Существует более 80 технологий выполнения сварочных работ, с помощью которых специалисты и новички могут соединять любые материалы, начиная живыми тканями и заканчивая металлами. В различных сферах человеческой деятельности наиболее востребован процесс сварки металлов.
Процесс, в результате которого получаются неразъемные соединения металлических конструкций вследствие образования атомной связи, называется сварка металлов.
Сварка металлоконструкций осуществляется множеством способов, среди которых наиболее популярным считается метод контактной сварки, представленный в трех видах:
Описанные процессы позволяют выполнять соединения деталей под углом или встык. В первом случае стыковка осей происходит под углом друг к другу (нулевой угол, говорит о соединении внахлест, прямой – о тавровом соединении), во втором – соединяются торцовые части вдоль центральной оси изделия.
Термическая сварка гарантирует самый высокий показатель прочности угловых и стыковых соединений, не уступающий прочности основного металла.
Обычно усталостное разрушение соединения конструкций проходит не по линии сварного шва, а за пределами зоны стыка.
Подготовка металла под сварку – это один из основных этапов сварочного процесса при любом методе сварки. Тщательная подготовка изделий в итоге поможет получить качественный, прочный и надежный шов. В процессе подготовки металл необходимо очистить от красок, масел, влаги, загрязнений и окалины в зоне соединения.
Перечисленные элементы не дадут металлам смешаться в сварочной ванне и кристаллизоваться в прочное соединение. Дополнительное требование по очистке предъявляется к высоколегированным сталям: их необходимо начистить до блеска на протяжении 2-3 см от будущего шва.
Удалять загрязнение следует полностью со всей детали, чтобы при перестановке грязь не попала в зону шва. Все очистительные работы проводятся специальными инструментами сварщика.
Например, газовой горелкой можно продуть детали сжатым воздухом, и прожечь участки разделки шва. Вариант прекрасно подходит для металла имеющего толщину более 10 мм.
Очищенные элементы фиксируются в нужном положении, под определенным углом. Размещение проводится в зависимости от решаемых задач. Необходимо выдержать расстояние между поверхностями соединяемых изделий. Это будет способствовать образованию качественного шва.
Важным моментом подготовки металла к сварке является сборка деталей. Точность положения изделий влияет на качество сварки. Все элементы сборки фиксируются при помощи специальных крепежей (прихваток), которые постепенно убираются. Сборка элементов трубопровода предполагает применение нескольких длинных прихваток.
Технология сварки металлов включает разные варианты подготовки деталей к проведению сварочных работ. Производство сложных конструкций в промышленном монтаже требует предварительного выполнения следующих действий: разметка, наметка, резка, холодная гибка, штамповка, зачистка, правка, обработка кромок. Вальцы – устройство, состоящее из пары роликовых столов, служат для выправки проката: листового, профильного, полосового. Коррекция поверхностей выполняется в винтовом прессе.
Разметку и наметку на заводах и крупных промышленных предприятиях выполняют методом покрытия металла меловой краской на клеевой основе. Наметка – это обрисовка контура шаблонного изделия, выпускаемого определенными партиями. Наметку выполняют по шаблону, через который очерчивают с помощью специального инструмента фигуру металлического изделия, которое нужно получить в ходе процесса.
Чтобы сделать заготовку необходимо выполнить резку металла. Резка проводится путем механического воздействия при помощи пилы с газокислородным пламенем. Метод действенен для нарезки прямолинейных листов, толщина которых не превышает 20 мм. Когда возникает необходимость отрезать элемент из металлического листа неправильной формы, пользуются роликовыми ножницами, которые способны сделать криволинейный срез. Метод подходит для металла толщиной не более 6 мм, в остальных случаях применяют газокислородную резку.
Штамповку заготовок выполняют как в холодном, так и в горячем состоянии. Первый способ подходит для тонкого металла, толщина которого не превышает 8 мм. Второй метод (штамповка с предварительным подогревом), применяется для изделий, толщина которых варьируется от 8 до 10 мм.
После штамповки на кромке деталей образуются заусенцы, которые удаляются с помощью зачистки. Зачисткой пользуются и тогда, когда необходимо очистить поверхность кромок от окалины и шлака, появляющихся в результате кислородной резки. Мелкие детали зачищаются на стационарных устройствах, оснащенных наждачными кругами. Крупногабаритные конструкции зачищаются с помощью мобильных электрических или пневматических шлифовальных машинок.
Обработка кромок под сварку выполняется и на промышленных производствах. Для этого используют кромкострогальное оборудование или газокислородное пламя. Гибку металла выполняют при помощи роликовых гибочных станков.
Перед началом сварочных работ детали необходимо подвергнуть механической или химической обработке. Большой популярностью пользуется травление металлических изделий в кислотных или щелочных растворах.
Специалисты рекомендуют холодный металл сгибать на радиус, не превышающий 25 кратной толщине изделия. Если радиус будет больше положенного, то вряд ли получиться избежать надрыва волокон наружного слоя металла. Сгибание под большим радиусом невозможно без термического воздействия.
После гибки, соединяемые изделия, проходят обычный процесс очистки и подготовки металла к сварке.
stroitel5.ru
Содержание
Введение…………………………………...……………………….…..1
Подготовка металла под сварку…………………….……..………….4
Сборка деталей под сварку.……………………………………..….....7
Сборочно-сварочные приспособления………………………….........8
Основные требования безопасности труда…………………………10
Литература……………………………………………………….……13
Введение.
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений по средствам установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.
В 1802г. впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петров (1761-1834) открыл электрическую дугу и описал явление, происходящее в ней, а также указал на возможность ее практического применения.
В 1881г. русский изобретатель Н.Н. Бенардос (1842-1905) применил электрическую дугу для соединения и разъединение сталей. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока, В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактно-точечная сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.
В 1888г. русский инженер Н.Г. Славянов (1854-1997) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г. Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов положил начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Октябрьской революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х годов под руководством профессора В.П. Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлов, а несколько позже - сварку судов и ответственных конструкций.
Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надежных источников питания, обеспечивающих устойчивое горение дуги. Такое оборудование - сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным, магнитным рассеянием СТ-2 было изготовлено впервые в 1924 году ленинградским заводом "Электрик". В том же году, ученый В.П.Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН.
В 1928 году Д.А. Дульчевский изобрел автоматическую сварку под флюсом.
Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-х годов, когда коллективом института электросварки, АН УССР под руководством академика АН УССР Е.О. Патона был разработан промышленный способ, автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось в 1940 году. Позже был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом
В конце 40-х годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения (ЦНИИТМаш) и Института электросварки им. Е.О. Патона (ИЭС) разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе. Огромным достижением сварочной техники явилась разработка коллективом ИЭС с 1949 года электрошлаковой сварки, позволяющей сваривать металлы практически любой толщины.
Впервые в мире космонавтики К.С. Шониным и Б.Н. Кубасовым была произведена сварка в космосе (сварка в вакууме).
В 1932 году К.К. Хренов разработал подводную электрическую сварку металлов, покрыв электрод специальной обмазкой (добился устойчивости газового пузырька).
Авторы сварки в углекислом газе плавящимся электродом и электрошлаковой сварки - К.М. Новожилов, Г.З. Волошкевич, К.В.Любавский удостоены Ленинской премии.
В последние годы в стране стали применяться: сварка ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная, диффузионная, колодная сварка, сварка трением и т.д.
Большой вклад в развитие сварки внесли ученые : В.П Вологдин, В.П. Никитин, Д.А Дульчевский, Е.О. Патон, а также коллективы: ИЭС им. Е.О. Патона, ЦНИИТМаш, Московского Высшего технического училища (МВТУ)" им. Н.Баумана, Всесоюзного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института электросварочного оборудования (ВНИИЭСО), Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института автогенного машиностроения (ВНИИавтогенмаш) и др.
В промышленности Республики Беларусь эффективно применяются современные сварочные технологии. На многих предприятиях широко используется 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 соединений.
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 году в составе НПО порошковой металлургии создан Научно-исследовательский и конструкторско-технологический Институт сварки и защитных покрытий (НИИ СП). 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 Беларусии 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, 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.
Сварка во многих случаях заменила такие трудоемкие процессы изготовления конструкций, как клепка, литье, соединение на резьбе, ковка.
Преимущества сварки над этими процессами:
- экономия металла - 10...30% и более в зависимости от сложности конструкции;
- сокращение сроков работы и уменьшение стоимости изготовленных конструкций;
- возможность механизации и автоматизации сварочного производства;
- возможность использования наплавки для восстановления изношенных деталей;
- герметичность сварочных соединений выше, чем клепаных и резьбовых;
- уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих.
Подготовка металла под сварку.
Если металл, идущий на изготовление сварных конструкций, загрязнен или деформирован, то его нужно предварительно очистить и выправить. Очистка может производиться ручными и механическими проволочными щетками, пескоструем, пламенем специальной горелки, промывкой горячей водой или раствором щелочи, травлением в растворах различных кислот и другими способами.
Для правки металла применяются специальные станки. Например, листы выправляются пропусканием их через листоправильные вальцы, имеющие от 5 до 11 правильных валков. Чем меньше толщина выправляемого листа, тем большее количество валков должен иметь листоправильный станок.
Рис. Листоправильный станок
Уголки правят на углоправильных вальцах.
Рис. Углоправильный станок
Правка швеллерного и двутаврового профиля производится с помощью правильно-гибочных прессов.
Рис. правильно-гибочный пресс
При очень малых объемах производства и отсутствии правильного оборудования иногда приходится прибегать и к ручной правке металла на правильной плите.
После правки металл подвергается разметке, при которой на нем мелом, кернами и чертилкой наносятся размеры заготовки детали, подвергаемой затем сварке. При серийном производстве однотипных изделий для разметки широко применяются шаблоны из картона, фанеры или тонколистового металла, соответствующие по своей форме и размерам заготовляемой детали.
Режут металл на гильотинных и дисковых ножницах, дисковых пилах и прессах или ручными газокислородными резаками и машинами для газокислородной резки. Механическая резка применяется обычно для металла толщиной до 10—12 мм, а в отдельных случаях —до 25—30 мм. Более толстый металл, а также детали сложной формы, как правило, режут с помощью газокислородной резки.
Перед сваркой кромки деталей, если это является необходимым, подвергают обрезке, скосу и очистке. Скос кромок выполняется в соответствии с типом сварного соединения. Для получения ровной и чистой поверхности кромок их прострагивают на кромкострогальных станках, длина строгания на которых достигает нескольких метров.
На многих заводах громоздкие и дорогие кромкострогальные станки заменяют специальными машинами для кислородной резки, обеспечивающими чистую поверхность разреза, необходимую точность и высокую производительность резки.
Машинная кислородная резка является распространенным способом подготовки кромок листов под сварку, особенно при большой толщине свариваемого металла (деталей станин, листов, котельных барабанов и др.). Машинная кислородная резка должна применяться во всех случаях, когда это допустимо по техническим условиям на изготовление данного изделия. Для ускорения процесс резки и скоса кромок выполняют одновременно несколькими резаками, установленными на одной машине под соответствующими углами наклона.
Нельзя сваривать детали, кромки которых покрыты ржавчиной, маслом, краской и другими загрязнениями, так как это ухудшает условия горения дуги, вызывает пористость наплавленного металла и понижает прочность сварного соединения.
От загрязнений кромки очищают проволочными щетками, наждачным камнем, пескоструем, травлением. Для механической очистки применяют ручные переносные машинки с гибким валом, на конце которого укрепляется проволочная щетка или наждачный камень. Другой конец вала соединяется с электродвигателем, смонтированным на легкой передвижной тележке.
На кромках не должно быть зарезов глубиной более 1,5 мм, прямолинейность кромок должна быть проверена с помощью рейки ч измерительной линейки, а углы скоса кромок — шаблонами.
Литые заготовки перед сваркой должны быть тщательно очищены от остатков формовочной земли, а имеющаяся на поверхности литейная корка — снята наждачным камнем в тех местах, где будут накладываться сварные швы.
При изготовлении различных резервуаров, котлов и сосудов из листового металла последний подвергается вальцовке и штамповке. Для вальцовки применяются гибочные вальцы, а для штамповки — механические и гидравлические прессы. Гибке и вальцовке может подвергаться также и профильный прокат металла — полосы, уголки, швеллеры, двутавры и трубы. В зависимости от толщины и требуемой формы заготовки вальцовка и гибка металла производятся в холодном или горячем состоянии.
Сборка деталей под сварку.
Предварительно заготовленные и подготовленные к сварке детали затем поступают на сборку отдельных узлов и изделий в целом.
Сборка является весьма ответственной операцией в общем технологическом процессе изготовления сварных конструкций. При сборке важно обеспечивать требуемую точность пригонки и совпадения кромок свариваемых элементов.
Сварные конструкции собирают различными способами. В некоторых случаях собирают всю конструкцию, а затем ее сваривают. Но при этом цикл сварочных работ удлиняется, а сварка собранной конструкции в ряде случаев бывает затруднена, так как сварщикам не всегда приходится выполнять швы в наиболее удобном для сварки положении.
Поэтому широко распространен способ сборки и сварки крупных конструкций из предварительно сваренных узлов. В этом случае процесс изготовления ускоряется и улучшается качество выполнения сварочных работ, так как сварку узлов осуществляют в приспособлениях. Данный способ применяется при изготовлении, например, судов, вагонов, цистерн и резервуаров, мостов, каркасов зданий и др.
Использование приспособлений обеспечивает точность взаимного расположения собираемых и свариваемых частей, облегчает трудоемкость сборочных работ, сокращает продолжительность процесса сборки, облегчает труд сварщика при установке, прихватке и поворотах изделия. Некоторые приспособления препятствуют короблению деталей при сварке, так как обеспечивают жесткое закрепление свариваемых частей.
Точность сборки изделий под сварку зависит от их конструкции и назначения, а также способа сварки. Обычно она указывается на чертежах и в технических условиях на изготовление изделия.
Для проверки точности сборки деталей под сварку используются шаблоны, измерительные линейки и щупы, а также универсальные измерители швов.
yaneuch.ru
Правильность и тщательность подготовки металла под сварку определяет качество соединений двух или более металлических изделий во время нее. Существует несколько разновидностей металла, каждая из которых требует индивидуального подхода. Этот процесс включает в себя несколько этапов, которые сырье должно обязательно пройти, перед тем как отправиться на сварку.
Ряд действий, которые предстоит выполнить для подготовки металла под сварку:
Правила подготовки включают устранение любых неровностей, кривизны или других дефектов на поверхности посредством правки. Особенность процедуры заключается в оказываемом на материал давлении, производимом при помощи пресса или вручную (удары молотком).
Интересно, что правке подвергаются и черные, и цветные металлы.
Так в чем же отличия между ручной и машинной правкой?
При ручной изделие (деталь) помещают на стальную или чугунную правильную плиту/наковальню и производят удары молотком.
Обрабатывая металлы механическим способом, удается получить идеально правильные предметы на специальных машинах и верстаках.
Правка металла может быть как холодной, так и горячей.
К начальному этапу подготовки металла под сварку относят и гибку материала. Этот вид работ относится к слесарным. Во время проведения процедуры заготовку изгибают, следуя заданному углу и радиусу, до тех пор, пока она не достигнет необходимой формы.
При ручной гибке используют станок и пресс. Производят ее на глаз, по разметкам, шаблонам, образцам.
Соблюдение технологической последовательности выполнения подготовки металла под сварку позволит в результате получить швы, отличающиеся прочностью и надежностью.
Важно! Чтобы избежать возможных дефектов, изделия из металла подвергают тщательной очистке от следов жира и ржавчины.
Соприкасаясь с воздухом, металл вступает в химическую реакцию с кислородом, образуя окислы. Вследствие этого образуется ржавчина, формируются другие загрязнения, которые ведут к образованию разнохарактерных дефектов шва сварки.
Важно! Следите, чтобы в процессе обработки металла на его поверхность не попадали масло, окалина, влага. Это крайне нежелательно.
Выделяют два способа очистки, которые проводятся на этапе подготовки металла под сварку:
1. Механический. Очищая поверхность таким способом, используют специальные зачищающие машинки или наждачную бумагу. Если требуется достигнуть шероховатой поверхности, то металл поддают гидроабразивной обработке, посредством которой на поверхности создается микрорельеф, способствующий образованию еще более прочного шва в процессе сварочной работы.
2. Химический. Поверхность металла очищают, окунув его в специальный химический раствор.
Начальный этап работы с материалом – подготовка поверхности металла под сварку. После этого приступают к разметке. Проводя наметку, на листе металла обрисовывают контуры деталей с пометками. Здесь показывают места сгибов, центры отверстий и другие тонкости будущих элементов конструкции. Справившись с такой работой, переходят к рубке или резке металла – этапу, на котором необходимо быть предельно внимательным и аккуратным. Даже малейшая погрешность может привести к браку готовых изделий.
Когда разметочные линии уже нанесены, работу продолжают с применением кернера – специальной машинки, которая делает небольшие углубления на поверхности листа. Так следы наметок сохранятся в процессе дальнейшей обработки материала.
Важно! Выполняя разметку деталей из нержавеющей стали, специалисты рекомендуют использовать кернер.
В результате проведения подготовки металла под сварку с выполнением слесарных операций определяется конфигурация будущих деталей конструкции. Проводя разметку или наметку, поверхность металлического листа предварительно грунтуют. "Какая разница между этими понятиями?" - спросите вы. Разметка имеет прямое отношение к индивидуальному производству, наметка – к промышленному изготовлению деталей. Чтобы произвести партию идентичных деталей, для разметки используют специально подготовленный шаблон, который изготовляют из фанеры или тонкого листа металла. Процедура применения лекала при разметке получила название наметки.
Производя подготовку и сборку металла под сварку, сначала снимают поверхностный слой металла – фаску. Для этого пользуются кромкострогательным станком или специальным газорезательным автоматом. Иногда рубку производят собственноручно, применяя зубило ручное или пневматическое.
Линии кромок, по которым будут рубить металл в дальнейшем, прокладывают при помощи никерного разметчика, они выглядят как две параллельные линии. По внутренней определяют верхнее ребро фаски, внешняя проходит в нижней части фаски. Если риски предварительно не наносились, то мастер использует при рубке линейку.
Чтобы при проведении процедуры не ошибиться, относитесь к работе с большим вниманием и следите за силой нажатия инструмента во время проведения линии.
Выполняя рубку фаски, края листов надежно закрепляют. Те из листов, которые не установлены на место, подвергают обрубке прямо на стеллаже или после размещения на полу, но даже в таком случае материал прочно зажимают, чтобы листы не двигались во время удара.
Эта механическая операция проводится в том случае, когда существует необходимость получить прямолинейный рез. В основном процедуру проводят с применением ножниц, если требуется получить прямолинейный разрез, а металлические листы не превышают 20 мм в толщину.
В условиях производства устанавливают специальную ферму – гильотинные ножницы с длиной ножей 1-3 м или пресс-ножи с лезвиями до 70 см в длину.
Листы толщиной меньше 6 мм по прямым или изогнутым линиям разрезают роликовыми ножницами посредством газокислородной или плазменно-дуговой резки. Такая методика разделения деталей приемлема для работы и с легированной сталью, и с цветными металлами. В отношении них можно использовать газофлюсовую резку, а холодная резка стержней, независимо от диаметра, производится при помощи круглых зубчатых или фрикционных пил.
Прихватка – последний из этапов, который подразумевает подготовка металла под сварку. Требования и особенности работы с металлическими изделиями требуют применения методики наиболее эффективного способа фиксации размещенных деталей по отношению друг к другу.
Сварочная прихватка – короткий сварной шов.
Использование прихватки позволяет:
Предварительно собранные в единую конструкцию детали прихватывают точечной сваркой. Для этого используются стационарные аппараты для сварки и специальные зажимы. Применение прищепок позволяет достичь высокой точности при предварительной сборке системы, состоящей из нескольких элементов. Хорошо, что такой метод позволяет корректировать расстояние «между» или положение деталей перед подготовкой металла под сварку и сборкой конструкции. Проводят процедуру вручную или при помощи автоматизированных систем.
Важно! Ручная обработка основана на сделанных перед сборкой наметках, в местах которых в дальнейшем будут производиться прихватки.
От того, насколько правильно выполнены прихватки, зависит надежность и удобство в эксплуатации будущего изделия.
Качество прихваток зависит от нескольких факторов. Выполняя работы по металлу, обращайте внимание на такие детали:
Производя работы при помощи автоматической сварки, прихватки располагают по отношению к первому проходу с противоположной стороны. Бывают случаи, когда в силу технических характеристик приходится расставлять их сбоку первого прохода. Проделывая такую операцию, важно соблюдать количество прихваток, чтобы не переусердствовать.
Перед тем как приступить к сварочным работам, обратите внимание на внешний вид выполненных на предыдущем этапе прихваток. Их тоже нужно подготовить к окончательной сварке: очистить от шлаков и застигших брызг металла, зачистить – сделать место прихватки гладким и практически ровным.
Работа с металлом - трудоемкий и энергозатратный процесс. Занимаясь работой, связанной с изготовлением стальных металлических конструкций, придется потрудиться. Для того чтобы достичь результативности в изготовлении металлических деталей, элементы конструкций необходимо не просто сварить, соединив в одно целое, но и предварительно подготовить, что вы уже и так поняли, прочитав статью.
fb.ru
Прежде, чем приступить к свариванию металлических изделий, необходимо их подготовить. Непосредственно подготовка металла под сварку состоит из нескольких этапов. Вначале металл подвергается правке, затем осуществляется разметка и резка изделия, его зачистка и подогрев. На заключительной стадии производятся гибка и обработка кромок. Эти процедуры необходимы для того, чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции.
Стоит помнить: ржавчина, частички металла, прочие элементы, оставшиеся на поверхности, препятствуют качественной сварке.
Поэтому важна правильная подготовка деталей к сварке, которая позволяет улучшить свариваемость. Количество процедур, которые необходимо выполнить при подготовке деталей под сварку, может различаться в зависимости от конкретной ситуации – степени загрязненности, деформации заготовок, объема работ и прочее. При этом все этапы подготовки регулируются согласно ГОСТ 5264-80.
Содержание статьи
Металлические заготовки при транспортировке или по иной причине могут деформироваться. В этом случае возникают сложности с их стыковкой в области сваривания, что приводит к снижению качества сварного шва.
Поэтому подготовительно выполняется правка изделия. В зависимости от размеров заготовок и сложности искривленных участков применяется холодная или горячая правка. Она выполняется вручную или специальными приспособлениями. Плиты из чугуна и стали вручную исправляют молотком или кувалдой. При необходимости создать большее давление применяется ручной пресс. Он представляет собой винтовой аппарат с двумя плитами, между которыми укладывают детали с деформированными участками, и выправляют их под высоким давлением.
Если вручную исправить деформацию невозможно, используются специальные приспособления – в частности, листоплавильные станки или прессы различных типов. Данные устройства работают на электродвигателях, вырабатывающих необходимую для работы мощность, для передачи которой используются редукторы. Таким образом удается увеличить давление на искривленные участки.
Подготовка деталей под сварку включает в себя такой важный этап, как разметка заготовок. Необходимость его выполнения связана с несовпадением размеров профилей с параметрами деталей, которые будут использованы в конструкции. Поэтому профиль необходимо подрезать. А перед этим – разметить, задав необходимые размеры.
Выделяют несколько способов разметки: ручная, оптическая, мерная резка. При ручной разметке используются простые инструменты для измерений – например, линейка или штангенциркуль. Если размечается небольшая партия однотипных заготовок, применяются изготовленные из алюминия или профилируемых листов шаблоны. Ручной способ отличается трудоемкостью и низкой скоростью выполнения работы.
При оптическом способе нанесения разметки применяются разметно-маркировочные машины. Их преимущество заключается в высокой скорости – до 10 метров в минуту. Чтобы разметить заготовку, необходимо запрограммировать аппарат под установленные параметры. Для нанесения разметки в данных устройствах используется пневматический крен.
Технология мерной резки не предполагает нанесение разметки на профили – в этом случае в специальные машины закладывается программа с указанием конфигурации и размеров заготовок. В результате аппарат сразу режет изделие под заданную форму.
Это один из важнейших этапов, который предполагает подготовку металла под сварку, поскольку иначе не получится добиться нужного размера заготовок. Выделяют механическую и термическую резку. При механической резке используются ручные и механические инструменты.
Процесс термической резки представляет собой плавление металла по предварительно нанесенным отметкам. Этот тип работ также может быть ручным и автоматизированным. Для выполнении операции применяются кислородный резак, дуговая сварка, плазматрон. Также термическая резка осуществляется с применением станков, аппаратов, работающих в полу- или в автоматическом режиме.
Стоит отметить, что термическая резка – это универсальная технология, которая позволяет разрезать изделия в различных направлениях, как прямолинейно, так и криволинейно.
Сварочные работы необходимо проводить на предварительно подготовленных поверхностях – очищенных от механических загрязнений, и химических пленок. Присутствие даже небольших частичек загрязнений может привести к растрескиванию конструкции, пористости, напряжению в металле. В результате сварное соединение утрачивает свои качественные 
характеристики.
Не стоит забывать об оксидной пленке, которая образуется на поверхности металлов при их контакте с воздухом. Она является жаростойкой, препятствует качественной сварке. Удалить ее можно как болгаркой, так и вручную, щеткой из металла.
На производстве детали зачищаются пескоструйными и дробеструйными аппаратами. Также производится химическая чистка – путем погружения изделий на определенное время в ванну с химическими реагентами. Этот тип очистки в основном используется при подготовке деталей из цветных металлов, а черные, стальные заготовки зачищаются вручную.
Кромки заготовок, особенно большой толщины, предварительно необходимо зачистить и придать им нужную геометрическую форму. Выделяют плоские, V-образные и Х-образные кромки. Плоские кромки используются при соединении тонких изделий, вторые два вида – при стыковке толстых заготовок.
Важно: кромки не обрабатываются, если толщина детали не более 3 мм.
Подготовка кромок под сварку состоит из обработки ширины зазора, угла разделки, регулировки длины откоса. При подготовке кромок под сварку труб различной толщины их обработка особенно актуальна – в противном случае металл не провариться. Поэтому важно подобрать правильный скос, благодаря которому переход между деталями будет плавным. А это снимет напряжение нагрузки во время использования готового изделия.
Для подрезки кромок при подготовке труб к сварке холодным способом используются станки или ручные инструменты. Термический способ предполагает использование горелок – ручных или автоматических.
Холодная подготовка металла к сварке считается более качественной. В этом случае в разы повышается точность сборки конечного изделия. А после термической обработки фаски зачастую нужно довести до правильных размеров и формы, особенно когда осуществляется подготовка труб под сварку.
Сборка под сварку – это заключительный этап подготовки. В этом случае отдельные детали фиксируются, чтобы они после сварки остались в нужном положении. Зачастую недостаточно просто расположить их рядом или зафиксировать специальным устройством – необходимо выполнить точечную приварку двух деталей. Это обеспечивает надежность конструкции и сохраняет ее форму. Такую заготовку можно расположить так, чтобы было удобно сделать горизонтальный шов.
К сборке изделий предъявляются следующие требования:
Сборка осуществляется после того, как полностью завершена подготовка поверхности металла под сварку. К местам соединения деталей нужно обеспечить свободный доступ. Все заготовки должны быть надежно скреплены, чтобы избежать деформации при сварке.
Подготовка труб к сварке требует ответственного отношения. Так, трубы, изготовленные из низколегированной и углеродистой стали обрабатываются только вручную холодным способом. Марка стали влияет на глубину снятия металла. При подготовке труб к сварке нужно обязательно проверять толщину стенок: по всей окружности торцов в месте соединения она должна быть одинаковой. А сами торцы – перпендикулярными.
После того, как изделия подготовлены, можно переходить к сварочным работам. Для этого может использоваться полуавтоматический инвертор. И подготовка к работе сварочного полуавтомата – не менее важный аспект работы. Необходимо выставить силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, расход защитного газа.
Таким образом, подготовка металла под сварку – один из важнейших этапов работы. Времени она занимает много, однако при соблюдении всех правил гарантирует высокое качество конечного результата.
Подробнее с подготовкой металла можно ознакомиться на видео:
[Всего голосов: 0 Средний: 0/5]
svarkaed.ru
ВВЕДЕНИЕ
Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии.
Способ получения неразъемных соединений деталей путем сварки и пайки стал известен людям в глубокой древности. История не сохранила нам имен первых сварщиков. Об их искусстве мы можем судить лишь по раскопкам археологов и гипотезам ученых. В египетских пирамидах были найдены золотые изделия, которые имели паяные оловом соединения, а при раскопках Помпеи обнаружены свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом.
Мысль о возможности практического применения «электрических искр» для плавления металлов впервые высказал в 1753 году академик Российской Академии Наук Г.Р. Рихман при исследовании атмосферного электричества.
Но быстрое развитие сварки началось только в конце XIX в.
В 1802 году профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области её применения.
В 1882 году Н.Н. Бернардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 году Н.Г. Славянов – металлическимэлектродом. Они же и изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности предложили устройство для механизированной подачи сварочной проволоки в электрическую дугу, использовали дроблёное стекло в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздействия воздуха и других факторов.
Широкое развитие сварки и её использование в промышленности началось в 30-е годы 20-го столетия. В Советском Союзе впервые в мире были изобретены многие новые виды и высокопроизводительные способы сварки: подводная; в космосе; электрошлаковая;
в среде углекислого газа; диффузорная; сварка трением; сварка живых биологических тканей и др.
Выдающийся вклад в разработку теоретических основ сварки и её промышленное использование внесли учёные В.П. Вологодин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон, Б.Е. Патон и др.
В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).
К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).
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.
При производстве сварных изделий важную роль имеет контроль качества сварочных соединений. Для контроля качества сварки применяют различные разрушающие и неразрушающие испытания.
Методы неразрушающего контроля позволяют выявить 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, комплексной механизацией, включающей механизацию подготовительных, сварочных, сборочных, отдельных вспомогательных и контрольных операций.
Выбор, краткое описание и подготовка оборудования рабочего места сварщика, спецодежда
Сварочный пост– рабочее место сварщика, укомплектованное оборудованием для выполнения сварочных работ: источником питания; электрододержателем; защитным щитком; приспособлениями для сборки и сварки; вспомогательными инструментами.
Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными.
Стационарные посты располагают в цехе, преимущественно в отдельных сварочных кабинах, в которых сваривают изделия небольших размеров. Стенки кабин могут быть изготовлены из тонкого металла, фанеры, брезента, пропитанных огнестойким раствором. Пол кабины должен быть выложен из огнестойкого материала. Стены выкрашены в светло-серый цвет, поглощающий ультрафиолетовое излучение. Освещенность кабины – не менее 80 люкс. Кабину оборудуют местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч. детали сваривают на рабочем столе высотой 0,5 – 0,7 м. Если выполняются однотипные работы, то стол заменяют манипулятором или другим приспособлением, на котором изделие собирают и сваривают в удобном для сварщика положении.
В зависимости от свариваемых материалов и применяемых электродов для ручной дуговой сварки применяют источники переменного или постоянного тока с крутопадающей характеристикой. В кабине устанавливают рубильник или магнитный пускатель для включения источника сварочного тока.
Передвижные посты, как правило, применяют при монтаже крупногабаритных изделий (трубопроводов, металлоконструкций и т. д.) и ремонтных работах. При этом часто используют переносные источники питания. Для защиты рабочих от излучения дуги ставят щиты. Для защиты от осадков используют навесы, а на монтаже – передвижные машинные залы.
К инструментам и принадлежностям электросварщика относятся электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щётка, металлические клейма для маркировки сварных швов и ящик или сумка для хранения и переноски электродов и инструмента.
Электрододержатель — один из основных инструментов электросварщика, от которого во многом зависят производительность и безопасные условия труда. Электрододержатель должен удовлетворять следующим требованиям: быть лёгким (не более 0,5 кг) и удобным в обращении; иметь надёжную изоляцию; не нагреваться при работе и обеспечивать наиболее полное расплавление электрода; обеспечивать быстрое и надёжное закрепление электрода в удобном для сварки положении; его зажимное устройство должно действовать без больших усилий как при закрепление электрода, так и при его смене; присоединение сварочного провода к стержню держателя должно быть прочным и обеспечивать надёжный контакт. Для ручной дуговой сварки существует несколько типов электрододержателей. В некоторых из них для безопасной работы сварщика предусмотрено либо ручное, либо автоматическое отключение тока в момент прекращения процесса сварки. Один из таких электрододержателей показан на рисунке 8.
/>
При ввинчивании стержня 9 в трубку до соприкосновения его с контактом, электрическая цепь от провода до цилиндрического контакта 4 замыкается. При одном-двух поворотах цилиндрической рукоятки стержень 6 вывинчивается из трубки 3 и образует зазор между ним и контактом 10, в результате чего электрическая цепь размыкается.
Щитки и маски (рис.2) применяются для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла. Их изготовляют из лёгкого токонепроводящего материала (фибра, спецфанера). Масса щитка или маски не должна превышать 0,6 кг. За процессом сварки наблюдают через специальные стёкла. Тёмные стёкла — светофильтры марки Э-1 применяют при величине тока до 70А, Э-2 – при величине тока до 200А, Э-3 — при величине тока 400А и Э-4 — при величине тока больше 400А. Для предохранения от брызг металла светофильтры марки ТС-3 закрывают прозрачным стеклом. Для работы в монтажных условиях лучше применять каску-маску, которая также надёжно защищает голову и удобна в эксплуатации как в летнее, так и зимнее время.
/>
Рис. 2. Маска сварщика
Сварочные провода. Ток от силовой сети подводится к сварочным аппаратам по проводам марки КРПТ. От сварочных аппаратов к рабочим местам сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АПР, или ПРГД с резиновой изоляцией. К электрододержателю должен быть подключен гибкий медный провод марки ПРГД длиной не менее 3 м.
Для соединения сварочных проводов применяют специальные муфты (рис.10). Сечение сварочного кабеля, присоединяющего источник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины сварочного тока: при токе до 240А — 25 мм2; до 300А — 35 мм2, до 400А — 50 мм2, до 500А — 70 мм2. Гибкий (медный) кабель используют на напряжение до 220 В. В случае использования негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не менее 1,5-3м должен быть обязательно гибким. Общая длина сварочного кабеля должна быть не более 30-40м, так как при более длинном кабеле ухудшается процесс сварки из-за падения напряжения в сварочной цепи.
/>
Рис. 3. Соединитель МС-2 сварочного провода:
1-резиновая изоляция; 2- гайка; 3,4 – вставки; 5- конус
Для подсоединения сварочного кабеля к источнику питания используют специальный концевой соединитель заводского изготовления или приваренную к кабелю клемму. Сращивание коротких кусков кабеля осуществляют соединителями заводского изготовления (рис.10) МС-2, предназначенными для соединения кабелей сечением 35, 50 и 70 мм2
Вспомогательный инструмент — в процессе работы сварщик пользуется инструментами для зачистки кромок от ржавчины и других загрязнений, а также для вырубки дефектов и зачистки швов от шлака. Для этого применяют металлическую проволочную щётку, зубило, молоток, комбинированное зубило с рукояткой, имеющее один заострённый конец, а другой конец в виде обычного зубила. Такая форма зубила удобна для очистки от шлака отдельных слоёв многослойного шва. Иногда применяют комбинированное зубило-щётку, но оно менее удобно, так как не имеет заострённого конца. У сварщика должно быть личное клеймо для клеймения выполненных швов.
--PAGE_BREAK--Для измерения разделки кромок, зазора между стыками и сварных швов используют набор шаблонов ШС-2. Шаблоны позволяют контролировать угол скоса кромок, размер притупления, качество сборки под сварку, размер деплонации (превышение одной кромки над другой) стыковых швов и величину зазора в стыковых и тавровых соединениях. В готовых сварных швах могут быть проверены высота выпуклости стыкового и углового шва, ширина шва, величина катета углового шва.
Для работы сварщику необходимо иметь набор инструментов, включающий инструмент для зачистки (проволочную щётку, зубило, молоток), разводной ключ, шаблоны и д.р. Имеются наборы инструмента ЭНИ-300, КИ-315 и КИ-500, куда входят кроме перечисленного инструмента электрододержатель, приспособления для соединения кусков сварочного кабеля и для заземления, пассатижи и другие инструменты и приспособления. Весь этот комплект размещён в инструментальном ящике с ручкой и переносится по мере необходимости с одного поста на другой. Такой комплект каждому сварщику желательно иметь, однако есть инструменты, без которых сварщик вообще не должен работать: стальная проволочная щётка, зубило, молоток, зубило с рукояткой, имеющие один заострённый конец и другой, заточенный как зубило, пассатижи.
Спецодежда электросварщика. Спецодежда (куртка и брюки или комбинезон, а также рукавицы) изготовляются из плотного брезента, сукна, асбестовой ткани и других материалов. Спецодежда выдаётся бесплатно в соответствии с нормами и сроками носки. Брюки носят навыпуск, а куртку — не заправляют в брюки. Чтобы избежать попадания расплавленного металла, карманы куртки должны закрываться клапанами, куртка должна застёгиваться на все пуговицы. В резиновой спецодежде, обуви и перчатках, за исключением особенно сложных условий, работать нельзя, так как брызги металла прожигают резину. Головной убор должен быть без козырька, а обувь — на резиновой подошве. В холодное время года разрешается надевать валенки.
Подготовка металла (деталей) к сварке
Металл, идущий на изготовление сварных конструкций, предварительно очищают и выправляют.
Очистка должна производиться до сборки узла. В месте сварки кромки тщательно очищают от ржавчины, масла, влаги, окалины, загрязнений, наличие которых приводит к образованию пор и других дефектов. Особенно следует обратить внимание на зачистку в зазоре между кромками. Если в зазор уже собранного узла попали загрязнения, его следует тщательно продуть сжатым воздухом или прожечь пламенем горелки.
Очистка производится ручными и механическими проволочными щетками, иглофрезами, гидропескоструйным и дробеметным способами, пламенем многофакельной горелки, абразивными кругами, травлением в растворах кислот и щелочей, промывкой растворителями.
В крупных цехах для очистки стальных листов после их правки применяют поточный струйный метод последовательной обработки листов 15%-ным раствором ингибированной соляной кислоты при 40-45°С, промывку водой и нейтрализацию 3-5%-ным раствором кальцинированной соды, промывку и обработку 10%-ным пассивирующим раствором специального состава. Скорость перемещения листа в потоке — 0,5 м/сек.
Перед сваркой кромки деталей, если это предусмотрено чертежами, подвергают обрезке, скосу и очистке.
Для обеспечения качественного провара и формирования сварного шва выполняют подготовку кромок под сварку (рис. 4, а). Элементами геометрической формы подготовки кромок под сварку являются: угол разделки кромок α, угол скоса одной кромки β, зазор между стыкуемыми кромками е и притупление с. Существующие способы ручной дуговой сварки позволяют сваривать без разделки кромок металл ограниченной толщины — до 6 мм. Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки для доступа сварочной дуги вглубь соединения и полного проплавления кромок на всю толщину.
Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется от (45 ± 2) до (12 ± 2)°. От типаи величины разделки кромок зависят количество дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6—1,7 раза.
Притупление с обычно составляет (2 ± 1) мм. Его назначение — обеспечить правильное формирование шва предотвратить прожоги в корне шва.
Зазор е обычно равен 1—2 мм. Наличие зазора необходимо для провара корня шва.
Элементами геометрической формы стыкового шва являются ширина шва b, глубина провара h, выпуклость (вогнутость) шва q(рис. 4, б). Элементом формы углового шва является катет К.
/>
Рис. 4. Стыковое сварное соединение: а — подготовка под сварку; б — элементы сварного соединения;
Скос кромок выполняется в соответствии с типом сварного соединения. Для получения ровной и чистой поверхности кромок их иногда обрабатывают на кромкострогальных и торцефрезерных станках, длина обработки на которых может достигать нескольких метров.
Механической обработкой кромок на станках удаляют зону наклепа металла, образовавшуюся при обрезке кромок ножницами, зону термического влияния резки некоторых легированных сталей, повышают точность заготовок и устраняют деформации после кислородной резки, а также придают чашеобразную форму кромкам толстого металла (свыше 30 мм).
На кромках не должно быть зарезов глубиной более 1,5 мм.
Для сварки листов толщиной 8 мм применяю V-образную разделку кромок, угол разделки одной кромки 45°, притупление – 2 мм.
Сборка деталей под сварку
Более 30 % общей трудоёмкости изготовления сварных деталей и узлов составляют затраты труда на сборку деталей под сварку.
Сборка деталей под сварку выполняется с целью установления взаимного пространственного положения элементов сварных конструкций. Для уменьшения времени сборки, а также повышения её точности применяют различные приспособления: установочные детали, прижимные механизмы, стенды, кондукторы и др.
Сборку деталей под сварку выполняют несколькими способами. Наиболее рационален метод секционной сборки, предусматривающий сборку и сварку отдельных узлов, из которых состоит конструкция, а затем сборку и сварку всей конструкции.
При изготовлении сварных конструкций широко используют так называемый метод общей сборки сварной конструкции. Он заключается в том, что вначале всю конструкцию собирают из отдельных заготовленных элементов, а затем её сваривают. Если это не удается, то детали последовательно присоединяют к уже сваренной конструкции.
Сварные узлы и конструкции часто собирают на сварочных прихватках. Прихватки представляют собой короткие сварные швы (15-50 мм в зависимости от толщины свариваемых элементов и длины шва). Для фиксации взаимного положения подлежащих сварке деталей сечение прихваточного шва должно составлять примерно 1/3 сечения основного шва. Расстояние между прихватками обычно от 100 мм до 1 м. С увеличением толщины свариваемых кромок увеличиваются высота, длина и шаг прихваток (табл. 2). Поперечное сечение прихватки не должно превышать 1/2 — 1/3 сечения полного шва.
Таблица 1. Размеры прихватки, мм
Толщина свариваемых элементов, мм
продолжение --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--09Г2С
10Г2С1Д
18Г2
460
330
0,3
21
Э50 Э50А
ВСЦ-3, ВСН-3 (для постоянного тока), ДСК-50, АНО-11
10; 9
500
1,3
20
Для выбора режима сварки стыкового соединения листов принимаем марку низкоуглеродистой стали Ст3пс и электроды типа Э42 марки АНО-6.
1) Диаметр электрода: dэ =S/2+1=5 (мм)
Принимаем dэ = 5мм для выполнения основной сварки, и 3мм для подварочного шва.
2) Сила сварного тока: Iсв =k·dэ =50·5=250 (А), где k =50 А/мм.
Для электрода dэ=3мм – 150А
3) Длина сварной дуги: Lдуги=0,5·(dэ +2)= 0,5·(5+2)= 3,5 (мм).
4) Напряжение сварки: Uсв =Uак +Lдуги·Uд=12+3·2=18 (В), где:
Uак =10–12 В; Uд =2–3 В; Lдуги = (0,5 – 1,1)dэ
5) Выбираем марку проволоки исходя из механического состава основного металла Св 08.
6) Масса наплавляемого металла:
Qн =Vн·с;
где Vн – объём наплавляемого металла, с – плотность металла.
Для начала вычислим площадь сечения: F=l·S/2=12·8/2=48 (мм²) = 0,48 (см²)
Вычислим объём наплавляемого металла Vн =F·lшва = 0,48 ·30=14,4(см³), тогда
Qн =Vн·с=14,4 ·7,85=113,04(г.)≈0,11 (кг.), где с=7,85 г./ см³
7) Нормирование расхода электродов при ручной дуговой сварке.
Qэ = Кэ · Qн =1,4·113,04 = 158,26 (г.)≈0,16 (кг)
8) Определим время горения дуги:
t=Qн/Iсв·бн=158,26 /250·9=0,07 (час), где бн – коэффициент наплавки (г. /А· час).
9)Определим скорость сварки:
н= lшва /t=0,3/0,07= 4,3 (м/ час)
10) Выберем светофильтр для сварочного тока 250А. Для нас подходит светофильтрмарки С 7.
11) Выберем сварочный трансформатор ТДМ 180 У2 (I=180A, Uсв = 15B) пределы регулирования Iсв от 50А до 450А.
Техника сварки. Схемы выполняемых движений электрода
Для возбуждения дуги сварщик концом электрода прикасается к металлу, а затем быстро отводит его на 2-4 мм. В этот момент образуется дуга, постоянную длину которой поддерживают во время сварки путем постепенного опускания электрода по мере его расплавления. До момента образования дуги сварщик должен закрыть лицо щитком или шлемом.
Другой способ заключается в следующем: сварщик проводит (чиркает) по поверхности свариваемого металла концом электрода и затем быстро отводит его на небольшое расстояние, возбуждая дугу.
Дугу необходимо поддерживать возможно короткой. При короткой, дуге около шва образуется небольшое количество мелких капель металла, электрод плавится спокойно, давая равномерный — пучок искр, глубина проплавления свариваемого металла получается больше.
Длинная дуга не обеспечивает достаточной глубины проплавления основного металла, а электродный металл при плавлении окисляется и сильно разбрызгивается; в результате получается неровный шов с большим количеством включений окислов.
В случае обрыва дугу возбуждают вновь, тщательно заваривают кратер в том месте, где произошел обрыв дуги, и продолжают сварку шва. При сварке особо ответственных узлов, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и подверженных явлению «усталости», не разрешается возбуждать дугу на основном металле вне зоны шва, так как это может привести к «ожогу» поверхности металла и явиться причиной начала последующего разрушения шва в данном месте.
При перемещении электрода прямолинейно вдоль шва без колебательных движений наплавляется узкий (ниточный) валик. При наложении валика электрод следует держать наклонно, под некоторым углом к вертикальной линии, чтобы капли металла, перемещающиеся при расплавлении конца электрода в направлении его оси, попадали в расплавленный металл ванны. Электрод должен быть наклонён в сторону направления сварки. При этом глубина проплавления основного металла получается больше. Угол наклона а с покрытого электрода к вертикали должен составлять 15-20°.
Изменяя наклон электрода, сварщик может регулировать глубину расплавления металла, способствовать лучшему формированию валика шва и влиять на скорость охлаждения ванны.
Узкий валик накладывают при проваре корня шва, сварке тонких, листов, сварке горизонтальных и потолочных швов (независимо от числа слоев). Чем медленнее сварщик перемещает электрод вдоль шва, тем шире получается валик. В узком, но высоком валике объем наплавленного металла невелик, такой валик застывает быстрее, и растворенные в металле не выделившиеся газы могут вызвать пористость шва. Поэтому чаще применяют уширенные валики, которые также менее склонны к образованию кристаллизационных трещин. При выполнении их сварщик сообщает электроду колебательные движения поперек шва, причем конец электрода должен совершать три движения (Рис.6, а): поступательное 1 вдоль оси электрода сверху вниз, поступательное 2 вдоль линии шва и колебательное 3 поперек шва, перпендикулярно его оси. Колебательные движения электрода способствуют прогреву кромок и замедляют остывание сварочной ванны.
/>
Рис.6. Схема движений электрода:
а – перемещение электрода в трех направлениях; б – наплавка уширенных валиков; I– прямолинейное, II— криволинейное, выпуклостью в сторону сваренного участка, III– то же, выпуклостью в сторону несваренного участка
Схемы движений конца электрода при наплавке уширенных валиков показаны на рис. 6,б. В точках 1, 2 и 3 скорость перемещения электрода уменьшается, что способствует прогреванию кромок. При ручной сварке нормальной считается ширина валика, равная 2,5-3 диаметрам электрода. В этом случае все кратеры расплавленного металла 1, 2, 3 сливаются в одну ванну и обеспечивается наилучшее сплавление основного и наплавленного металла.
При слишком большой ширине валика металл в точке 1 затвердеет к тому моменту, когда дуга возвратится в точку 3, и в этом месте может образоваться непровар. Кроме того, понижается производительность сварки.
На Рис.7 показаны движения концом электрода, необходимые для прогревания кромок и середины шва. Наплавляя валик, сварщик может находиться сбоку от шва и перемещать электрод слева направо или располагаться по оси шва и вести электрод «на себя» или «от себя».
продолжение --PAGE_BREAK--/>
Рис. 7. Основные виды траекторий поперечных движений конца электрода при слабом (а, б), усиленном (в – ж) прогреве свариваемых кромок, усиленном прогреве одной кромки (з, и), прогреве корня шва (к)
После окончания наплавки валика остающийся в конце его кратер должен быть тщательно заварен, чтобы в этом месте не появилась трещина.
При сварке электродами с покрытиями необходимо обеспечить полную и равномерную защиту жидкого металла слоем расплавленного шлака. Шлак должен располагаться позади, дуги, не смешиваться с расплавленным металлом и не затекать вперед дуги, т.е. не попадать на поверхность нерасплавленного металла. Металл поддерживается достаточное время в жидком состоянии, чтобы частицы шлака всплыли на поверхность ванны и шлак успел раскислить металл.
При сварке швов без скоса кромок валик накладывается с небольшим уширением с одной или с обеих сторон стыка. Во избежание непровара необходимо обеспечить расплавление металла обеих кромок по всей толщине.
Провар металла толщиной до 6 мм по всему сечению шва при сварке встык без скоса кромок зависит от правильного выбора тока и диаметра электрода. При соответствующих диаметрах электрода и величине тока обеспечивается полный провар и высокая производительность сварки без скоса кромок металла толщиной от 4 до 8 мм. Подбирать величину тока рекомендуется опытным путем (сваривая пробные планки).
/>
Рис. 8. Сварка стыковых швов:
а – однослойных, б — многослойных
Соединения встык с V-образной подготовкой кромок в зависимости от толщины металла сваривают однослойными или многослойными швами. При сварке в один слой дугу возбуждают в точке а(Рис.8, а) на грани скоса, затем электрод перемещают вниз, проваривают корень шва и выводят дугу на вторую кромку. На скосах кромок движение электрода замедляют для обеспечения достаточного провара, а в корне шва, во избежание сквозного прожога, ускоряют.
С обратной стороны соединения рекомендуется накладывать подварочный шов, предварительно очистив корень шва от наплывов металла и шлака. Иногда с обратной стороны шва ставят подкладку из стали толщиной 2-3 мм. В этом случае можно повысить сварочный ток на 20-30% по сравнению с нормальной величиной, не опасаясь сквозного проплавления, Стальная подкладка при наложении валика шва приваривается и ее оставляют, если конструкция и назначение изделия это позволяют.
В ответственных конструкциях корень шва проваривают с обратной стороны; металл корня шва перед заваркой предварительно вырубают зубилом или зачищают резаком для поверхностной резки с целью удаления возможных дефектов (непровара, трещин).
Последовательность и обоснование сварки швов
Различают способы заполнения швов по длине и сечению.
По длине сварные швы выполняют напроход и обратно-ступенчатым способом (рис. 8).
Напроход сварные швы выполняют от начала до конца в одном направлении. Так сваривают короткие швы, длина которых не превышает 300 мм.
Сварные швы средней длины (300 – 1000 мм) сваривают либо напроход от середины к краям, либо обратноступенчатым способом. Последний применяют и при выполнении длинных швов. Длина которых превышает 1000 мм.
Обратноступенчатый способ сварки заключается в том, что длинный шов делят на участки длиной 100 – 300 мм, затем сварку каждого участка ведут в направлении, обратном общему направлению сварки. При этом конец каждого участка сваривают с началом предыдущего сварного шва.
По способу заполнения сечения швов различают однослойные и многослойные (многопроходные) швы; в многослойном шве каждый слой можно выполнять за один или за два-три прохода.
Однослойный шов имеет больший объём сварочной ванны, чем многослойный сварной шов. Однопроходная сварка отличается большей производительностью и экономичностью. Недостатком однопроходной сварки являются относительно меньшая пластичность металла шва и большая зона перегретого металла.
Многопроходную сварку обычно выполняют тонкими и узкими валиками без поперечных колебаний электрода.
По сравнению с многопроходной сваркой применение многослойной обеспечивает большую производительность; последующие швы при многослойной сварке шире предыдущих; каждый последующий шов термически обрабатывает предыдущий и околошовную зону, что сказывается на повышении пластичности и вязкости основного металла.
При сварке встык листов толщиной 8 мм и длиной 300 мм из низкоуглеродистой стали я принимаю обратноступенчатый способ сварки. При этом способе значительно уменьшится коробление детали в процессе сварки. Для заполнения разделки кромок применяю многослойную сварку. Подварочный шов выполняю электродом Ø3 мм. После выполнения следующего слоя, необходимо удалить шлак с предыдущего.
Разметку шва выполняю на равные участки длиной по 150 мм, выполняю прихватки с лицевой стороны шва. Прихватки выполняю следующим способом: прихватываю один край заготовки, затем, выровняв листы, другой край, после чего выполняю прихватку в центре шва, затем свариваю детали согласно схемы в (рис.8).
Термическая обработка детали после сварки
Режим термической обработки характеризуют температура и скорость нагрева, время выдержки при заданной температуре нагрева и скорость охлаждения.
В процессе термической обработки в металле происходят превращения, в результате которых улучшаются прочностные свойства, устраняются напряжения, повышается износостойкость, придаются металлу требуемая твердость, хорошая обрабатываемость режущим инструментом и др.
Основными видами термической обработки являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг заключается в нагреве металла до определенной температуры, выдержке при этой температуре и затем медленном охлаждении вместе с печью. Отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, повышения механических свойств, улучшения обрабатываемости режущим инструментом, снижения твердости.
Нормализация заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и затем охлаждении на спокойном воздухе. Нормализацией устраняют внутренние напряжения, наклёп, повышают механические свойства.
Закалка заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и затем быстром охлаждении в воде или масле. Закалкой придают деталям высокую твердость, прочность, износостойкость.
Отпуск заключается в нагреве закалённой стали до определенной температуры и последующем её охлаждении. Необходимость отпуска вызывается тем, что в закаленной детали появляется не только твердость но и большие внутренние напряжения. Последние необходимо устранить, так как они делают деталь хрупкой и легко разрушаемой от ударных и изгибающих нагрузок. Отпуск снимает внутренние напряжения и повышает вязкость закаленной детали.
Передовой производственный опыт. Высокопроизводительные виды сварки
Повышение производительности ручной дуговой сварки является весьма актуальной задачей в связи с тем, что в промышленности, строительстве и других отраслях народного хозяйства ручной сваркой занимаются еще десятки тысяч рабочих-электросварщиков.
Методы, повышающие производительность труда при сварке:
Организационные мероприятия,
Организационно-технические мероприятия,
Технические мероприятия
Важным техническим мероприятие является внедрение электродов с повышенным коэффициентом наплавки.
Еще в пятидесятые годы широко применялась сварка способом опирания (погруженной дугой, ультракороткой дугой – УКД.)
При сварке этим способом электрод опирался на деталь чехольчиком покрытия и затем под легким нажимом сварщика самостоятельно плавился полузакрытой дугой, наплавляя валик металла в стыковое или угловое соединение. Для сварки опиранием не требовалось высокой квалификации сварщика, нужны были только его небольшие практические навыки. Электроды для этой сварки применялись с повышенной толщиной покрытия, сила сварочного тока допускалась на 20 – 40% выше обычной. В результате скорость сварки увеличивалась примерно на 40 – 50%, увеличивалась глубина провара, разбрызгивание было минимальным. Этот способ успешно применялся, особенно для сварки однопроходных угловых и стыковых швов.
Для соединения стыков арматуры в арматурных каркасах и железобетонных конструкциях широко применялся ванный способ сварки в стальной, медной или графитовой форме, при этом соединяемые стержни арматуры закрепляются в стальной форме прихватками.
Некоторое повышение производительности труда достигается применением импульсно-дуговой сварки и сварки пульсирующей дугой.
При импульсно-дуговой сварке происходит наложение на дугу импульсов переменного тока высокой частоты с помощью специального прибора – инвертора, что способствует лучшей устойчивости дуги, облегчению процесса сварки в вертикальном и потолочном положении и главное – улучшению качества сварного шва. При сварке пульсирующей дугой переменного тока применяют тиристорные трансформаторы ТДЭ-402 для обеспечения тиристорной пульсации тока или используют приставку к сварочному трансформатору – отдельный импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого включена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора. Результаты сварки пульсирующей дугой аналогичны результатам импульсно-дуговой сварки.
продолжение --PAGE_BREAK--При сварке трехфазной дугой выделяется большое количество тепла, и производительность наплавки растет, так как ток подводится к изделию одновременно от трех фаз трансформатора. Для осуществления ручной сварки нужно применять спаренные изолированные электроды и специальные электрододержатели, позволяющие подводить ток к каждому электроду отдельно от каждой фазы. Наиболее эффективно этот способ ручной сварки применяют для заварки дефектов стального литья и наплавки, где требуются большие объемы наплавленного металла. Ручная сварка деталей применяется редко, так как трудно обеспечить равномерность провара и качество шва, в основном применяют автоматизированную сварку трехфазной дугой.
Сварка лежачим электродом производится покрытым электродом различной длины, но не более 1200 миллиметров, и диаметром до 8 миллиметров. Длина устанавливается по длине шва с припуском на подсоединение токоподвода. Процесс заключается в том, что электрод укладывают в разделку стыкового шва или в «лодочку» таврового шва и прижимают к изделию тяжелым медным бруском, который изолируют от изделия бумажной лентой. Брусок имеет продольную канавку. Припуск электрода, не покрытый бруском, подсоединяют к токоподводу, а с другой стороны зажигают дугу, замыкая коней электрода на изделие. Дуга горит под бруском самостоятельно, расплавляя электрод и основной металл и образуя валиковый шов сечением, равным примерно сечению электрода. При необходимости сварщик может обслуживать несколько постов, поэтому производительность повышается до 1,5 – 2 раз по сравнению с ручной сваркой. Однако этим способом регулировать сечение шва возможно, но только при использовании электродов диаметром до 8 миллиметров.
Другим способом полумеханизированной сварки является сварка наклонным электродом. При этом способе покрытый электрод закрепляют в специальном приспособлении в наклонном положении по отношению к изделию. Приспособление в виде штатива с электрододержателем и обоймой устанавливают на изделие, а электрод опирают краем покрытия на разделку стыкового или в угол таврового соединения. Штатив изолируют от изделия прокладкой. Сварочный ток подбирают так же, как при ручной сварке. Затем возбуждают дугу угольным электродом, и дальше сварка идет автоматически, так как тяжелея обойма (или пружина) опускает электрод по мере оплавления. Сечение шва регулируют наклоном электрода. Применяют электроды диаметром 5 и 6 мм и длиной до 700 мм, сварку ведут переменным током, особенно угловых швов, что предупреждает блуждание дуги от магнитного дутья. В случае образования незаделанного кратера или других дефектов их исправляют вручную. Сварщик может обслуживать несколько установок для сварки наклонным электродом, что увеличивает производительность труда.
Плазменная сварка – это сварка плавлением, при которой нагрев происходит сжатой дугой. При ручной плазменной сварке применяют главным образом плазмообразующий и защитный газ – аргон.
По сравнению с аргонодуговой плазменная сварка значительно повышает скорость сварки и, следовательно, производительность процесса и обладает рядом других преимуществ (отсутствие включений вольфрама в шов, высокая надежность зажигания дуги и др.). Для ручной плазменной сварки используют установку УПС-301, рассчитанную на применение постоянного тока прямой и обратной полярности.
Контроль качества методом геометрических измерений
При оценке качества сварных соединений используются следующие виды контроля:
предварительный, в процессе которого проверяют качество свариваемого металла и сварочных материалов, контролируют подготовку деталей под сварку и сборку узлов, состояние оснастки, сварочного оборудования и приборов, квалификацию сварщиков, сборщиков и контролеров;
текущий (в процессе выполнения сварочных работ), предусматривает проверку соблюдения технологии сварки, качество зачистки промежуточных швов, заварку кратеров и т.д.;
окончательный – контроль готовых сварных конструкций, который проводится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изделию.
Внешний осмотр металла служит для обнаружения окалины, ржавчины, трещин, расслоений и прочих дефектов. Предварительная проверка поверхности металла необходима и обязательна, поскольку она предупреждает применение некачественного металла для сварки изделия.
Перед поступлением заготовок на сборку особое внимание обращают на зоны. Подлежащие сварке. Проверяют чистоту поверхности металла, качество подготовки кромок и углы их скоса, а также габаритные размеры заготовок.
При сварке конструкций, для которых на чертежах указан тип электрода, нельзя применять электроды, не имеющие сертификации.
Вешний вид электродов должен удовлетворять требованиям стандарта, где указано, что покрытие электродов должно быть прочным, плотным, без пор, трещин, вздутий и других дефектов. Электроды с отсыревшим покрытием к сварке не допускаются.
У сварочных приспособлений контролируют прочность и жесткость. Точное, быстрое и надежное закрепление элементов сварной конструкции, исправность зажимных устройств, правильность действия и пригодность установочных элементов и поверхностей.
В процессе сварки обычно проверяют: порядок выполнения швов и околошовной зоны; качество зачистки предварительных швов перед нанесением последующих; режимы сварки по приборам и внешнему виду сварного шва.
Внешним осмотром (невооруженным глазом или при помощи лупы) обычно осматривают все сварные соединения независимо от применения других видов контроля.
Внешний осмотр выполняют после тщательной очистки швов и околошовной зоны от шлака, брызг металла и других загрязнений.
Внешним осмотром выявляют прежде всего наружные дефекты: трещины, подрезы, поры, свищи, прожоги, наплывы, непровары, незаваренные кратеры.
При осмотре соединений также выявляют дефекты формы швов, оценивают распределение чешуек на поверхности шва. Равномерность чешуек характеризует работу сварщика, его умение поддерживать постоянную длину дуги и равномерную скорость сварки. Неравномерность чешуек, разная ширина и высота шва указывают на неустойчивость горения или частые обрывы дуги. В таком шве возможны непровары, поры, шлаковые включения и другие дефекты.
Сварные швы часто сравнивают по внешнему виду со специальными эталонами.
Геометрические параметры швов измеряют с помощью шаблонов и измерительных инструментов (рис. 10)
/>
Рис. 10. Универсальный шаблон (а) и его использование для измерения высоты углового шва (б, в), высоты стыкового шва (г), зазора (д)
Охрана труда при выполнении сварочных работ
Рабочее место сварщика должно содержаться в чистоте и порядке, не допуская ничего лишнего, мешающего работе на рабочем месте, а также в проходах и проездах. Детали и заготовки следует держать в устойчивом положении на подкладках и стеллажах; высота штабелей не должна превышать полторы ширины или полтора диаметра основания штабеля и во всех случаях не должна быть более 1м.
Для защиты от поражения электрическим током, необходимо соблюдать правила техники безопасности.
1. корпуса оборудования и аппаратуры, к которым подведен электрический ток, должны быть надежно защищены.
2. все электрические провода, идущие от распределительных щитов и на рабочие места, должны быть надежно изолированы и защищены от механических повреждений.
3. не прикасаться голыми руками к токоведущим участкам сварочных установок.
4. при выполнении сварочных работ внутри замкнутых сосудов (котлов, резервуаров и.т.д.) применять деревянные щиты, резиновые коврики, галоши и перчатки.
5. сварщикам категорически запрещается исправлять силовые электрические цепи, этим занимаются электромонтеры.
6. при обнаружении повреждений электрической цепи, необходимо прекратить работу, выключить рубильник и сообщить мастеру или начальнику участка.
Защита от ожогов лучами электрической дуги и горячим металлом
Электрическая дуга излучает ультразвуковые и инффраопасные лучи. При сварке открытой дугой – эти лучи вызывают ожоги глаз и кожи сварщика. В процессе сварки происходит разбрызгивание жидкого металла, что может причинить ожоги на незащищенной поверхности тела. Для защиты кожи лица, глаз от лучей дуги применяют щитки или маски, для предохранения глаз.
От осколков шлака применяют очки с простыми стеклами. Для предохранения от брызг расплавленного металла, руки сварщика должны быть защищены рукавицами, а тело спецодеждой.
Литература
Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Контроль качества сварных соединений. — М.: Высшая школа, 1986
Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. — М.: Машиностроение, 1986
Лупачев В. Г. Сварочные работы. Мн.: Высшая школа, 1997
Лупачев В. Г. Ручная дуговая сварка. Мн.: Высшая школа,2006.
Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. — М.: высшая школа, 1990
Справочник сварщика / под ред. В. В. Степанова. – М.: машиностроение, 1983
Опорный конспект по предмету.
www.ronl.ru
Сегодня сварку можно назвать одним из немногих технологических процессов, применяемых как в машиностроении, так и в строительстве. Известен такой метод соединения деталей с глубокой древности. По тому, какая энергия используется при сварочных работах, можно выделить некоторые виды сварки: термический, термомеханический и механический. Но независимо от этого в любом случае выполняется подготовка металла к сварке.
Сварка — это технологический процесс соединения деталей путем их нагрева.
К термической относят сварку, которая выполняется плавлением при участии тепловой энергии и давления (дуговая, газовая). К термомеханической относят сварку, выполняемую при участии механической энергии и давления (контактная). К механическим видам сварки относят ту, которая выполняется с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, холодная).
В работе над изготавливаемыми изделиями немаловажную роль отводят контролю над степенью точности сварных соединений. А это качество, в свою очередь, предусматривает обработку и подготовку материала. По причине того, что металл встречается разный, то для каждого необходим свой подход в обработке. Подготовительные работы подразумевают несколько этапов.
Способы подготовки металла под сварку.
Для того чтобы подготовить металл, предварительно его необходимо выправить, избавиться от дефектов и кривизны, эти подготовительные работы называют правкой. Выполнить такую работу можно вручную: используют обычный молоток и стальные или чугунные плиты в качестве наковальни. Машинная правка подразумевает использование правильной машины. Для правки можно использовать и горячий металл, и холодный.
К подготовительным работам при сварке следует отнести и гибку металла. Работу эту обычно выполняет слесарь, он под требуемым углом загибает заготовку, тем самым придавая ей требуемую форму. Ее выполняют как вручную, так и на специально предназначенном для этого станке или прессе. Производить гибку лучше по разметке или по шаблону, но не исключен и вариант выполнения работы на глаз.
Очистка металла от жиров и ржавчины производится до того, как начата сборка узла. На местах будущих сварных швов проводят тщательную очистку кромок от ржавчины, масла, окалин и прочих загрязнений, которые часто приводят к образованию недостатков. Особо тщательно необходимо обследовать зазоры между краями сварных деталей. Если в этот зазор, когда весь узел уже собран, попадает грязь, то он подвергается тщательному продуванию сжатым воздухом и обрабатывается горелкой.
Схема химической очистки металлической трубы.
Производить очистку можно двумя способами: химическим и механическим. Применение механической очистки подразумевает использование наждачки или зачистных машин для удаления ржавчины и жира. Если поверхность металла нужно сделать шероховатой, то применяют гидроабразивную обработку.На поверхности металла создается микрорельеф, благодаря которому качество при сварке улучшается.
В крупных цехах технических предприятий для очистки металла применяется метод проточной последовательной обработки. Делают это раствором соляной кислоты при температуре 40-45 °C, после чего очищают проточной водой и производят нейтрализацию раствором кальцинированной соды.
Схема нанесения разметки на металлический лист перед сваркой.
Прежде чем начать выполнять дальнейшие работы с металлом его следует разметить. Листовой материал размечают путем нанесения на него контуров будущих деталей с наметкой мест сгиба, намечают центр деталей и различные тонкости, которые будут присутствовать в будущем изделии. Выполняя разметку необходимо очень точно все проверить, потому как даже незначительная неточность может привести к производственному браку уже готового изделия. Также следует помнить о припуске на обработку. В целях экономии металла его не делают слишком большим. Все это добавляет время на обработку деталей.
Для того чтобы наносимая разметка была как можно лучше заметна на листе металла, его предварительно окрашивают. Использовать для этого можно мел. В воде растворяют толченый мел из расчета 125 г на 1 л воды, кипятят и добавляют немного льняного масла, чтобы не происходило осыпание мала). Еще можно применить раствор медного купороса (3 чайные ложки на 1 стакан воды), который наносят на металл кисточкой. После того как краска застывает, производят разметку.
Рубка металла зубилом: а — разрубыеание полосового металла; б — правильный и неправильный удары молотка по головке зубила; в — вырубывание детали из листового металла; г — последовательность постановки зубила при рубке металла.
Прежде чем проводят предварительную обработку материала перед сварными работами, с него снимают слой, который называют фаской. Используют для этого газорезательный автомат или кромкострогальный станок. Порой возникают ситуации, при которых рационально применить зубило. Оно представлено в нескольких вариантах: ручное и пневматическое.
Кромки нарезают по предварительно отмеченным рискам (две параллельные), которые выполняют разметчиком. Если такие риски отсутствуют, то слесарь может использовать линейку. Когда мастер рубит фаски, также недопустимы ошибки: краям листа металла необходимо надежное крепление, а нажим на инструмент следует производить равномерно.
Применение в сварных работах прихваток наилучший метод надежного фиксирования деталей друг с другом. Прихватками называются укороченные швы, применяя которые можно предотвратить смещение деталей в изготавливаемой конструкции, пока проводятся сварные работы. Благодаря этим швам можно уменьшить зазор, который возможен в отношении других деталей, это придает конструкции дополнительную жесткость и предотвращает деформацию.
Наиболее частый способ фиксирования составных частей сборной конструкции — это точечная сварка.
Применяют для нее зажимы и стационарный сварочный аппарат. Используя в этой работе зажимы, получается наиболее точно подогнать детали друг к другу. Данный метод подразумевает ручной способ работы и автоматизированный.
При ручном способе производится сборка деталей, на которых по выполненной заранее разметке выполняют прихваточные швы. Если используются зажимы, то сборка значительно облегчается, она становится более удобной и точной. Выбор способа сборки зависит от того количества деталей, которые входят в сварную конструкцию.
Способы крепления деталей перед сваркой.
А вот сами прихваточные швы должны подчиняться определенным требованиям технологии по сварке. В первую очередь необходимо следить за электродами, которые применяются в работе с прихваточными швами. Электроды необходимо использовать той же марки, как и материал, который станет использоваться в последующей работе. Когда последующие сварные работы будут выполняться с использованием проволоки, то и электроды должны отвечать данному виду проволоки. Прихваточный шов по протяженности не должен превышать 2х см, а по толщине должен быть в 2 раза меньше, чем толщина будущего шва.
Выполнять прихваточный шов следует в том месте, где вероятна максимальная деструкция и большее напряжение. Располагать прихваточный шов на месте пересечения сварных швов по технологии нельзя. Не менее важным при сварке является подаваемый ток. Значение тока при работе над прихваткой подбирается с учетом значений при дальнейших сварных работах. При этом для надежности шва можно использовать ток, который будет на 20% больше.
Во время работ автоматическими сварочными аппаратами прихватки обычно располагают на противоположной стороне от первого прохода. Хотя при некоторых вариантах требование технических характеристик предполагает начало исполнения работы со стороны как раз-таки первого прохода. В этом случае требуется точное соблюдение конкретного числа прихваток.
Перед конечной сваркой конструкции первое, на что следует обратить внимание, это внешний вид прихваточных швов. Они должны иметь надлежащий внешний вид, если это требуется, то нужно выполнить очистку металла от металлических брызг и шлаков, а сам шов должен быть практически ровным. Если на местах швов присутствуют видимые дефекты, трещины, то эти места необходимо тщательно очистить механическими методами.
Термическая обработка металла позволяет повысить прочность и износостойкость.
При термической обработке металла в нем происходят некоторые изменения, которые увеличивают прочность и износостойкость, повышают обрабатываемость металла различными режущими предметами.
Термическую обработку разделяют на несколько видов: отжиг, нормализация, закалка и отпуск. При методе отжига происходит нагревание материала до заданной температуры. После этого металл постепенно охлаждают вместе с печью. Благодаря отжигу повышаются механические характеристики металла, и происходит снятие внутреннего напряжения.
При нормализации нагрев металла происходит до заданной температуры и выдерживается при ней определенное время. После чего материал резко охлаждают на воздухе. Это также повышает механические свойства металла.
Под закалкой металла подразумевается его нагрев до определенной температуры и выдержка при ней некоторое время. После чего металл резко охлаждается в холодной воде или в масле. Это придает металлу твердость и износостойкость.
Отпуск предполагает нагрев закаленного металла до определенной температуры и его постепенного охлаждения. Отпуск необходим закаленному металлу, потому как придает не только дополнительную твердость, но и снимает внутреннее напряжение, которое приводит к хрупкости деталей, выполненных из такого материала, и его легкому разрушению от ударов и изгибов. Отпуск придает большую вязкость закаленному металлу.
moyasvarka.ru
Оглавление: [скрыть]
Прежде чем сваривать металлические поверхности, их нужно хорошо зачистить. Подготовка металла под сварку — это наиболее важный этап, качественное выполнение которого позволит получить прочный, надежный шов.
Во избежание дефектов шва, металлические предметы перед сваркой необходимо тщательно очищать от ржавчины и грязи.
При соприкосновении с воздухом металл реагирует с кислородом, образуя окислы. Появляется ржавчина и другие загрязнения, которые приводят к образованию различных дефектов шва. Попадание масла, окалины, влаги на место сварки также нежелательно. Кроме того, для плотного соприкосновения листов металла их нужно предварительно выправить, если это требуется. Наконец, необходима разметка деталей, нарезка и подготовка кромок листа под последующую сварку закладных деталей и других соединений.
Править металл можно с применением специальных валов, предназначенных для этого, либо вручную. Для ручной правки необходима кувалда или пресс. Она выполняется на правильных плитах из чугуна или стали. На прессах же выравниваются швеллеры, двутавры и угловая сталь.
Последовательность ручной правки металлического листа.
В результате проведения разметки и последующей нарезки определяется будущая конфигурация готовой детали. Разметка или наметка требуют предварительного грунтования поверхности металлического листа. Их отличие состоит в том, что разметка имеет отношение к индивидуальному производству, а наметка — к промышленному. Для подготовки к массовой нарезке листов используется шаблон из фанеры или металла. Применение шаблона при разметке называется наметкой.
Механически операция производится в случае необходимости получения прямолинейных резов. В основном такая резка осуществляется ножницами, если нужен прямолинейный рез, а листы по толщине не превышают 20 мм. Для промышленных масштабов производства устанавливаются гильотинные ножницы, имеющие длину ножей 1-3 м или пресс-ножницы с ножами до 70 см. По изогнутым линиям лист толщиной меньше 6 мм можно разрезать роликовыми ножницами, для них же применяется газокислородная или плазменно-дуговая резка, которая используется и с легированной сталью, и с цветными металлами. В отношении них может использоваться газофлюсовая резка. Холодная резка стержней любого сечения производится круглыми зубчатыми или фрикционными пилами.
Вернуться к оглавлению
Поверхности основного и присадочного металлов с особой тщательностью очищаются от маслянистых жирных пятен, следов влаги, ржавчины, окалин и всяческих загрязнений неметаллического происхождения. Подготовка металла под сварку не может обойтись без этого важного этапа.
Малейшие остатки таких явлений провоцируют появление пор в швах, включений шлака. Трещины, которые могут образовываться в результате этого, снижают надежность сварки, ее прочность и плотность.
Вернуться к оглавлению
Для достижения наиболее прочного сварного шва следует подготовить и кромки деталей. Они должны иметь определенную геометрическую форму, в которую входит угол разделки, притупление, зазор, длина скоса, если листы имеют разную толщину.
Разделка кромок под сварку под углом должна производиться, если металлический лист имеет толщину свыше 3 мм.
Виды подготовки кромок под сварку.
В противном случае шов может не провариться полностью по всему сечению даже при сварке мелких деталей. Кроме того, при попытке достать дальние слои уже сваренный металл будет перегреваться и пережжется.
Если разделка кромок отсутствует, то сила сварочного тока должна быть увеличена. При ее наличии сварка деталей ведется послойно, с небольшим сечением, благодаря чему соединение получает качественную структуру, минимизируются деформации и напряжения в металле.
Грамотно подобранный зазор обеспечивает полноценный провар металла в соединении.
Наличие скоса позволяет осуществить плавный переход от одной детали к другой, если они имеют разную толщину. Его длина при этом влияет на возникающее напряжение в конструкции или его отсутствие.
Острые кромки при проварке образуют неустойчивую конструкцию, из-за чего детали могут съезжать относительно друг друга, образуются прожоги, шов деформируется, возникает дополнительное напряжение, сварное соединение становится менее прочным.
Схема притупления кромки.
Чтобы этого избежать и обеспечить более комфортные условия работы в процессе образования корневого шва, кромки притупляют. При стыковых соединениях и внахлест производится смещение, кромкам придают наиболее подходящую геометрическую форму сечения в соответствии с ГОСТами или техническим регламентом. Особенно это важно, когда производят сварку закладных деталей.
Кромки под сварку обрабатываются механически, с использованием фрезерных, продольнострогательных и кромкострогательных станков, газокислородным пламенем. Горючим для получения пламени может быть пропан, ацетилен и другие. Если работы немного, то бывает достаточно пневматического зубила. Кроме того, на этом этапе работают на токарных станках (для подготовки кромки с торца трубы). Для работы с цветными металлами или нержавеющей сталью используется плазменная резка.
После газокислородной резки в завершение проводится механическая обработка, особенно если шов должен быть отменного качества. Таким образом удается избежать попадания мелких крупинок, которые провоцируют образование микротрещин, попадание воздуха и другие дефекты, приводящие к разрушению шва. В конструкциях, возводимых на ответственных участках строительства, это недопустимо.
Вернуться к оглавлению
Радиусы гибки листового металла.
Листы, полосы пропускаются через листогибочные вальцы, трехвалковые и четырехвалковые. Холодной гибке подлежат листы, у которых кромки металла к сварке уже подготовлены, а также вырезаны небольшие отверстия, если они необходимы по проекту. Профильный металл гнется под правильно-гибочными прессами или пускается на роликовые гибочные станы. Ограничения по радиусу гибки на холодную напрямую зависят от толщины листа или высоты профиля. Он должен быть в 25 раз больше значения этих параметров. При уменьшении радиуса деформации будут появляться трещины или надломы.
Если необходим малый радиус или толщина листа слишком большая, то применяется горячий метод в цехах с технологиями, используемыми кузнецами. При температуре свыше 1000 градусов металл податлив и легче принимает нужную форму. В этом случае подготовка кромок производится следующим этапом после гибки, а не наоборот.
Большие отверстия проделываются после гибки, если они необходимы. Этот этап завершает подготовку деталей под сварку, после чего они отправляются на сборку всей конструкции.
Вернуться к оглавлению
Сборка изделий под сварку должна производиться в соответствии со следующими требованиями, чтобы обеспечить выполнение качественного соединения:
Готовое изделие проверяется, сверяются размеры, просматриваются швы, для чего также необходим свободный доступ и его легкое высвобождение после этого из удерживающих приспособлений.
expertsvarki.ru
