Подготовка деталей к сварке и сборка изделия

Содержание работы

 

1. Пояснительная записка 4

2. Технология сварочных работ 6

2.1. Характеристика стали 6

2.2. Подготовка деталей к сварке и сборка изделия 7

2.3. Выбор режима сварки 8

2.4. Источник питания 9

2.5. Техника сварки 12

3. Организация рабочего места 14

4. Техника безопасности при выполнении работ 15

5. Список использованной литературы 16

 

 

Пояснительная записка

 

Сварка — это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями, при их общем или местном нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением[1]. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов — пластмасс, керамики или их сочетания.

 

Сварка обеспечивает ряд преимуществ, перед другими видами соединений металлов (клепка):

1. Экономия металла.

2. Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций.

3. Возможность изготовления сварных изделий сплошной фермы.

4. Герметичность сварных соединений выше чем у клепанных и резьбовых.

5. Удешевление оборудования.

6. Возможность механизации и автоматизации.

7. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих.

 

Электродуговая сварка. Ручная дуговая сварка особенно широко применяется в строительных, ремонтно-строительных, монтажных работах, а также в условиях мастерских.

При этом способе тепло для плавления получают от электрической дуги, возникающей в узком разрыве электрической цепи между сварочным

электродом и изделием. Электрическое сопротивление этого зазора поднимает температуру до 4500-6000 °С, в результате чего расплавляется конец электрода и участок детали, подлежащий соединению посредством сварки. После остывания металла получается сварочный шов, по прочности не уступающий основному металлу изделия.

 

Тавровым соединением называется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности другого элемента, образуя в сечении как бы букву Т (отсюда и название - тавровое).

Тавровые соединения, применяемые для толщин металла от 2 до 60 мм, выполняются без скоса или со скосом кромок вертикального листа. Соединения без скоса кромок применяются для толщин от 2 до 30 мм. Такие соединения свариваются как односторонними, так и двусторонними швами. При этом величина зазора может составлять от 0 до 4 мм. Величина катета выбирается в зависимости от толщины листов и условий работы.

 

Соединения с односторонним скосом кромок выполняются при толщине листов от 4 до 26 мм и двусторонним скосом для толщин металла от 12 до 60 мм. Угол разделки кромок берут равным 50°, а притупление от 1 до 2 мм, величина зазора обычно составляет около 2 мм.

 

Тавровое соединение — лучший вид сварочного соединения по прочности и экономичности металла; оно является типичным для дуговой электросварки металлическим электродом. Тавровые соединения широко используются при дуговой сварке балок, колонн, стоек, каркасов ферм и других строительных конструкций.

 

 

Технология сварочных работ

Характеристика стали

Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2% и небольшого количества других элементов Mn, Si, S, P, Ni…

Сталь марки 10 низколегированная, конструкционная, углеродистая, качественная, среднее содержание углерода 0,10%.

Плотность стали 10 весьма значительна по сравнению со сталью обыкновенного качества.

Вид поставки (ГОСТ сталь 10): сортовой прокат в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, Круг: ГОСТ 2590-2006, Квадрат: ГОСТ 2591-2006, Шестигранник: ГОСТ 2879-2006, Уголок: ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, Швеллер: ГОСТ 8240-97, Балка: ГОСТ 8239-89. Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77. Лист толстый: ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 16523-97. Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77. Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70. Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79. Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 1060-83, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Использование в промышленности: детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности, после химико-термической обработки - детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

Свариваемость материала: без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС. Сталь 10 относится к первой группе свариваемости, Сэкв ≤ 0,25%. При сварке не дает трещин, не требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Механические свойства Стали 10 – предел прочности 300 МПа.

 

Подготовка деталей к сварке и сборка изделия

Детали, предназначенные для сварки, должны быть очищены от грязи, ржавчины, масляных пятен и других загрязнений. Особенно тщательную очистку следует выполнять свариваемых кромок и прилегающих к ним поверхностей на ширину 20мм с обеих сторон детали.

 

 

 

 

 

 

20 20

 

Кромки и прилегающие к ним поверхности можно подготовить:

вручную с помощью металлической щетки, напильника, наждачной бумаги; химической обработкой; механизированным способом (обработка на станках), с помощью универсальной шлифовальной машины; газопламенной обработкой.

Кромки деталей стачивают под углом шлифовальной машинкой, напильником или обрабатывают механическим способом, так же можно применять газопламенную обработку. Тип и угол разделки кромок, зазор зависит то толщины свариваемых деталей, марки материала, способа сварки.

При сварке металла толщиной 6мм разделку кромок делать ненужно.

Если возникает необходимость, то следует провести следующие слесарные операции: правку металла, разметку, резку, опиливание металла.

Свариваемые детали совмещают между собой и фиксируют любым механическим способом. Используют различные конструкции тисков, струбцин, систем пазов, зажимов, фиксаторов, прижимов и т.д.

Состыкуем свариваемые кромки пластин с зазором 2,0мм, выдерживая его равномерным по всей длине. Для закрепления пластин используем угольник и магнит. Сборку пластин выполняем на прихватках. Прихватки – это короткие сварные швы.

Длину шва 440 разделим на два равных участка длиной 150 мм (20–40 S), крайние прихватки будем выполнять на расстоянии 70 мм от торцов соединения.

 

 

2,0

 

70 150 150

 

Выполним 3 удаляемые прихватки длиной 15 – 12 мм. (3–6 S),Прихватки выполняем от центра к краям, располагая поочередно в обе стороны, для уменьшения деформации соединения.

Проверить сборку изделия на качество:

равномерность зазора по все длине сварного шва;

 

 

d

 

 

 

отсутствие смещения верхней детали;

 

 

 

 

наличие прямого угла по всей длине стыкуемых деталей.

 

 

90°

 

Выбор режима сварки

Выбор электрода

 

Для сварки стали марки 10 выбираем электроды Э46 - АНО-4 предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% и с временным сопротивлением до 490 МПа.

Допускают сварку влажного, ржавого, плохо очищенного от окислов и других загрязнений металла. Электроды отличаются легким зажиганием дуги.

 

Э-46А – АНО-4 – 4 – УД ГОСТ 9466 – 75

Е 430 – Р 2 6 ТУ BY 100034500.041-2012

Э-46А – тип электрода с временным сопротивлением 490 МПа,

буква А означает, что электрод данного типа обеспечивает

более высокие пластические свойства и ударную вязкость.

АНО-4 – марка.

4 – диаметр электрода, мм.

У – для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Д – толстое покрытие.

Е 430 – группа индексов механических свойств наплавленного металла.

Р – рутиловое покрытие.

2 – для сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикального шва «сверху вниз».

6 – постоянный ток обратной полярности.

 

Рутиловые электроды, не склонны к образованию пор в швах при сварке сталей, имеющих на поверхности окалину и ржавчину, и равноценны им по стойкости против образования горячих трещин.

Покрытие электродов должно быть плотным, прочным, без трещин и вздутий, без эксцентричности относительно стержня.

Источник питания

Источники питания преобразуют высокое напряжение сети в низкое напряжение сварочной сети. Источник питания для ручной дуговой сварки должен иметь падающую вольт - амперную характеристику.

Регулирование сварочного тока может осуществляться: плавно и ступенчато.

Напряжение холостого хода не должно превышать 80-90В.

Выбираем сварочный инвертор Fubag in 196. Данный сварочный аппарат является однофазным инвертором, предназначенным для ручной дуговой и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (с поджигом Lift Arc) на постоянном токе. Позволяет производить сварку рутиловыми, основными электродами, электродами для нержавеющих сталей и чугуна.

Аппарат адаптирован к российским условиям эксплуатации имеет защиту и предназначен для работы от сетевого напряжения 150-265В.

Инвертор имеет функциональную панель управления с цифровым дисплеем, который отображает основные параметры работы (напряжение, ток). Дополнительное преимущество инвертора в возможности сварки TIG Lift. Высокий класс защиты - IP21 позволяет выполнять работы на открытом воздухе.

 

Показатели Fubag in 196

 

Номинальное напряжение 220 В

Напряжение холостого хода, 75 В

Cварочный ток 10-180 А

Мощность 6,5 кВт

Масса 4,6 кг

Сварочный ток при ПВ Х% и t=20 град. С, 120 А(60%)

Обслуживание аппарата заключается в регулярном продуве сжатым воздухом через вентиляционные отверстия.

 

Выбор режима сварки

Под режимом сварки понимается совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварочного процесса и получения качественного сварного соединения.

К основным параметрам режима дуговой сварки относятся: диаметр электрода, величина, род и полярность тока, скорость сварки, число проходов.

Дополнительные параметры: состав и толщина покрытия электрода, положение шва в пространстве, температура окружающей среды.

Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода, диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла.

 

 

Толщина металла, мм.	1-2		4-5	6-8	9-12	13-15	16 и более
Диаметр электрода, мм.	1,5-2		3-4		4-5

 

 

При заданной толщине металла 5мм выбираем электрод диаметром 4мм.

Марку и тип электрода выбираем в зависимости от предела прочности стали.

Применение электрода типа Э-46А и марки АНО-4И, дает металл шва равнопрочный основному металлу. Шов получается высокого качества, металл шва обладает большой пластичностью и высокой ударной вязкостью, не склонен к образованию кристаллизационных трещин и старению.

 

Силу сварочного тока рассчитываем по формуле «Хренова»:

I = (20 + 6d) * kd, где

 

k – Коэффициент, который зависит от пространственного положения шва.

нижний шов вертикальный шов потолочный шов

k – 1 0,9 0,8

 

Заданное, соединение свариваем в нижнем положении шва.

Следовательно, сила сварочного тока будет равна:

I= (20 + 6*4)* 1*4 = 176 А

Напряжение на дуге зависит от её длины. Оптимальная выбирается в между минимальной и максимальной. Длинную дугу применять не рекомендуется.

Минимальная Lд = 0,5dэ

Максимальная Lд = dэ + 1

dэ– диаметр электрода, мм.

При сварке электродами марки АНО-4 длина дуги средняя.

Под сварочной дугой понимают разряд электрического тока, возникающий в газовой среде, в результате которого происходит резкое увеличение температуры, позволяющее переход металла из твердой фазы в жидкую фазу.

Сварочную дугу зажигают, делая касательное или скользящее движение концом электрода по металлу. Происходит короткое замыкание электрода с основным металлом, возникающее на вершинах выступов шероховатой поверхности.

Устойчивая дуга зависит от состава обмазки электрода, рода тока, прямой или обратной полярности при сварке на постоянном токе, диаметра электрода, температуры окружающей среды.

Как только дуга загорится, электрод поднимают над свариваемым швом на расстояние, равное 0,5 – 1,1 диаметра электрода.

От правильного положения электрода и равномерности его перемещения вдоль свариваемого шва напрямую зависит качество сварного соединения. Оптимальный угол наклона электрода в пределах 30º в сторону ведения шва.

Продольное перемещение электрода вдоль оси свариваемого шва формирует ниточный сварочный валик, толщина которого зависит от скорости перемещения и диаметра электрода. Ширина ниточного сварочного валика бывает на 2 – 3мм больше диаметра электрода.

Сварку металла толщиной 5 мм будем выполнять однопроходным швом без разделки кромок.

Род и полярность сварочного тока выбираем из паспорта электрода. При применении электрода марки АНО-4 выбираем постоянный ток обратной полярности.

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.