Технология сварки для изготовления фермы

Размещено на http://www.allbest.ru/

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	1000х815х355

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 х 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.

Размещено на Allbest.ru