А. Сварочное производство. Учебное пособие - Ростов н/Д: «Феникс», 2002.

6. Клыков Н.А., М.В. Шахматов, В.Н.Голиков, А.В. Пуйко Производство сварных конструкций: Учебное пособие - Челябинск, ЧГТУ, 1992.

7. Милютин В.С., Коротков В.А. Источники питания для сварки: Учебное пособие. - Челябинск: Металлургия Урала, 1999.

8. Николаев Г.А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. - М.: Машиностроение, 1978 - Т.1/ Под ред. Н.А. Ольшанского, 1978.

9. Патон Б.Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. - М.: Машиностроение, 1998.

10. Чебан В.А. Сварочные работы/Серия «Учебники, учебные пособия», - Ростов н/Д: Феникс, 2003.

11. Чернышов Г.Г. «Сварочное дело, сварка и резка металлов», Москва, 2007

Информационные ресурсы:

1. http://www.mastercity.ru/showthread.php?t=68314

2. http://forum.ostmetal.info/showthread.php?t=219398

3. http://www.forumhouse.ru/threads/13760/4

Приложение А

Классификация стали по технологической свариваемости

Отдельные марки сталей	Эквивалент углерода Сэ, %	Степень свариваемости	Характеристика свариваемости сталей
Ст2, Ст3, 08, 10, 20, 09Г2С, 16К, 10Г2С,15К	< 0,25	Хорошая, I группа	Свариваются любыми видами сварки без применения особых приемов подогрева, термической обработки, образуя соединения высокого качества
15ГС, 17ГС, 14ХГС, 20ГСЛ, 15ХМ, 16ГС, 17Г1С	0,25-0,35	Удовлетвори-тельная, II группа	Требуется строгое соблюдение режимов сварки и температурных условий, включая подогрев до 100- 150 ° С при сварке и послесварочную термическую обработку в отдельных случаях, а также применение специального сварочного материала
12Х1МФ, 20ХМФЛ, 15Х1М1Ф, 15Х1М1ФЛ, 12Х11В2МФ	0,35-0,45	Ограниченная, III группа	Требуется подогрев до 250- 300 ° С и последующий после сварки отпуск. Перед сваркой стали подвергают термической обработке. Склонны к образованию трещин при сварке без подогрева
40ХМФА и подобные	> 0,45	Плохая, IV группа	При сварке высокая склонность к появлению трещин в металле шва и околошовной зоне, несмотря на применение специальных технологических мер: подогрева, промежуточного отпуска и др. Качество сварных соединений пониженное

Приложение Б

Сварочный выпрямитель

Схема электродуговой сварки штучным электродом

Размещено на Allbest.ru