Сварочные работы

В течение последнего столетия сварка стала одним из наиболее распространённых технологических процессов. Трудно назвать какой-либо другой процесс, который развивался бы с такой же интенсивностью. Решение множества важнейших технических проблем современности неразрывно связано с необходимости получения сварных соединений, способных работать в различных условиях, в том числе экстремальных.

Конечным продуктом сварочного производства является сварные конструкции. Общие объёмы производства сварных конструкций в мире составляют сотни миллионов тон в год. Создаются экономичных, надёжных и долговечных сварных конструкций работающих на земле и под водой при нормальных и при интенсивном, радиационном облучении, в различных экстремальных условиях эксплуатации, является важной научно-технической проблемой.

Сварка представляет широкие возможности для оптимизации конструктивных решений, снижение трудоёмкости изготовленных конструкций, использование рациональных типов конструктивных элементов, позволяющих существенно уменьшит металлоёмкость. Сварку как один из видов получения неразъемных соединений широко применяют в различных отраслях техники.

1. Описание сварной конструкции

Сварная конструкция « Сварной упор» выполняется из материала сталь марки 45 ГОСТ 1050-88 (конструкционная углеродистая качественная). Сварная конструкция «Сварной упор» выполняется из следующих конструктивных элементов (деталей):

А) Основание - поз.1- 140 х 40 х 8-1шт.

Б) Стойка- поз.2- Н 120, В 40, S 6 - 1шт.

В) Накладка - поз. 3- 48х48х6-2 шт.

Г) Угольник - поз.4- 20х20х7- 2 шт.

Для соединения конструктивных элементов применяются следующие сварные соединения:

1) Т1 №1-Тавровое соединение без скоса кромок с односторонним угловым швом.

2) Т1 №2- Тавровое соединение без скоса кромок с односторонним угловым швом по замкнутому контуру.

3) Н2 №3- Нахлесточное соединение углового шва с односторонней проваркой по не замкнутому контуру

Все сварные соединения выполняются ручной дуговой сваркой по ГОСТ 5264-80; электродами типа Э46 марки ОЗС - 6 ГОСТ 9467-75 диаметром 4мм.

дуговый сварка шов сборка

2. Описание материалов сварной конструкции

В качестве основного металла сварной конструкции «сварной упор» используется сталь 45 ГОСТ 1050-88- это углеродистая, качественная, конструкционная сталь. Любая сталь характеризуется физическими, химическими, механическими и технологические свойствами. Особую важность представляют механические и технологические свойства, а также химические состав материала.

Таблица 1. Химический состав стали

Для определения работоспособности сварной конструкций, а также надежности в эксплуатации необходимо знать механические свойства применяемого материала (см. табл.2.2)Таблица.2.2 Механические свойства стали.

Таблица 2. Механические свойства стали

Где ?: B- предел прочности при растяжении. Определяет прочность металла. Характеристика прочности.

? т -предел текучести. Характеризует пластичность.

?5-относительные удлинение. Характеризует пластичность. Предел текучести и относительное удлинение - характеристика пластичность.

HB - твердость по Бринеллю - характеризует твердость.

Углерод (С) - одна из важнейших примесей, определяющая прочность, пластичность, закаливаемость и др. характеристики стали. Содержание углерода в сталях до 0,25% не снижает свариваемости. Более высокое содержание "С" приводит к образованию закалочных структур в металле зоны термического влияния (далее по тексту - ЗТВ) и появлению трещин.

Сера (S) и фосфор (P) - вредные примеси. Повышенное содержание "S" приводит кобразованию горячих трещин - красноломкость, а "P" вызывает хладноломкость. Поэтому содержание "S" и "P" в низкоуглеродистых сталях ограничивают до 0,4-0,5%.

Кремний (Si) присутствует в сталях как примесь в количестве до 0,3% в качестве раскислителя. При таком содержании "Si" свариваемость сталей не ухудшается. В качестве легирующего элемента при содержании "Si" - до 0,8-1,0% (особенно до 1,5%) возможно образование тугоплавких оксидов "Si", ухудшающих свариваемость стали.

Марганец (Mn) при содержании в стали до 1,0% - процесс сварки не затруднен. При сварке сталей с содержанием "Mn" в количестве 1,8-2,5% возможно появление закалочных структур и трещин в металле ЗТВ.

Хром (Cr) в низкоуглеродистых сталях ограничивается как примесь в количестве до 0,3%. В низколегированных сталях возможно содержание хрома в пределах 0,7-3,5%. В легированных сталях его содержание колеблется от 12% до 18%, а в высоколегированных сталях достигает 35%. При сварке хром образует карбиды, ухудшающие коррозионную стойкость стали. Хром способствует образованию тугоплавких оксидов, затрудняющих процесс сварки.

Никель (Ni) аналогично хрому содержится в низкоуглеродистых сталях в количестве до 0,3%. В низколегированных сталях его содержание возрастает до 5%, а в высоколегированных - до 35%. В сплавах на никелевой основе его содержание является превалирующим. Никель увеличивает прочностные и пластические свойства стали, оказывает положительное влияние на свариваемость.

Медь (Си) содержится в сталях как примесь (в количестве до 0,3% включительно), как добавка в низколегированных сталях (0,15 до 0,5%) и как легирующий элемент (до 0,8-1%). Она повышает коррозионные свойства стали, не ухудшая свариваемости.

Основной металл применяются для изготовления сварной конструкции «сварной упор» относится ко второй группе свариваемости, т.е во время сварки требуется сопутствующий подогрев стали.

2.1 Описание сварочных материалов

Сварочным материалом при ручной дуговой сварке являются плавящиеся электроды, которые изготавливаются из холоднотянутой калиброванной проволокой от 0,3 мм до 12 мм, а также горячекатанная или порошковая проволока, электродные ленты или электродные пластины.

Электроды классифицируют по следующим признакам: материалу, из которого они изготавливаются; назначению для сварки определенных сталей; по толщине покрытия нанесённого на стержень; видам покрытия; характеру шкала образующегося при расплавлении покрытия; техническими свойствами металла шва; доступным пространственным положениям сварки или наплавки; роду и полярности применяемого при сварке или наплавке тока.

Электроды изготавливают согласно ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, ГОСТ10051-75, ГОСТ 10052-75. В ГОСТ 9466-75 электроды подразделяют на группы в зависимости от свариваемых материалов: углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей -У (условное обозначение); легированных конструкционных сталей-Л; легированных теплоустойчивых сталей-Т; высоколегированных сталей с особыми свойствами-В; для наплавки поверхностных слоёв с особыми свойствами-Н

По толщине покрытия в зависимости от отношения диаметра электрода к диаметру стержня D|d! электроды изготавливают: с тонкими покрытием (D|d_1,20)-М; со средним покрытием (1,20<D|d<1,45); с толстым покрытием (1,45<D|d? 1,80)-Д; с особо толстым покрытием (D|d>1,80)-Г.

Применение электродов должно обеспечит следующие необходимые технологические условия:

А) легкое зажигания и устойчиво горение дуги;

Б) равномерно расплавлено покрытия;

В) равномерное покрытие шва шлаком;

Г) лёгкое удаление шкала после сварки;

В качестве электрода для выполнения сварки сварной конструкции «сварной упор» выбран металлический плавящийся электрод для ручной дуговой сварки конструкционных сталей по ГОСТ 9467-75. Тип Э46, марки ОЗС-6.

3. Операционная технологическая карта сборки - сварки «Упора»

Таблица 3

4. Выбор вспомогательного оборудования

Рабочее место сварщика- это сварочный пост(рис.1), которые оснащен необходимым инструментом и оборудованием для выполнения работ. Сварочные посты могут быть оборудованы как в производственном помещении, так и на открытой производственной площадке (строительно-монтажные условия работы). В зависимости от условий работы сварочные посты могут быть стационарными или передвижными

Сварочные посты необходимо размещать в специальных сварочных кабинках.

Рисунок №1

Кабина сварочного поста должна иметь размеры: 2 (1,5) или 2 (2) м и высоту не менее 2 м. в кабине устанавливается металлический стол, к верхней части кабины подводится зонд местной вытяжки воздуха от вентиляционной системы. В столе предусматриваются выдвижные ящики для хранение необходимого инструмента и приспособлений.

Электрододержатель -приспособлений для закрепления электрода и подвода к нему тока. Среди всего многообразия применяемых электрододержателей наиболее безопасными являются пружинные, изготавливаемые по требование и классификации ГОСТ 1465178Е: 1 типа- для тока до 125 А; 2типа для тока 125-315 А; 3 типа - для тока 315-500 А. Эти электрододержатели выдерживают без ремонта 8-10 тысяч зажимов.

Время замены электрода не превышает 3-4тсекунды по конструкции различаются винтовые, пластичные, вилочные и пружинные электрододержатели (рис. 2).

Рисунок №2

Защищенные сфетофильтры (затемнение стекла), предназначены для защиты глаз от излучения дуги, брызг металла и шкала, изготавливаются 13 классов или номеров по ГОСТ 12.4.080-79 .

Кабели и сварочные провода необходимы для провода тока от источника питания к электрододержателю и изделию. Кабели изготовляют многожильными (гибкими)по установленными нормативам для электротехнических установок согласно ПУЭ (правила устройства и эксплуатации электроустановок) из расчета плотности тока до 5 А /мм при точках до 300 А. Электрододержатели присоединяются к гибкому (многожильному) медному кабелю марки ПРГД или ПРГДО (ГОСТ 6731-77Е). Кабель сплетен из большого числа отожженных медных проволочек диаметром 0,18-0,20 мм. Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной машины или источника питания к электрододержателю и свариваемому изделию приведены в (таб. 3).

Таблица 4

Токоподводящий провод соединяются с изделием через специальные зажимы. В сварочном поворотом приспособлений должны быть надежным. Самодельные удлинители токоподводящего провода должны быть надежными. Самодеятельные удлинители токопроводящего провода в виде кусков или обрезков металла не допускаются. Некоторые виды зажимов приведены на (рис. 3).

Рисунок №3

При выполнении сварочных работ сварщик пользуются традиционным инструментом: металлической щеткой (карщетка) для зачистки кромок перед сваркой и удаления остатки шлаков после сварки; молотком Шлакоотделителем, для удаления шлаковой корки, зубилом, шаблонами для проверки размеров швов, металлической линейкой, угольником, чертилкой и т.д.

5. Контроль качества сварочных соединений

Сварочное соединение считаются качественными, если они не имеют не допускаемых дефектов и их свойства удовлетворяют предъявляемым требованием. Качество сварочных соединений проверяют следующими видами контроля:

а) предворительный

- проверить качество исходных материалов;

- контроль подготовки деталей под сварку;

- контроль сборки узлов;

- состояние оборудования;

- испытание на свариваемость;

- механические испытания;

- металлографические исследования.

б) текущий (в процессе сварных работ):

- проверка соблюдения технологии сварки.

в) окончательный (контроль качества готовых конструкций).

Дефекты сварных соединений различают по следующим факторам:

а) по причинам их возникновения;

б) по месту их расположения.

По причинам возникновения дефекты делятся на две группы

Таблица5. Причины возникновения дефектов сварных соединений

Таблица 6. Дефекты сварных швов