Реферат: Сварка стали
1. Вступление
2. Прогрессивныеметоды сварки, классификация процессов сварки, инструменты и приспособления.
3. Приготовление иорганизация рабочего места сварщика
4. Сваркасреднелегированных термическиупроченных сталей.
5. Техникабезопасности и противопожарные мероприятия
6. Литература
Вступление
Сваркой называется процесс получения неразъемныхсоединений посредством установления межатомных связей между соединённымичастями при их нагревании и / или / пластической деформировании / ГОСТ 2601 – 84 /.
Сварка является одним из основных технологическихпроцессов в машиностроении и строительстве. Основным видом сварки являетсядуговая сварка.
Основоположниками дуговой сварки является русскиеучённые и инженеры – В.В. Петров (1761 – 1834), Н.Н. Бенардос (1842 –1905) иН.Г. Славянов (1854 – 1897). Выдающийся в клад в разработку теоретических основсварки внесли советские учёные: В.П. Вологдин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О.Патон, Г.А. Николаев, Н.О. Окерблом, Н.Н. Рыколин, К.В. Любавский, Б.Е. Патон.
В 1802 году впервые в мире профессор Санкт Петербургскоймедика – хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл и наблюдалдуговой разряд от построенного им сверхмощного «вольтового столба»,который стоял из 2100 пар разнородных кружков – элементов /медь + цинк/, проложенныебумажными кружками, смоченные водным раствором нашатыря. Этот столб, илибатарея был наиболее мощным источником электрического тока в то время. Проделавбольшое количество опытов с этой батареей, он показал возможность использованияэлектрической дуги для освещения и плавления металлов.
На современном этапе развития сварочногопроизводства, в вязи с развитием научно-технической революции резко возросдиапазон свариваемых толщин, материалов, видов сварки.
В настоящее время сваривают материалы толщиной отнескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроение).Наряду с конструкционными сталями сваривают специальные стали и сплавы наоснове титана, циркония, молибдена, ниобия и других материалов, такжеразнородные материалы.
Сущность сварки заключается в сближении элементарныхчастиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать межатомныесвязи, которые обеспечивают прочные соединения.
Прогрессивные методы сварки, квалификацияпроцессов сварки,инструменты и приспособления.
В зависимости от вида энергии, применяемой присварке, различают три класса сварки: термический, термомеханический,механический.
К термическому классу относятся виды сварки,осуществляемой плавлением, т.е. местным расплавлением соединяемых частей сиспользованием тепловой энергии.
Основным источниками теплоты при сварке плавлениемявляются: сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплотавыделяется при электрошлаковом процессе.
Источники теплоты характеризуется температурой иконцентрацией, определяемой наименьшей площадью нагрева (пятно нагрева) инаибольшей плотностью тепловой энергией в пятне нагрева.
Основные виды сварки термического класса:
· Дуговая сварка – сварка плавлением при которой нагревосуществляется электрической дугой. Особым видом дуговой сварки являютсяплазменная сварка, при котором нагрев осуществляется сжатой дугой.
· Газовая сварка – сварка плавлением, при которой кромкисоединяющихся частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки длягазовой сварки.
· Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которойдля нагрева металла используют теплоту, выделяющееся при похожденииэлектрического тока через расплавленный электропроводный шлак.
При термитной сварки используют теплоту,образующееся в результате сжигания термит – порошка, состоявшегося из смесиалюминия и оксида железа.
К термомеханическому классу относятся видысварки, при которых используются тепловая энергия и давление:
· Контактная сварка – сварка с применение давления, прикоторой нагрев осуществляют теплотой, выделяемой при прохождении электрическоготока через находящейся в контакте соединяемых частей.
· Диффузионная сварка – сварка давлением, осуществляемая взаимнойдиффузией атомов контактирующих частей при относительно воздействий повышеннойтемпературы и при незначительной пластической деформацией. Также в этот классотносятся: газопрессовая сварка, дугопрессовая сварка, шлакопрессовая сварка,термопрессовая сварка и т.п.
К механическому классу относятся виды сварки,осуществляемых с использованием механической энергии и давлением:
· Холодная сварка – сварка давлением при незначительнойпластической деформации, без внешнего нагрева соединяемых частей.
· Сварка взрывам – сварка, при которой соединениеосуществляется в результате вызванного взрывом соударение быстро движущихсячастей.
· Ультразвуковая сварка – давлением, осуществляемая привоздействии ультразвуковых колебаний.
· Сварка трением – сварка давлением, при которой нагревосуществляется трением, вызываемым вращением свариваемых частей относительнодруг друга.
Наибольший объём среди других видов сварки занимаетручная дуговая сварка – сваркаплавлением штучными электродами при которой подача электрода и перемещение дугивдоль свариваемых кромок производится в ручную.
/>
Рис 1
На рисунки I дуга горит между стержнем электрода(1) и основным металлом (---). Под действием теплоты дуги электрод и основнойметал плавится, образуя металлическую сварочную ванну (4). Капли жидкогометалла (8) с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну черездуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода (2), образуягазовую защиту (3) вокруг дуги и жидкую шлаковою ванну на поверхностирасплавленного метала. Металлические и шлаковые ванны вместе образуют сварочнуюванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образуютсясворной шов (6). Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шватвёрдую шлаковою корку, которая удаляется после остывания шва.Для обеспечения заданного состава и свойства сваркувыполняют электродами, к которым предъявляют специальные требования.
На рисунке 1, стрелкой / — / — указанонаправление сварки.
Прогрессивным методом сварки также является аргонодуговая сварка.
Аргонодуговая сварка – дуговая сварка. Прикоторой в качестве защитного газа используется аргон.
Применяют аргонодуговую сварку неплавящемсявольфрамовым и плавящимся электродом.
Этот процесс предназначен главным образом дляметаллов толщенной менее 3-4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянномтоке прямой полярности. Сварка алюминия, магния и бериллия ведут на переменномтоке.
При прямой полярности /плюс на изделия, минус наэлектроде/, лучшее условие термоэлектронной эмиссии, выше стойкостьвольфрамового электрода и допускаемый придельной ток. Допускаемый ток, прииспользование вольфрамового электрода ø3 мм составляет ориентировочнопри прямой полярности 140-280 А, обратной полярности – только 20-40 А. Дуга припрямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. вшироком диапазоне плотностей тока.
При обратной полярности возрастает напряжения дуги,уменьшается устойчивость её горения, резко уменьшается стойкость электрода,повышается его нагрев и расход. Эти особенности и дуги обратной полярностиделают её непригодной для непосредственного применения в сварочных процессе.Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: приеё действии с поверхности свариваемого метала удаляется окислы и загрязнения.Это явление объясняется тем, что при обратной полярности и поверхности металлабомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые перемещаясь поддействием электрического поля от плюса /электрод/, к минусу /изделия/,разрушают окисные плёнки на свариваемом металле, а выходящие с катода /споверхности изделия/ электроны способствуют удалению разрушенных окисныхплёнок.
Этот процесс удаления называют катоднымраспылением.
Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых,тавровых и угловых соединений.
При толщине листа до 2,5 мм целесообразно свариватьс отбортовкой кромок при малой величине зазора /0,1-0,5 мм/ можно свариватьтонколистовой метал толщенной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок
Расположениегорелки и присадочного прутка при ручной аргонодуговой сварке
На рисунке 2 изображена аргонодуговая сварка:
1. электрод
2. присадочныйпруток
3. защитный газ
4. сопло горелки
Ручную сварку выполняют наклонной горелкой угломвперёд, угол наклона к поверхности изделия составляет 70- 80º. Присадочнаяпроволоку под углом 10- 15º, смотри рисунок 2.
По окончанию сварки дугу постепенно обрывают длязаварки кратера. При ручной сварке – её постепенным растяжением, приавтоматической – спец. устройством для сварки кратера, обеспечивающимпостепенное уменьшение сварочного тока.
Для защиты охлаждающего металла, подачу газапрекращают через 10-15 сек. после выключения тока.
Примерный режим ручной аргонодуговой сваркивольфрамовым электродам стыкового соединения из высоколегированной стали,толченой 3 мм: диаметр вольфрамового электрода 3-4мм, диаметр присадочнойпроволоки 1,6-2 мм, сварочный ток 120-160 А, напряжения на дугу 12-16 В, расходаргона 6-7 л/мин.
Допустимый зазор тем меньше, чем меньше толщинастаримого метала. Листы, толщиной более 4 мм сваривают в стык с разделкой кромок,при этом допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм.
Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Областьприменения этого вида – сварка цветных металлов (AI, Mg, Cu, Ti) иих сплавы и легированных сталей (Рис. 3 а, б, в.).
Рис. 3
Рис.3аизменением сварочного тока и напряжения при импульсной сварке вольфрамовымэлектродом.
Рис 3 б, в. – Вид швов.
I св сварочный ток I деж ток дежурной дуги т п время паузы t св время сваркиИмпульсно – дуговая сварка вольфрамовымэлектродом (рис. 3) заключается в применении в качестве источника теплоты«пульсирующей» дуги с целью концентрации во время теплового исилового воздействия дуги на основной и электродный метал. При стеснённомтеплоотводе полнее используется теплота на расплавлении основного металла, чемпри сварки постоянной дугой.
Дуга пульсирует с заданным соотношением импульса ипаузы /рис. 3/. Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек сопределённым перекрытием. Повторным возбуждением и устойчивость дугиобеспечивается благодаря горению дежурной дуги (10-15 % от силы тока вимпульсе). Наряду с силой тока, напряжениям, скоростью сварки к основнымпараметрам относятся:
Длительность импульса
Длительность паузы
Длительность цикла сварки
Шаг точек
/tсв/
/tп/
t = tсв+tп
S=Uсв(+св+tп) где Uсв скорость сварки
Отношенияtп/tсв =Gназывается жесткостью режима
Аргонодуговаясварка плавящимся электродам
Сварка происходит с капельным и струнным переносам.
С увеличением тока капельный перенос металаэлектрода сменяется струйным и глубина прославления увеличивается. Критическаявеличена тока, при котором капельный перенос сменяется струйным, составляет:при сварке сталей – от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электроднойпроволоки. При сварке алюминия – 70 А.
При аргонодуговой сварке плавящимся электродампредъявляется более жёсткие требования – перед сваркой необходимо тщательнаяотчистка кромок свариваемых материалов и проволоки.
Вид сварки, который являетсяпрогрессивным – газовая сварка
Газовая сварка выполняется при низких скоростях нагреваи охлаждения металла, что приводит к укрупнению зёрен около шовного металла,низкой прочности сварного соединения и большим деформациям сварного соединения.
В настоящие время газовая сварка находит примененияпри ремонте литых изделий из чугуна и иногда цветных металлов, исправлениядефектного литья, при монтаже сантехнических стальных тонкостенных узлов,толченой до 2 мм, наплавке, сварке легко плавких металлов и тд. Газовое пламяприменяется при пайке, для подогрева, с целью термической обработки металла,отчистки от ржавчины.
Газовой сваркой можно выполнять любые швы впространстве. Наиболее трудно выполнять потолочные швы, ввиду стекания капельметалла из сварочной ванны.
К преимуществам газовой сварки относятся: простотаспособа, несложность оборудования, отсутствия источника электрической энергии.
Параметры режима:
В зависимости от свариваемого материала, его толщиныи типа изделия выбирают следующие основные параметры режима сварки:
— мощность сварочного пламени,
— вид пламени,
— марку и диаметр присадочного прута,
— флюс,
— способ и технику сварки.
Схема газовой сварки
При нагреве газовым пламенем 4 кромки свариваемыхзаготовка 1, расплавляются вместе с присадочным металлом 2, которыйдополнительно может вводится в пламя горелки 3. после остывания образуетсясварочный шов 5. Смотри рисунок 4.
Приспособлениядля сварки изделий
Сварочныепосты.
Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными.
К стационарным постам относятся, посты,расположенные в цехе, преимущественно в отдельных кабинах, в которых свариваютизделия небольших размеров.
К передвижным постам относятся посты, которыеприспособлены для монтажа крупногабаритных изделий /трубопровод,металлоконструкции, сосуды/ и приспособления для ремонтных работ. При этомчасто используют переносные источники питания.
Для подвода тока от источника питания кэлектродержателю и изделию используют сварочные провода, сечение которыхвыбирают по установленным нормативами для электротехнических установок /5-7а/мм2 /.
На сварочном посту дуговой сварки должен бытьисточник питания сварочной дуги /трансформатор, выпрямитель/, реостат длярегулировки сварочного тока в Амперах, стол /верстак/, на посту не должно бытьникаких сгораемых или легковоспламеняющихся материалов.
Для газосварочного поста нужно горючие газы вбаллонах: ацетилен, кислород, бутан, бензин, керосин. Телега или носилки дляпереноса или перевозки баллонов в нужное место.
Шланги: Один кислородный;
Один ацетиленовый;
Горелка или резак;
Наличие сварочных материалов
Оборудования поста для газовой сварки