Технология изготовления сварной конструкции

Введение

 

Сварка является одним  из ведущих технологических процессов  обработки металлов. Сварка широко применяется в основных отраслях производства, потребляющих металлопрокат, т.к. резко сокращается расход металла, сроки выполнения работ и трудоёмкость производственных процессов. Выпуск сварных конструкций и уровень механизации сварных процессов постоянно повышается. Успехи в области автоматизации сварочных процессов позволили коренным образом изменить технологию изготовления важных хозяйственных объектов, таких как доменные печи, турбины, химическое оборудование.

Сварка — процесс  получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями  при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или  совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединения металлов, их сплавов или термопластов, а также в медицине.

Для производства сварных изделий используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время осуществлять сварку не только на промышленных предприятиях, но и на открытом воздухе, под водой и даже в космосе.

Целью данной работы является углубление теоретических знаний в области ручной дуговой сварки плавящимся электродом (электросварки), которое будет способствовать совершенствованию практических навыков проведения сварных работ и более высокому уровню развития профессиональной компетентности.

 

 

 

1. Технология изготовления сварной конструкции  
«рама рекламного щита»

1. Организация рабочего места сварщика

 

Рабочее место сварщика должно быть расположено в специальных  сварочных кабинках или непосредственно  у сварочного изделия. Сварочная  кабина должна иметь размер 2:3 метра, каркас должен быть металлический, стены кабины высотой 2 метра, расстояние от пола 300 мм., стены сделаны из стали или другого несгораемого материала, стены окрашивают в светлые тона огнестойкой краской, дверной проем закрывают брезентовым занавесом. В кабине должна стоять местная вентиляция, внутри кабинки должен стоять стол высотой 500-600 мм., для работы, сидя 900 мм., для работы, стоя к столу приварен болт, служащий для заземления, также должен быть шкафчик для необходимых инструментов и документаций, для удобства работы устанавливают винтовой стул. Все оборудование кабины должно быть заземлено.

 

2. Назначение конструкции и описание сварочных швов

 

Конструкция «щит ограждения» представляет собой сварное изделие из профильной трубы. Данная конструкция должна быть прочной и надежной,  но при всех затратах труда и материалов она должна быть экономичной и иметь долгий срок службы.

Такое изделие, как щит ограждения может быть использовано для ограничения доступа посторонних людей на строительные площадки, к месту проведения опасных работ и в других аналогичных целях.

Сварной шов – это  участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла. Швы классифицируют по следующим  признакам:

1) По типу сварного  соединения:

• Стыковые – обозначаются буквой: С.
• Угловые - обозначаются буковой: У.
• Тавровые - обозначаются буквой Т.
• Нахлесточные – обозначаются буквой: Н.

2) По положению в  пространстве: в нижнем положении,  вертикальное положение, горизонтальное  положение, потолочное положение, кольцевой шов.

3) По форме наружной  поверхности: нормальный шов;  усиленный или выпуклый шов;  ослабленный или вогнутый шов.

4) По протяженности:  сплошной, прерывистый (цепной в  шахматном порядке).

5) По заполнению сечения:  однослойный однопроходный;  многослойный;  многослойный многопроходный; двухсторонний.

6) По отношению к  направлению действующих сил: фланговый; лобовой; косой; комбинированный.  

Согласно сборочному чертежу, представленному  в графической части, «щит ограждения» выполняется ручной дуговой сваркой плавящимся электродом.

При изготовлении каркаса щита ограждения используются следующие сварные швы (согласно ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные):

Тавровое соединение, односторонний, без скоса кромок

 Гост 5264-80-Т1

 

Угловое соединение, односторонний, без  скоса кромок

 Гост 5264-80-У4

 

Стыковое соединение, односторонний, без скоса кромок

 

 Гост 5264-80-С2

 

 

1.3 Материалы, применяемые для изготовления конструкции 

 

Материалом, из которого выполняется сварное изделие «щит ограждения» – является сталь.

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это  важнейший материал, который применяется  в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок  сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам.

По назначению стали  делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.

Конструкционные стали  применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов.

Согласно чертежу по деталям, представленному в приложении, для изготовления каркаса щита ограждения потребуется профильная труба квадратного сечения   40х40х1,5, изготовленная по ГОСТ 8645-68 из стали марки ст.3ПС: сталь конструкционная низкоуглеродистая, обыкновенного качества, степень раскисления полуспокойная.

При этом из проф. трубы потребуется изготовить два отрезка длиной 1,2 со скосами под углом 45° на одной из сторон м, 1 отрезок длиной 1,5 м с двусторонними скосами под углом 45 ° и 1 отрезок длиной по 1,48 м, без скосов – для перекладины.

 

 

1.4 Подготовка к сварке

 

К заготовительным операциям  относят: очистку, гибку, резку, правку, механическую обработку.

Правка необходима для выправления проката. Правка производится путем пластического изгиба или растяжения. Оборудование для правки делят на: ротационные машины, прессы растяжные, правильные машины.

Гибка. Ее выполняют путем пластического изгиба заготовок. По принципу действия оборудование для гибки делят на: ротационные машины и прессы.

Очистка. Её применяют для удаления с поверхности листа средств консервации, загрязнений ржавчины окалины, заусенцев, шлака, которые затрудняют процесс сварки, вызывают дефекты сварных швов и препятствуют нанесению защитных покрытий, для очистки деталей применяют механическую и химическую очистку.

Резка. При изготовлении деталей применяют резку ножницами на отрезных станках, штампах, на прессах, термическую резку.

Механическая обработка. В производстве деталей сварных конструкций металлорежущие станки применяют для выполнения операций сверления отверстий, обработок кромок и поверхностей.

Перед изготовлением  деталей используют следующие технологические  операции: разметку, резку, штамповку, зачистку, правку, подготовку кромок.

 

1.5 Выбор сварочного оборудования  

 

В качестве источника  питания для Электрической дуги применяют «Трансформатор», «Выпрямитель», «Преобразователь».

Сварочный трансформатор  предназначен для положения напряжения сети до необходимого рабочего напряжения и регулировки силы сварочного тока.

Сварочный выпрямитель  представляет собой устройство, предназначенное  для преобразования переменного  тока в постоянный.

Сварочный преобразователь  – это машина, служащая для преобразования переменного тока в постоянный сварочный ток.

При изготовлении щита ограждения использован сварочный трансформатор ТД-500У2

Трансформатор сварочный  ТД-500У2 является передвижным и служит для питания одного сварочного поста при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов переменным током частоты 50 Гц и предназначен для работы в закрытых помещениях и на открытом воздухе. При сварочных работах на открытом воздухе он должен быть защищен навесом от попадания на него дождя и снега.

Расшифровка условного  обозначения модели трансформатора:

ТД – трансформатор  для дуговой сварки

500 – номинальный сварочный  ток, А

У2 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 (условия эксплуатации на открытом воздухе под навесом, температура окружающей среды от минус 40 до 40°С.)

Технические характеристики.

Номинальный сварочный  ток, А — 500

Пределы регулирования  сварочного тока, А:

при диапазоне малых  токов — 85-240

при диапазоне больших  токов — 240-560

Частота, Гц — 50

Номинальное первичное  напряжение, В — 380 или 220

Вторичное напряжение холостого  хода, В:

при диапазоне больших  токов — 60

при диапазоне малых  токов — 76

Номинальное рабочее  напряжение, В — 40

Продолжительность цикла  сварки, мин. — 5

Номинальная мощность, кВ*А  — 32

Масса, кг, не более — 185

1.6 Технология выполнения сварочных работ

 

 

 Сборка – это технологическая операция, обеспечивающая подлежащими сварке деталями необходимое взаимное расположение с закреплением их специальными приспособлениями или прихватками.

Основой сборочного приспособления является жесткий каркас, несущий упоры фиксаторы и прижимы. При сборке детали заводят в приспособления, укладывают по упорам и фиксаторам и закрепляют пружинами.

Последовательность выполнения сборочно-сварочных  операций может быть различной:

- Сварку выполняют после полного завершения сборки.

- Сборку и сварку производят  переменно, например, при изготовлении  конструкций наращиванием отдельных  элементов.

- Общей сборке и сварке конструкций  предшествует сборка и сварка  узлов.

Под режимом сварки понимают –  совокупность параметров, которые обеспечивают устойчивое горение дуги, получение сварочных швов заданных размеров, формы и качества. К главным параметрам относятся: сила сварочного тока; напряжение дуги; скорость сварки.

К дополнительным относятся: диаметр электрода; тип и марка электрода; род и полярность сварочного тока; пространственное положение шва.

Определение режимов сварки для  щита ограждения:

1)  По толщине металла (1,5 мм) определяем диаметр электрода (d_эл),   будем использовать электрод диаметром 2 мм.

2)  Сила сварочного тока J(А) зависит от диаметра электрода и равна 60 А.

3)  Напряжение на дуге (U_д) при ручной дуговой сварке будет равно 24В.

4)  Скорость сварки (U_св) зависит от квалификации сварщика и толщины свариваемого металла.

5)  Положение шва в пространстве при ручной дуговой сварке можно производить по всех пространственных положениях.

При сварке каркаса щита ограждения, применяются электроды:

Э42А – тип электрода

Э–электрод

УОНИ 13/45- марка электрода 

У – для углеродистой стали

Д – толстое покрытие

Е-412(3) – группа индексов, характеризующая механические свойства

Б- основное покрытие

20 – род и полярность

При изготовлении сварной  конструкции «щит ограждения» необходимо руководствоваться сборочным чертежом, на котором представлены две проекции готового изделия: вид спереди и вид сбоку.

Вид спереди отражает общий внешний вид конструкции. На проекции «вид сбоку» обозначены места  расположения сварных швов, скрепляющих  стойки основания и балясины щита ограждения.

Согласно сборочному чертежу данная сварная конструкция выполняется тавровыми и угловыми сварными соединениями в поперечном и продольном исполнении.

1.7 Контроль  качества сварных соединений 

 

Существуют различные  методы контроля сварных швов: гидравлические, пневматические, вакуумные, керосиновый. Сварные швы стола контролируются внешним осмотром. Он заключается в том, что это простейший и не обходимый способ проверки качества сварки в готовом изделий. Внешний осмотр выявляет несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, наплывы подрезы, прожоги. Размеры швов должны соответствовать указным на чертеже. Не допускается какое бы ни было уменьшение фактического размера шва по сравнению с заданным размером. При выявлени наружных дефектов (поры, трещины) – нужно удалить шлак, зачистить место сварки удалить поры и трещины с помощью горелки или шлифмашинки, а после удаления и зачистки переварить шов сначала.

 

2. Техника безопасности, электробезопасность 
   и противопожарные мероприятия