Фермы и другие решёточные конструкции изготавливают из металла толщиной до 10 мм; суммарная толщина редко превышает 40-60 мм. Длина швов обычно сравнительно мала, не более 200-400 мм; швы различным образом ориентированы в пространстве. Поэтому сварка таких конструкций выполняется обычно шланговым полуавтоматом в защитном газе, порошковой или самозащитной проволокой или вручную штучными электродами.
Применять автоматическую сварку при изготовлении решёточных конструкций неэкономично, независимо от типа производства (массовое, серийное, единичное). В серийном производстве решёточных конструкций целесообразно применение сварки давлением (точечной), которая экономичнее сварки плавления.
Стержни решётки, например, из уголков собирают с другими элементами обваркой по контуру, иногда фланговыми или лобовыми швами. При сварке только фланговыми швами требуемые площади швов распределяются по обушку и перу уголка обратно пропорционального их расстояниям до оси стержня. Не рекомендуется применять прерывистые швы, а также швы с катетом менее 3 мм и длиной менее 60 мм. Концы фланговых швов выводят на торцы привариваемого элемента на длину 20 мм, что гарантирует прочность сварных соединений. В первую очередь следует выполнять стыковые швы, а затем уже угловые. Т.к. усадка металла максимальна в стыковых соединениях и минимальна в угловых, то при указанном порядке наложения сварных швов в сварном угле будет менее напряжённый металл.
Близко расположенные друг к другу швы не следует выполнять сразу; надо охладить тот участок основного металла, на котором будет выполняться второй близко расположенный швов. Это необходимо предусматривать для того, чтобы уменьшать перегрев металла и величину зоны пластических деформаций от сварки; в результате этого работоспособность сварного узла возрастает.
Собирают и сваривают фермы по разметке, по копиру и в кондукторах, на стендах и стеллажах, обеспечивающих точность геометрических размеров и пересечение осей соединяемых элементов в одной точке – центр тяжести сечения данного узла.
Узлы фермы сваривают последовательно от середины к опорам, находящимся в более подавленном состоянии, чем середина фермы, в этом случае напряжение металла в узлах фермы будет минимальными. При наличии швов различного сечения вначале накладывают швы с большим сечением, а затем – с меньшим.
В решёточных конструкциях каждый элемент прихватывается с двух сторон швами длиной не менее 30-40 мм с катетом шва не менее 5 мм. Сборочные прихватки выполняются сварочными материалами тех же марок, как и при сварке конструкций.
Основные требования безопасности труда при полуавтоматической сварке.
Перед пуском сварочного полуавтомата необходимо проверить исправность пускового устройства (рубильника, кнопочного выключателя).
Корпуса источника питания дуги и аппаратного ящика должны быть заземлены.
При включении полуавтомата первоначально следует включить рубильник (магнитный пускатель), а затем – аппаратный ящик. При выключении – наоборот.
Шланги для защитного газа и водяного охлаждения у полуавтомата в местах соединения со штуцерами не должны пропускать газ и воду.
Опираться или садиться на источник питания дуги и аппаратный ящик запрещается.
При работе открытой дугой на расстоянии менее 10м необходимо ограждать места сварки или пользоваться защитными очками.
Намотку сварочной проволоки с бухты на кассету нужно производить только после специального инструктажа.
По окончании работы выключить ток, газ, воду.
О замеченных неисправностях в работе оборудования необходимо доложить мастеру цеха и без его указания к работе не приступать.
Устранять неисправности полуавтоматах самому сварщику запрещается.
Список использованной литературы.
Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка. М. Высшая школа,1981
Мисник И.Б. Ручная дуговая сварка металлов. Мн. Высшая школа, 1981
Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. М. Высшая школа, 1969
Шебеко Л.П. Оборудование и технология автоматической и полуавтоматической сварки. М. Высшая школа, 1981
Лупачёв В.Г. Газовая сварка. Мн. Высшая школа, 2001
studfiles.net
Содержание
Введение
Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления не разъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций. Сварка – такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка, штамповка. Большие технологически возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. О возможности применении «электрических искр» для плавление металлов еще в 1753 г. говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследовании атмосферного электричества. В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического использования. Однако потребовались многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных на создание источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Важную роль в создание этих источников сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества. В 1882 г. российский ученый-инженер Н.Н. Бенардос, работал над создание аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов не правящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов. В 1888 г. российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлическим электродом. С его именем связана развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействие на состав металла шва, создание первого электрического генератора. С 1935-1939 гг. начали применять толстопокрытные электроды, в которых стержни изготавливали из легированной стали, что обеспечило широкое использование сварки в промышленности и строительстве. В 1940-е гг. была разработана сварка под флюсом, которая позволила повысить производительность процесса и качество сварных соединений, механизировать производство сварных конструкций. В начале 1950-х гг. в Институте электросварки им. Е.О. Патона создают электрошлаковую сварку для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых заготовок что снизило затраты при изготовлении оборудования тяжелого машиностроения. Сварка потребовалась и в космосе. В 1969 г. наши космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и в 1984 г. С. Совитская и В. Джанибеков провели в космосе сварку, резку и пайку различных металлов.
Анализ конструкции
Труба 150мм - 12000мм. Марка стали – 25 Г2С
Труба профильная 80х80х4 - 50000мм. Марка стали – 25 Г2С
Труба профильная для ферм 40х40х3 - 35000мм. Марка стали – 25 Г2С
Труба профильная, прогонная 30х30х2 - 70000мм. Марка стали – 25 Г2С
Труба профильная, перемычки 30x30x2 – 59000мм. Марка стали – 25 Г2С
Марка электродов УОНИ 13/45: 3, по ГОСТ 9467 - 75
Организация рабочего места
На нестационарных рабочих местах изделие при сварке неподвижно, а сварщик перемещается от шва ко шву по изделию, или перемещается от изделия к изделию. В этом случае как правило, свариваются крупногабаритные и тяжелые изделия.
В зависимости от типа рабочего места сварщика зависит и его организация, а также оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие места сварщиков комплектуются:
а) стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика;
б) нестационарные рабочие места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления или размещения узлов или изделий при сварке; переносными устройствами для вентиляции зоны сварки; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения дуги.
От правильной организации рабочего места сварщика, оснащенности его необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного размещения этого оборудования на рабочем месте зависит и эффективность его труда и производительность.
Основными элементами организации труда сварщиков на рабочих местах, от которых зависит наивысшая производительность труда и высокое качество, будут следующие:
а) своевременность получения задания;
б) наличие соответствующего оборудования, поддержание его в работоспособном состоянии и правильное его размещение;
в) своевременность доставки на рабочие места материалов, заготовок, деталей и др.;
г) высокая надежность оборудования и высокое качество материалов;
д) действенный контроль качества сварных соединений;
е) поддержание на рабочем месте надлежащего порядка.
Из изложенного следует, что организация рабочего места сварщика в каждом конкретном случае должна быть тщательно продумана и научно обоснована, так как от этого зависит эффективность его труда.
Выбор материала конструкции и сварочных материалов.
Низкоуглеродистые стали, марка стали: 25 Г2С.
ВСт3Гпс. Химический состав.
Плотность стали – (7,7 – 7,9)*103 кг/м3.
Удельный вес стали – (7,7 – 7,9) г/см3.
Удельная теплостойкость стали при 200с – 0,11 кал/град.
Температура плавления стали – 1300 – 14000с.
Удельная теплостойкость, плавления стали 49 кал/град.
Коэффициент теплопроводности стали – 39 ккал/м*час*град.
Коэффициент линейного расширения стали: (при температуре около 200с) сталь 3 (марка 20) – 11,9 (1/град).
Предел прочности стали при растяжении: сталь для конструкций – 38 – 42 (кг/мм2), сталь кремнехромомарганцовистая – 155 (кГ/мм2), сталь машиноделочная (углеродистая) – 32 – 80 (кГ/мм2), сталь рельсовая – 70 – 80 (кГ/мм2).
Технологическая карта: изготовления решетчатых конструкций
Выбор оборудования и инструмента.
Сварочный выпрямитель: ВД - 306 Преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный напряжением и величиной, необходимыми для сварки. Конструктивно состоит из трансформатора и выпрямительного блока.
Принцип работы: Выпрямитель сварочный является источником питания постоянного тока с падающими внешними характеристиками. Питание выпрямителя производится от трехфазной сети переменного тока. Выпрямитель представляет собой передвижную установку в однокорпусном исполнении, состоящей из следующих основных узлов: силового трехфазного трансформатора, магнитного шунта, блока выпрямителей, вентилятора, автоматического выключателя и кожуха. Трехфазный силовой трансформатор с магнитопроводом стержневого типа Т1 .Катушки первичной w1 и вторичной обмотки w11 неподвижны и выполнены из изолированного алюминиевого провода. Обмотки от сердечника магнитопровода изолированы стеклопластиком и пропитаны электротехническим лаком. Сердечник трансформатора собран из листов электротехнической стали марки 2212, толщиной 0,5 мм. Преобразование переменного напряжения в постоянное (сварочное) осуществляется с помощью полупроводникового блока выпрямителей V1. Вентиляция выпрямителя – воздушнопринудительная. Сварочный ток регулируется вращением рукоятки, находящейся на передней панели выпрямителя. При вращении рукоятки происходит смыкание или размыкание магнитного шунта, что приводит к изменению индуктивного рассеяния. Для подключения выпрямителя и питающей сети имеется сетевой кабель Для подключения сварочного кабеля имеются гнезда разъемов обозначенных знаками «+» и «-». Зажим для заземления выпрямителя расположен на основании выпрямителя.
Технические характеристики:
1) Углошлифовальная машина УШМ – 90111: предназначена для резки и обработки металла.
2) ДУ750ЭР – Дрель ударная/ 750Вт/ ЭР – модель дрели: предназначена для сверления отверстий разных диаметров как в металле, древесине и т.д.
3) Рулетка, чертилка, линейка, уголок, щётка, плоскогубцы, молоток, мел, зажимы, уровень, штанген – циркуль, и т. д.
Рулетка, линейка – для измерения высоты, длины, ширины, диагонали.
Чертилка, мел – предназначены для, отметки данной длинны.
Уголок – для измерения точности углов и линий реза.
Щётка – для очистки деталей и сварных швов, от шлака, грязи, масла, ржавчина и т. д.
Плоскогубцы – для придерживания мелких деталей в процессе сварки.
Молоток – для выравнивания или гибки каких либо деталей.
Зажимы – предназначены для удержания каких либо деталей в пространственном положении. Уровень – для точного измерения наклона какой либо детали в пространственном положении. Штанген – циркуль – предназначен для измерения как внешних так и внутренних диаметров, толщин стенок, каких либо деталей.
Подготовка металла к сварке, сборка конструкции
Сборка конструкции
Узлы фермы сваривают последовательно от середины фермы к опорным узлам. Сначала выполняют стыковые, а затем угловые швы. Каждый элемент при сборке прихватывают швом длинной 20мм. Близко расположенные швы нельзя выполнять сразу. Вначале дают остыть тому участку основного металла, где будет накладываться близко расположенный шов. Это снизит перегрев металла и пластические деформации. Конец продольного шва выводят на торец привариваемого элемента на длину 20мм.
Режим сварки конструкции.
Параметры режима ручной дуговой сварки.
СВАРОЧНЫЙ ТОК устанавливают в зависимости от диаметра электрода а диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого изделия.
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СВАРОЧНОГО ТОКА
НАПРЯЖЕНИЕ на дуге зависит от её длины. Оптимальная длинна дуги выбирается между минимальной и максимальной. Длинную дугу применять не рекомендуется.
СКОРОСТЬ СВАРКИ выбирается так, чтобы сварочная ванна заполнялась электродным металлом и возвышалась над поверхностью кромок с плавным переходом к основному металлу без подрезов и наплывов.
Техника сварки конструкции.
Способ зажигания сварочной дуги.
Дугу зажигают коротким прикосновением электрода к изделию (впритык) или чирканьем концом электрода о поверхность металла («спичкой»). Способ «спичкой» предпочтительнее, но он ре удобен в узких и труднодоступных мустах.
referat911.ru
Сварка решётчатых конструкций стоит того, чтобы её рассмотреть, так как решётки и различные решётчатые конструкции подлежащие сварке, не всегда ведут себя так, как хотелось бы сварщику.
Решётчатые конструкции представляют собой элементы составного и прокатного профиля, которые соединяются между собой непосредственно в узлах.
К решётчатым конструкциям можно смело отнести такие конструкции, как подстропильные и стропильные фермы, фонари, плоскости решётчатых пространственных конструкций, опоры держащие линии электропередач, башни, мачты а так же решётчатые колонны.
Обратите внимание, что при сварке решётчатых конструкций, применяются короткие швы и нахлёсточные соединения, именно поэтому сварка решётчатых конструкций выполняется ручной дуговой сваркой.
Пояса являются основными элементами ферм, опорные стойки являются основными элементами в колоннах и мачтах.
Что касается ферм, то они бывают как плоские, так и пространственные.
У плоских ферм, составляющие стержни находятся на одной плоскости друг с другом, а пространственные — это фермы составленные из нескольких плоских.
В первую очередь, перед сборкой фермы, необходимо выявить все существующие минусы стоек и раскосов в узлах свариваемой фермы, делается это путём расчёта, либо же путём шаблонирования.
Минус является величиной, на которую следует уменьшить длину элемента (теоретическую), имеется в виду расстояние, которое находится между точками (узловыми), для получения более точного, действительного размера.
При сварке решётчатых конструкций, в данном случае при сварке плоских ферм, используются специальные козлы, которые предварительно должны быть выверены и выставлены по уровню.
Ниже приведена последовательность, выполнения сборки и сварки решётчатой конструкции, (плоской фермы).
1. На специальных стеллажах, согласно сборочному чертежу, выкладываются ветви нижнего и соответственно верхнего пояса фермы, при этом используются специальные ограничители и фиксаторы.
2. Струбцинами или специальными скобками прижимают ветви поясов к установленным в узловых точках косынкам.
3. Проверяется положение узловых точек и поясов, измерения делаются струной, либо же линейкой.
4. Затем выкладываются ветви раскосов и стоек, в каждом последующем узле выдерживая массу минуса (величину), ориентируясь при этом непосредственно по совпадению рисок, которые находятся на косынках, после чего, стержни прижимаются к косынкам и привариваются прихватками.
5. Ветвь собранной фермы, кантуют на 180 градусов, после чего на элементах решётки и на поясах выкладывают прокладки, плотно их прижимают и затем прихватывают, всё это делается согласно чертежу.
Затем выкладываются следующие ветви стоек, связей, раскосов и поясов, ориентация происходит исходя из первой сваренной ветви, всё происходит точно так же, элементы плотно прижимают, после чего прихватывают к прокладкам и к косынкам.
6. Далее производится сварка фермы.
Сварку фермы, а вернее её узлов, необходимо начинать варить с середины, и симметрично вести её к концам.
Обратите внимание на то, что сначала в каждом узле, косынки привариваются к поясам, и только после этого, раскосы и стойки привариваются к косынкам.
7. Повторная кантовка фермы на 180 градусов, с последующей сваркой в той же последовательности, начиная от середины и двигаясь к концам.
8. Когда ферма полностью заварена, начинаются окончательные работы, такие как зачистка, покраска и так далее.
Стоит обратить внимание ещё и на то, что при сварке решётчатых конструкций, схема может быть разнообразной, что же касается сварки непосредственно плоской фермы, то в большинстве случаев придерживаются принципа именно описанного выше, а именно от середины вести сварку к концам.
Когда решётчатая конструкция имеет не очень большие размеры, её сварку лучше осуществлять в специальном вращательном приспособлении.
Благодаря такому вращательному приспособлению, сварка решётчатых конструкций становится более продуктивной, появляется возможность с лёгкостью заваривать малодоступные места.
nzse.ru
Тема: «Классификация сварных конструкций. Решетчатые конструкции».
Сварные конструкции классифицируют:
По целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.).
В зависимости от толщины свариваемых материалов (тонкостенные и толстостенные).
По материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.).
По способу получения заготовок (листовые, сортопрофильные, сварно-литые, сварно-кованные и сварно-штампованные).
По конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок (решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов).
Решетчатая конструкция – это система стержней из профильного проката или труб, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают растяжение или сжатие, а иногда сжатие с продольным изгибом. К ним относятся фермы, мачты, колонны, арматурные сетки и каркасы.
Балками называют конструкции таврового, двутаврового, коробчатого или других видов сечения, работающие в основном на поперечный изгиб. К ним относится поперечные или продольные балки мостовых кранов, балки подкрановых путей, строительные колонны, пролетные балки мостов и т.п.
Оболочковые конструкции (листовые конструкции) делят на два вида: работающие при избыточном давлении (емкости, автоклавы, сосуды и трубопроводы) и работающие при знакопеременных нагрузках и высокой температуре (корпуса вращающихся цементных печей, трубных мельниц, биобарабанов и т.п.).
Корпусные транспортные конструкции подвергаются динамическим нагрузкам. От них требуется высокая жесткость при минимальной массе. К ним относятся корпуса судов и летательных аппаратов, вагонов, кузова автомобилей.
Детали машин и приборов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках. Характерное требование к ним – получение точных размеров. Примеры мембранные узлы.
Все решетчатые конструкции разделяют на:
плоские (строительные фермы, стойки, арматурные сетки).
пространственные (колонки, мачты, каркасы).
Изготавливаются из металла толщиной до 10 мм; суммарная толщина редко превышает 40 – 60 мм.
Длина швов обычно не более 200 – 400 мм; швы различным образом ориентированы в пространстве. Поэтому сварка таких конструкций выполняется полуавтоматом (шланговые) в защитном газе, порошковой или самозащитной проволокой или РДС штучными элементами. Применение автоматической сварки неэкономично, так как здесь короткие, криволинейные и труднодоступные швы.
Такие швы свойственны всем решетчатым конструкциям, например фермам (рис. 1).
Собирают и сваривают фермы по разметке, по контуру и в кондукторах.
Узлы фермы сваривают последовательно от середины к опорам, так напряжения металла в узлах фермы будут минимальными (рис. 2).
Рис. 1 Узлы стропильных ферм
1 - пояс; 2 - раскос;
3 - стойка; 4 - косынка
1 - копир;
2 - полуферма
Рис. 2
При наличии швов различного сечения вначале накладывают швы с большим сечением, а затем – с меньшим.
В решетчатых конструкциях каждый элемент прихватывается с двух сторон швами длиной не менее 30 – 40 мм с катетом шва не менее 5 мм в местах расположения сварных швов. Сборочные прихватки выполняются сварными материалами тех же марок, какие используются при сварке конструкции.
Сварку ведут в нижнем положении от края косынки к центру пересечений осей элементов фермы.
Стержни решетки, например из уголков, собирают с другими элементами обваркой по контуру, иногда фланговыми или лобовыми швами (рис. 3).
Фланговый (боковой)
Лобовой
Не рекомендуется применять прерывистые швы, и швы с катетом менее 3 мм и длиной 60 мм.
Концы фланговых швов выводят на торцы привариваемого элемента на длину 20 мм (рис. 4), что гарантирует прочность соединений.
В первую очередь выполняют стыковые швы, а затем – угловые (рис. 5).
Близко расположенные друг к другу швы нельзя выполнять сразу; надо охладить тот участок основного металла, на котором будет выполняться второй, близко расположенный шов (рис. 4). Это необходимо для того, чтобы уменьшать перегрев металла и величину зоны пластических деформаций от сварки; в результате этого работоспособность сварного узла возрастет.
Рис. 4 Порядок выполнения флангового Рис. 5 Последовательность
(продольного) шва: 1 – 4 очередность сварки выполнения швов: 1 – стыковые, 2 – угловые
studfiles.net
Введение
Сварка является одним из основных технологических процессов в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая сварка.
Изготовление конструкций различного назначения с помощью сварки получает все большее распространение во всех промышленно развитых странах. Экономичность изготовления сварных конструкций является основополагающим фактором, обеспечивающим их приоритетное применение по сравнению с литыми, коваными и штампованными конструкциями.
Конструктивное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т. д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т. д.), по способу получения заготовок (листовые, сортопрофильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампованные). Для создания типовых технологических процессов целесообразна классификация по конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок. По этим признакам выделяют решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.
В данной работе подробно рассмотрим описание и изготовление решетчатых конструкций, а именно технологию сварки для изготовления фермы.
Сварная ферма для диплома была выполнена по определенной схеме наложения швов.
Рисунок 2 — Порядок выполнения сварки фермы несущей
1. Обща часть
1. 1 Описание конструкции, выбор способа сварки
Решетчатая конструкция — это система стержней из профильного проката или труб, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают растяжение или сжатие, а иногда сжатие с продольным изгибом. К ним относят фермы, мачты, колонны, арматурные сетки и каркасы. Рассмотрим разновидность решетчатой конструкции — сварную ферму.
Металлические сварные фермы широко используют при строительстве промышленных и гражданских зданий, мостов, мачт, вышек и т. д. Это объясняется высокой прочностью и жесткостью ферм и небольшими затратами металла на их изготовление.
Технологический процесс сварки металлической фермы начинается с изготовления ее элементов -- уголков, швеллеров, косынок и т. п. по заданным чертежам. Изготовленные элементы фермы собирают на стеллаже или в стапелях и скрепляют короткими сварными швами. Последовательность наложения сварных швов при сварке фермы, собранной на прихватках, должна выполняться в соответствии с технологией, предусматривающей получение минимальных короблений, допустимых без последующей рихтовки фермы.
Ферма, которая представлена в работе является макетом, который можно будет демонстрировать на занятиях по дисциплине «Технология производства сварных конструкций». Данная ферма была собрана вручную и сварена полуавтоматической сваркой в углекислом газе.
1. 2 Выбор сварочного оборудования
Дуговая сварка в среде защитных газов -- инертных (MIG) или активных (MAG) является наиболее применяемым методом в странах Европы и Америки. В обиходе этот метод получил названия полуавтоматической сварки, так как сварщик в ручную передвигает сварочную горелку вдоль шва. Данный метод сварки отличает высокая производительность, простота использования и возможность автоматизации. Сварку данным методом производят с помощью сварочных полуавтоматов.
Процесс полуавтоматической сварки может использоваться как для сварки низко, так и высоколегированных (нержавеющих) сталей, а также для сварки конструкций из алюминия и его сплавов.
Для сварки фермы мы решили применить полуавтоматическую сварку в углекислом газе. Конструктивно сварочный полуавтомат состоит из источника тока (выпрямителя) и механизма подачи сварочной проволоки, выполненных в одном корпусе или раздельно и комплектуется сварочной горелкой (рисунок 1). Основной принцип полуавтоматической сварки MIG/MAG заключается в том, что металлическая проволока во время сварки подается в зону сварки через сварочную горелку и плавится в электрической дуге. Сварочная проволока при этом методе играет двойную роль -- она является токопроводящим электродом и служит присадочным материалом.
Рисунок 1. Основной механизм подачи проволоки толкающего типа с обычной горелкой
Исходя из конструктивных особенностей оборудования для полуавтоматической сварки в углекислом газе, мы выбрали сварочный полуавтомат «Спутник».
Полуавтомат сварочный «Спутник» сконструирован для сварки тонколистых металлов и ремонта легковых и грузовых автомобилей. Для удобства работы силовой блок питания (источник сварочного тока) и подающий механизм сконструированы в один корпус.
Силовой блок питания вырабатывает переменный сварочный ток, силовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, дроссель сглаживает пульсации тока после преобразования, блок управления включает и выключает силовой блок питания, пневмоклапан для подачи защитного газа в зону сварки и подающий механизм. Шлангом управления производится включение блока управления и производится сварка. На панели управления расположены все органы управления полуавтомата (кроме кнопки включения схемы, она на ручке шланга управления): регулировка подачи электродной проволоки, регулировка силы сварочного тока и напряжения, тумблер включения сети, сигнальная лампа (показывает наличие напряжения), универсальный разъем для подключения шланга управления, вывод для подключения кабеля обратного тока (массы).
Принцип работы полуавтомата основан на сварке металлов в среде защитного газа плавящимся электродом.
Посредством шланга управления в место сварки автоматически подается электрод и защитный газ, а перемещение сварочной горелки по шву производится вручную сварщиком.
Порядковый номер полуавтомата выбит на передней панели около подающего механизма и на табличке на задней панели. Пломбировка полуавтомата отсутствует.
Во время работы полуавтомата необходимо соблюдать время периода работы и паузы (ПВ), т.к. во время сварки происходит нагрев дросселя, силового выпрямителя и силового трансформатора, при нагреве они могут выйти из строя. Время сварки 3 минуты. Время паузы (перерыва) 2 минуты.
Во время паузы происходит охлаждение за счет естественной вентиляции силовых агрегатов полуавтомата через имеющиеся вентиляционные отверстия в корпусе.
Для сварки использовать сварочную проволоку, желательно омедненную, диаметром 0,6−1 мм (комплект поставки по диаметр 0,8 мм) нельзя использовать ржавую и гнутую сварочную проволоку. Запрещается перемещать полуавтомат за шланг управления.
Таблица 1 — Технические характеристики полуавтомата «Спутник»
Технические характеристики | ||
Напряжение питания сети, В | 380 | |
Максимальный сварочный ток полуавтомата, А | 175 | |
Номинальное рабочее напряжение полуавтомата, В | 32 | |
Максимальный режим работы ПВ, % | 60 | |
Частота питающей сети, Гц | 50 | |
Диаметр используемой проволоки, мм | 0,8−1,2 | |
Скорость вылета электрода, м/мин | 0−11 | |
Потребляемая мощность, кВт не более | 3,5 | |
Масса полуавтомата, кг | 85 | |
Размеры | 1000×815×355 | |
Способ регулирования сварочного тока ступенчатый.
Кроме сварочного полуавтомата сварка в углекислом газе предусматривает использование дополнительного оборудования — подогревателя и осушителя.
Подогреватель используется только при сварке в углекислом газе. Испарение жидкого СО2 при большом его расходе приводит к резкому понижению температуры. Влага, содержащаяся в газе, замерзает в редукторе. Для безопасности подогреватель питается постоянным (20 В) или переменным током (36 В).
1 — корпус
2 — кожух
3 — змеевик
4 — теплоизоляция
5 — нагревательный элемент
6 — накидная гайка
Рисунок 3 — Подогреватель
Осушитель поглощает влагу из углекислого газа. Выпускается двух модификаций: высокого и низкого давления. Осушитель высокого давления устанавливают перед регулятором (редуктором), а низкого — после него. Влагопоглощающим веществом служит силикагельилиалюмогликоль. Путем прокаливания при 250−300 «С эти вещества поддаются восстановлению.
1 — Втулка
2 — Накидная гайка
3 — Пружина
4 — Сетка
5 — Фильтр
6 — Осушающий материал
7 — Сетчатая шайба
8 — Корпус
9 — Штуцер
Рисунок 4 — Осушитель
2. Технологическая часть
2.1 Выбор сварочных материалов, инструментов и приспособлений
конструкция сварка оборудование металл
Для сварки фермы был выбран прокат профильной трубы 50×25 из стали 09Г2С.
Сталь 09Г2С — низколегированная конструкционная для сварных работ. 09Г2С — сталь, свариваемая без ограничений, при сварке не требует подогрева и последующей термообработки, не флокеночувствительна и не склонна к отпускной хрупкости.
Сталь 09Г2С используется:
— для производства паровых котлов;
— для производства аппаратов и емкостей, работающих под давлением при температуре -70 — +450 °С;
— для производства сварных листовых конструкций в химическом и нефтяном машиностроении;
— в судостроении.
Химический состав в % стали 09Г2С:
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | N | Cu | As | |
до 0. 12 | 0. 5−0. 8 | 1. 3−1. 7 | до 0. 3 | до 0. 04 | до 0. 035 | до 0. 3 | до 0. 008 | до 0. 3 | до 0. 08 | |
Для сварки низко и среднелегированных сталей подходят следующие марки сварочной проволоки: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС. Для полуавтоматической сварки в углекислом газе (СО2) использовать сварочную проволоку, желательно омедненную, диаметром 0,6−1 мм, также нельзя использовать ржавую и гнутую сварочную проволоку.
При сварке фермы я использовал проволоку Св-08Г2С-О. Омеднение защищает проволоку от окисления и улучшает токоподвод.
Основные характеристики Св-08Г2С-О:
— Проволока выпускается диаметром 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 3,8; 4,0; 5,0 мм.
— Обработка поверхности: без покрытия, омедненная, полированная (остаточная смазка менее 0,03%), химически полированная проволока.
— Защита: газозащитная — CO2 или смесь Ag-80% и COІ-20%.
— Тип тока: постоянный обратной полярности.
Защитным газом в данной сварке выступает углекислый газ (СО2). Углекислый газ является активным, это значит, что он защищает зону сварки от воздуха, растворяется в жидком металле, либо вступает с ним в химическое взаимодействие.
Углекислый газ бесцветный, со слабым запахом, с резко выраженными окислительными свойствами, хорошо растворяется в воде. Тяжелее воздуха в 1,5 раза, может скапливаться в плохо проветриваемых помещениях, в колодцах, приямках. Для снижения влажности СО2, рекомендуется установить баллон вентилем вниз и через 1−2 ч открыть вентиль на 8−10 с для удаления воды. Перед сваркой из нормально установленного баллона выпускают небольшое количество газа, чтобы удалить попавший внутрь воздух. В углекислом газе сваривают чугун, низко- и среднеуглеродистые, низколегированные конструкционные коррозионностойкие стали. Цвет баллона — черный, надпись желтая.
2.2 Подготовка металла под сварку и сборка конструкции
Низколегированные стали разрезают на заготовки газовой, плазменной или воздушно-дуговой резко й с последующей зачисткой участков нагрева резцовыми или абразивными инструментами до удаления следов огневой резки.
Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину до 20 мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.
Стыки собирают в сборочных приспособлениях или с помощью прихваток. Их ставят с применением присадочных проволок той же марки, какой будет выполнена сварка.
Высота прихватки должна быть равна 0,6 — 0,7 толщины свариваемых деталей, но не менее 3 мм, при толщине стенки до 10 мм или 5−8 мм при толщине стенки более 10 мм.
Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Их поверхность должны быть тщательно зачищена. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты следует удалить механическим способом.
Сварочную проволоку в течение 1,2 — 2 ч прокаливают при температуре 150 — 250єС. Ржавчина на проволоке резко ухудшает стабильность процесса сварки. Удалять ржавчину рекомендуется травлением проволоки в 5% - ном растворе соляной кислоты с последующим прокаливанием 1,5 — 2 ч при температуре 150 — 250єС.
2.3 Выбор режимов сварки
Качество сварки в значительной мере зависит от правильности выбора режимов работы сварочного полуавтомата, а также от правильности выбора сварочных материалов (сварочной проволоки). Для регулировки расхода защитного газа используют газовый редуктор. Защитный газ, который подается в зону сварки через газовое сопло, защищает дугу и сварочную ванну с расплавленным металлом. Металл в расплавленном состоянии химически активен и может взаимодействовать с защитным газом.
В зависимости от толщины свариваемого металла сварщик выбирает режим работы переключателем силы тока и подачи электрода. Расстояние от края защитной трубки и свариваемой деталью 7−14 мм.
Толщина свариваемого металла — 2 мм. Зазор между свариваемыми деталями устанавливается около 0,8 мм.
Рассмотрим оптимальные режимы сварки при толщине металла 2 мм:
ь Диаметр проволоки 0,8 мм
ь Сварочный ток — около 200 А
ь Напряжение на дуге — 22 В
ь Скорость сварки — 55 м/ч
ь Вылет электрода — 13 мм
ь Расход газа — 7 л/мин
ь Число проходов — 1
2.4 Контроль качества сварных соединений
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, т. е. проверяют внешний вид детали, качество поверхности, наличие заусенцев, трещин, забоин и т. п., 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 прихватки проверяют расположение деталей друг относительно друга, величину зазоров, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других дефектов в местах прихваток и т. д. 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 позволяет предотвратить появление систематических дефектов и особенно эффективен при автоматизированной сварке (автоматическая и механизированная дуговая сварка).
3. Охрана труда и техника безопасности при изготовлении изделия
Для предупреждения несчастных случаев при сварке необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:
1. Для защиты глаз необходимо работать с предохранительным щитком или в шлеме со вставленными в них темными стеклами.
2. Сварщик должен работать в брезентовой одежде, защищающей тело от ожогов, и в резиновой обуви, предупреждающей поражение электрическим током. Одежда и обувь должны быть сухими. Под ноги следует подстилать резиновый коврик, а при работе сидя пользоваться деревянным табуретом.
3. Сварочные посты должны быть ограждены перегородками для предупреждения пожара от расплавленных капель. Сварка на расстоянии меньше 5 м от горючих или взрывчатых материалов запрещается.
4. Вспомогательным рабочим, участвующим в осуществлении процесса сварки, должны выдаваться ручные щитки с защитными красными или зелеными стеклами.
5. Сварщику запрещается выполнять какой-либо ремонт сварочной аппаратуры.
6. При использовании баллонов со сжатыми газами необходимо соблюдать установленные меры безопасности: не бросать баллоны, не устанавливать их вблизи нагревательных приборов, не хранить вместе баллоны с кислородом и горючими газами, баллоны хранить в вертикальном положении. При замерзании влаги в редукторе баллона с СО2 отогревать его только через специальный электроподогреватель или обкладывая тряпками, намоченными в горячей воде. Категорически запрещается отогревать любые баллоны со сжатыми газами открытым пламенем, так как это почти неизбежно приводит к взрыву баллона.
7. При сварке в защитных газах, кроме соблюдений мер, общих для всех способов сварки, необходимо учитывать, что углекислый газ и аргон в 1,5−2 раза тяжелее воздуха. Эти газы могут скапливаться в нижней части отсека, помещения, в связи с чем устройства вытяжной вентиляции нужно устанавливать не только в зоне дыхания сварщика, но и в нижней части помещения. Выбрасывать воздух нужно за пределы рабочих зон. Мощность вытяжной вентиляции на 1 кг наплавленного металла не менее 150 м3/ч.
8. Безопасное обращение с газовыми баллонами и их хранение
— При обращении с газовыми баллонами и их хранении рекомендуется соблюдать следующие практические меры. При транспортировке и складировании необходимо дополнительно принимать во внимание указания официальных органов.
— К обращению с газовыми баллонами допускать только лиц, имеющих достаточный опыт и квалификацию.
— Газовый баллон представляет собой сосуд под высоким давлением и с ним необходимо обращаться осторожно.
— Никогда не снимать и не портить этикетки, прикрепленные изготовителем на баллонах.
— До того как использовать баллон, убедиться в правильном его содержимом.
— До того как использовать газ, ознакомиться с его свойствами и риском, связанным с его использованием.
— В случае неуверенности в правильном обращении с каким-нибудь газом, связаться с изготовителем газа.
— Всегда пользоваться защитными перчатками.
— Не поднимать баллон за колпак и крышку.
— Для перемещения баллонов всегда пользоваться тележкой или ящиками для баллонов.
— При перемещении баллона защитный колпак должен всегда находиться на своем месте.
— Для выявления утечек использовать мыльный раствор.
— Всегда пользоваться регулятором давления, предназначенным для данного газа. Использовать вставки запрещено.
— Перед подключением оборудования к баллону, проверить его правильный класс давления.
— Предотвратить обратный поток газа в баллон (напр., обратным клапаном), прежде чем подключать баллон.
— Вентиль баллона открывать медленно.
— Никогда не нагревать газовый баллон.
— Подача газа из баллона в другой баллон запрещена.
— Никогда не использовать баллон в качестве катка или рабочей подставки.
— Содержать вентиль баллона и оборудование чистыми от масла и грязи.
— Не допускать падения баллонов.
— Защитить баллоны от механических ударов.
— Всегда, когда баллоны не используются, закрывать вентиль.
— С пустыми баллонами всегда обращаться как с полными.
— В случае повреждения баллона в работе, он должен быть четко замаркирован и возвращен поставщику. Ни в коем случае не пытаться ремонтировать баллон или скрывать дефекты, так как это может вызвать риск опасности для других.
— Баллоны должны храниться в отведенном для них хорошо вентилируемом месте.
— Баллоны хранить в помещении с отсутствием риска пожара и расположенном далеко от источников тепла и возгорания.
— Склад баллонов должен содержаться в порядке с разрешением доступа в него только уполномоченным лицам. Территория должна быть четко отмечена надлежащими щитами.
— Курение и открытое пламя на складе и вблизи него запрещены.
— Газовые баллоны должны храниться в вертикальном положении. Вентили баллонов должны быть хорошо закрыты с установоенными на место колпаками.
— Пустые баллоны хранить отдельно от полных.
— На складе баллоны с разными видами газов хранить отдельно от других.
Меры при пожаре:
— вызвать пожарную охрану.
— обеспечить эвакуацию территории.
— если возможно, убрать баллоны из зоны пожара.
— при отсутствии возможности вывоза баллонов, охлаждать баллоны водой из защищенного места.
— четко пометить баллоны, потерпевшие пожар, и сообщить поставщику.
Список литературы
1. Казаков Ю. В. Сварка и резка материалов: Учебное пособие для нач. проф. Образования; Под ред. Ю. В. Казакова. — 4-е изд., испр. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 400 с.
2. Маслов Б. Г. Производство сварных конструкций: учебник для студентов учреждений сред. проф. Образования. — М.: Издательский цетр «Академия», 2010. — 288 с.
3. Хромченко Ф. А. Справочное пособие электросварщика. — 2-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 2005. — 416 с.
Показать Свернутьgugn.ru
