Газовая сварка

ВВЕДЕНИЕ

 

     Значение сварочного производства в машиностроении очень велико – сейчас трудно назвать отрасль народного хозяйства, где бы не применялись различные виды сварки. С применением сварки стало возможным создание таких конструкций, машин и аппаратов, которые практически нельзя изготовить другими  способами. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий, позволила создать принципиально новые конструкции.

     Сварка металлов  является одним из выдающихся изобретений русских ученых и инженеров и впервые была освоена в нашей стране. Наследие В. В. Петрова, Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова получило новое развитие в трудах ученых, инженеров, рабочих.

     В Республике Казахстан дуговая сварка является наиболее распространенным видом сварки. Достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов позволили поднять на высокий технический уровень целый ряд важнейших индустриальных отраслей. Применение передовой сварочной технологии вызвало коренные изменения в технологии изготовления котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов и других машин и механизмов.

     Рост технического уровня сварочного производства повышает требования к уровню общеобразовательной и технической подготовки электросварщиков.

Сваркой называется процесс  получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями  при их нагревании и (или) пластической деформации.

В результате затраченной энергии атомы получают соответствующее смещение ( движение), позволяющее им занять в общей атомной решетке устойчивое положение, т.е достигнуть равновесия между силами притяжения и отталкивания. Энергию извне называют энергией активации. Ее при сварке вводят путем нагрева (термическая активация) или пластического деформирования (механическая активация).

Сущность сварки плавлением состоит в том, что образующийся от нагрева посторонним источником жидкий металл одной оплавленной  кромки самопроизвольно соединяется (в какой-то мере перемешивается) с жидким металлом другой кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После охлаждения металла сварочной ванны получается металл шва.

 Металл шва может  образоваться только за счет переплавления металла по кромкам или дополнительного присадочного металла, введенного в сварочную ванну.

Источниками местного нагрева при сварке плавлением могут быть электрическая дуга, газовое пламя, химическая реакция с выделением теплоты, расплавленный шлак, энергия электронного излучения, плазма, энергия лазерного излучения.

Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам  свариваемых частей. Пластическое деформирование по кромкам свариваемых частей. Пластическое деформирование по кромкам свариваемых частей достигается статической или ударной нагрузкой. Для ускорения получения пластически деформированного состояния металла по кромкам свариваемых частей обычно сварку давлением выполняют с местным нагревом. Благодаря пластической деформации металл по кромкам подвергается трению между собой, что ускоряет  процесс установления межатомных связей между соединяемыми частями. Зона, где образовались межатомные связи соединяемых частей при сварке давлением, называется зоной соединения.

 

 

 

 

ОБОРУДОВАНИЕ

 

 

1. Сварочный пост

 

 

Сварочный пост – рабочее место сварщика, оборудованное  всем необходимым для выполнения сварочных работ. Сварочный пост укомплектован источником питания, электрическими проводами, электрододержателями, сборочносварочными приспособлениями и инструментом, щитком или маской.

Сварочные посты в  зависимости от рода применяемого тока и типа дуги делят на следующие  виды:

-постоянного тока с питанием от однопостового или много постового сварочного преобразователя;

- переменного тока с питанием от сварочного трансформатора.

Сварочные посты могут  быть стационарными или передвижными.

Стационарные посты представляют собой открытые сверху кабины для сварки изделий небольших размеров. В кабине обычно помещают однопостовой сварочный трансформатор или сварочный выпрямитель. Вращающийся преобразователь постоянного тока создает при работе сильный шум, поэтому его лучше размещать за пределами кабины. При питании сварочных постов от многопостовых преобразователей постоянного тока и выпрямителей сварочный ток разводят по кабинам проводами или шинами. В кабине устанавливается рубильник или магнитный пускатель для включения источника тока. На рабочем столе располагаются специальные приспособления для сборки и зажатия свариваемых деталей, а также ящика для штучных электродов и инструмента. На стенке кабины подвешивают сушильный шкаф для прокалки электродов.

Передвижные посты применяют при сварке крупногабаритных изделий непосредственно на производственных площадях цехов или строительных площадках. Защита от лучей дуги в этих случаях производится щитами, а защитой источника питания дуги от дождя и снега служат навесы или на монтаже передвижные машинные залы.

 

 

2. Сварочный трансформатор.

 

 

Сварочный трансформатор  преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты и служит для питания сварочной дуги. Трансформатор имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки.

Обмотка, подключенная к  сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электродержателю и свариваемому изделию – вторичной.

Для надежного зажигания  дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60-65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20-30 В.

В нижней части сердечника 1 находится первичная обмотка 3, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.

Вторичная обмотка 2, также  состоящая из двух катушек, расположена  на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка — подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта 4, с которым она связана, и рукоятки 5, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Сварочный ток регулируют изменением  расстояния между первичной и вторичной обматками.

При вращении рукоятки 5 по часовой стрелке вторичная  обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и  индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, магнитный поток рассеяния растет (индуктивное сопротивление увеличивается) и сварочный ток уменьшается. Пределы регулирования сварочного тока — 65-460 А. Последовательное соединение катушек первичной и вторичной обмоток позволяет получать малые сварочные токи с пределами регулирования 40-180 А.

Основные обязанности  сварщика по обслуживанию источника  питания:

1 Перед включением источника питания очистить его от пыли и грязи, проверить надежность изоляции сварочных проводов и их присоединения, а также оградить место сварки щитами, ширмами или брезентовыми занавесками.

При обнаружении  дефектов в источнике и в сварочных  проводах сообщить об этом производственному  мастеру, наладчику сварочного оборудования или электромонтеру для их устранения. Рекомендуется иметь журнал для регистрации неисправностей и их устранения.

2 Убедиться в наличии провода заземления источника и его надежности.

3 При работе на открытой площадке обеспечить защиту оборудования от атмосферных осадков.

4Включить источник питания дуги магнитным пускателем или рубильником.

5 Во время сварки работать в брезентовой спецодежде и спецрукавицах. В сырую погоду или в сыром помещении пользоваться резиновыми ковриками.

 

 

3.  Принадлежности и инструменты: электрододержатель, щитки и маски.

 

Для зажатия  электрода и подвода к нему сварочного тока служат электрододержатель. Согласно ГОСТ 14651-78Е, электрододержатели выпускают трех типов в зависимости от силы сварочного тока: 1типа- для тока 125А; 2 типа-125-135А; 3 типа- 315-500 А. Во всех типах электрододержатель должен выдерживать без ремонта 8000 зажимов электродов. Время смены электрода не должно превышать 4 с.

Щитки изготовляют согласно ГОСТ 12.4.035 -- 78 из легких и несгораемых материалов (спецпластмасс). Масса ручного щитка не должна превышать 0,48 кг, наголовного -- 0,50 кг.

Защитные стекла (светофильтры) предназначены для  защиты глаз и кожи лица от лучей  дуги, брызг металла и шлака. ГОСТ 12.4.080 -- 79 предусматривает 13 классов (номеров) светофильтров при сварке на токах от 5 до 1000 А.

Сварка покрытыми  электродами при токе 100А выполняется  со светофильтром С5; 200А- С6; 300А-С7; 400А-С8; 500-600А- С9 и тд. Шланговая сварка в  СО2 при токе 50-100А выполняется  со светофильтром С1; 100-150-С2; и т.д.

Размер светофильтра 52х102 мм. Светофильтр вставляют в рамку щитка. Светофильтр защищают от брызг снаружи обычным оконным стеклом. Прозрачное стекло меняют по мере загрязнения.

Кабели и  сварочные провода служат для  подвода тока от источника питания  к электрододержателю и изделию.

Сечения медных проводов (жил) выбирают по установленным нормативам для электротехнических установок 5-2 А/мм² при токах 100-300 А.

Одежда сварщика (костюм и халат) шьется из брезентовой  парусины, иногда из специальной (пленочной) ткани. Брюки надевают поверх обуви  для предохранения ног от ожогов горячими огарками, образующимися при смене электродов, и брызгами металла.

Одежда из прорезиненного материала не применяется, так как  легко прожигается нагретыми  частицами металла. Все сварщики должны пользоваться брезентовыми рукавицами.

 

 

 

 

2 Материалы

 

 

Чистое железо в промышленности и строительстве  не применяется из-за низкой прочности  и твердости. Углерод, присутствующий в железе резко изменяет механические свойства. Одно из преимуществ сплавов железа с углеродом является их способность в широких пределах менять свои свойства.

Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2% углерода, называются сталью, а более 2%-чугуном. По химическому составу сталь  делится на:

- углеродистую;

- легированную.

Углеродистая  сталь в свою очередь подразделяется:

1-низко                                                                        0.25%

2 средне                                                                       от 0.25-0.6%

3 высокоуглеродистую, с содержанием углерода  от 0.6-2%.

Легированная сталь в своем составе кроме углерода имеет различные легирующиеся компоненты(хром, никель), по содержанию которых оно делится:

1-низко (до 2.5%)

2-средне (от 2.5-10%)

3 высоколегированную (более 10%).

По назначению сталь делится на:

- конструкционную;

- инструментальную;

- высококачественную.

Качество стали  определяется количеством газов, шлаков, и вредных примесей, находящихся  в их сотаве, а также однородностью  сплавов. Чем меньше вредных примесей, тем лучше качество стали.

 

 

 

2.1 Легированная теплоустойчивая сталь

 

Теплоустойчивые стали по микроструктуре подразделяются на стали перлитного класса (12МХ, 12Х1М1Ф, 20Х1М1Ф1ТР и др.) и стали мартенситного класса(15-5; 15-5М).

Все теплоустойчивые  легированные стали поставляются потребителю  после термической обработки (закалка плюс термический отпуск, отжиг). Если рабочая температура изделий из сталей (трубы паронагревателей, детали газовых турбин, трубы печей нефтезаводов и др.) не превышает 600 °С, то они изготавливаются из высоколегированной жаростойкой и жаропрочной стали.

Для дуговой  сварки теплоустойчивой стали, ГОСТ 9467-75 предусматривается 9 типов электродов (Э-0,9 М Э-0,9 МХ, Э-0,9 XI, Э-0,5 Х2М, Э-0,9 Х2МI, Э-0,9 MIМФ, Э-10 XIMIHФБ, Э-10 ХЗMIБФ, Э-10 Х5МФ).

Технологией сварки легированных теплоустойчивых сталей любой марки предусматривается  предварительный или сопутствующий  местный или общий подогрев свариваемого изделия, который обеспечивает структурную  однородность метала шва с основным металлом и термическую обработку сварного изделия.

Подогрев свариваемого изделия необходим для устранения в металле трещин от сварки. Лучшая термическая обработка сварных  изделий из теплоустойчивой стали  – закалка и высокий отпуск. На практике применяют только высокий отпуск или отжиг с нагревом до температуры около 780°С. Для сварки теплоустойчивыйх сталей в монтажных условиях при невозможности подогрева и последующей термообработки применяют электроды марки АН-ЖР-2.