Термообработка. Термо-ка. 1. Назначение и виды термической обработки
 Скачать 44.13 Kb.
|
|
Содержане Введение 1. Назначение и виды термической обработки 2. Отжиг 3. Закалка 4. Отпуск 5. Старение 6. Обработка холодом 7. Термомеханическая обработка Заключение Литература Введение Термическую обработку применяют на различных стадиях производства деталей машин и металлоизделий. В одних случаях она может быть промежуточной операцией, служащей для улучшения обрабатываемости сплавов давлением, резанием, в других - является окончательной операцией, обеспечивающей необходимый комплекс показателей механических, физических и эксплуатационных свойств изделий или полуфабрикатов. Полуфабрикаты подвергают термической обработке для улучшения структуры, снижения твердости (улучшения обрабатываемости), а детали - для придания им определенных, требуемых свойств (твердости, износостойкости, прочности и других). В результате термической обработки свойства сплавов могут быть изменены в широких пределах. Возможность значительного повышения механических свойств после термической обработки по сравнению с исходным состоянием позволяет увеличить допускаемые напряжения, уменьшить размеры и массу машин и механизмов, повысить надежность и срок службы изделий. Улучшение свойств в результате термической обработки позволяет применять сплавы более простых составов, а поэтому более дешевые. Сплавы приобретают также некоторые новые свойства, в связи с чем расширяется область их применения. 1. Назначение и виды термической обработки Термической обработкой называются процессы, сущность которых заключается в нагреве и охлаждении изделий по определенным режимам, в результате чего происходят изменения структуры, фазового состава, механических и физических свойств материала, без изменения химического состава. Назначение термической обработки металлов - получение требуемой твердости, улучшение прочностных характеристик металлов и сплавов. Термическая обработка подразделяется на термическую, термомеханическую и химико-термическую. Термическая обработка - только термическое воздействие, термомеханическая - сочетание термического воздействия и пластической деформации, химико-термическая - сочетание термического и химического воздействия. Термическая обработка, в зависимости от структурного состояния, получаемого в результате ее применения, подразделяется на отжиг (первого и второго рода), закалку и отпуск. 2. Отжиг Отжиг - термическая обработка заключающаяся в нагреве металла до определенных температур, выдержка и последующего очень медленного охлаждения вместе с печью. Применяют для улучшения обработки металлов резанием, снижения твердости, получения зернистой структуры, а также для снятия напряжений, устраняет частично (или полностью) всякого рода неоднородности, которые были внесены в металл при предшествующих операциях (механическая обработка, обработка давлением, литье, сварка), улучшает структуру стали. Отжиг первого рода. Это отжиг при котором не происходит фазовых превращений, а если они имеют место, то не оказывают влияния на конечные результаты, предусмотренные его целевым назначением. Различают следующие разновидности отжига первого рода: гомогенизационный и рекристаллизационный. Гомогенизационный - это отжиг с длительной выдержкой при температуре выше 950єС (обычно 1100-1200єС) с целью выравнивания химического состава. Рекристаллизационный - это отжиг наклепанной стали при температуре, превышающей температуру начала рекристаллизации, с целью устранения наклепаи получение определенной величины зерна. Отжиг второго рода. Это отжиг, при котором фазовые превращения определяют его целевое назначение. Различают следующие виды: полный, неполный, диффузионный, изотермический, светлый, нормализованный (нормализация), сфероидизирующий (на зернистый перлит). Полный отжиг производят путем нагрева стали на 30-50 °С выше критической точки, выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением до 400-500 °С со скоростью 200 °С в час углеродистых сталей, 100 °С в час для низколегированных сталей и 50 °С в час для высоколегированных сталей. Структура стали после отжига равновесная, устойчивая. Неполный отжиг производится путем нагрева стали до одной из температур, находящейся в интервале превращений, выдержкой и медленным охлаждением. Неполный отжиг применяют для снижения внутренних напряжений, понижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием Диффузионный отжиг. Металл нагревают до температур 1100-1200єС, так как при этом более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания химического состава. Изотермический отжиг заключается в следующем: сталь нагревают, а затем быстро охлаждают (чаще переносом в другую печь) до температуры, находящейся ниже критической на 50-100єС. В основном применяется для легированных сталей. Экономически выгоден, так как длительность обычного отжига (13 - 15) ч, а изотермического отжига (4 - 6) ч Сфероидизирующий отжиг (на зернистый перлит) заключается в нагреве стали выше критической температуры на 20 - 30 °С, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении. Светлый отжиг осуществляется по режимам полного или неполного отжига с применением защитных атмосфер ил в печах с частичным вакуумом. Применяется с целью защиты поверхности металла от окисления и обезуглероживания. Нормализация - заключается в нагреве металла до температуры на (30-50) єС выше критической точки и последующего охлаждения на воздухе. Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Вместо отжига низкоуглеродистые стали подвергают нормализации. Для среднеуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо закалки и высокого отпуска. Высокоуглеродистые стали подвергают нормализации с целью устранения цементитной сетки. Нормализацию с последующим высоким отпуском применяют вместо отжига для исправления структуры легированных сталей. Нормализация по сравнению с отжигом - более экономичная операция, так как не требует охлаждения вместе с печью. 3. Закалка Закалка - это нагрев до оптимальной температуры, выдержка и последующее быстрое охлаждение с целью получения неравновесной структуры. В результате закалки повышается прочность и твердость и понжается пластичность стали. Основные параметры при закалке - температура нагрева и скорость охлаждения. Критической скоростью закалки называется скорость охлаждения, обеспечивающая получение структуры - мартенсит или мартенсит и остаточный аустенит. В зависимости от формы детали, марки стали и требуемого комплекса свойств применяют различные способы закалки. Закалка в одном охладителе. Деталь нагревают до температуры закалки и охлаждают в одном охладителе (вода, масло). Закалка в двух средах (прерывистая закалка) - это закалка при которой деталь охлаждают последовательно в двух средах: первая среда - охлаждающая жидкость (вода), вторая - воздух или масло. Ступенчатая закалка. Нагретую до температуры закалки деталь охлаждают в расплавленных солях, после выдержки в течении времени необходимого для выравнивания температуры по всему сечению, деталь охлаждают на воздухе, что способствует снижению закалочных напряжений. Изотермическая закалка так же, как и ступенчатая, производится в двух охлаждающих средах. Температура горячей среды (соляные, селитровые или щелочные ванны) различна: она зависит от химического состава стали, но всегда на 20-100 °С выше точки мартенситного превращения для данной стали. Окончательное охлаждение до комнатной температуры производится на воздухе. Изотермическая закалка широко применяется для деталей из высоколегированных сталей. После изотермической закалки сталь приобретает высокие прочностные свойства, то есть сочетание высокой вязкости с прочностью. термический обработка отжиг закалка Закалка с самоотпуском имеет широкое применение в инструментальном производстве. Процесс состоит в том, что детали выдерживаются в охлаждающей среде не до полного охлаждения, а в определенный момент извлекаются из нее с целью сохранения в сердцевине детали некоторого количества тепла, за счет которого производится последующий отпуск. 4. Отпуск Отпуск стали является завершающей операцией термической обработки, формирующей структуру, а следовательно, и свойства стали. Отпуск заключается в нагреве стали до различных температур (в зависимости от вида отпуска, но всегда ниже критической точки), выдержке при этой температуре и охлаждении с разными скоростями. Назначение отпуска - снять внутренние напряжения, возникающие в процессе закалки, и получить необходимую структуру. В зависимости от температуры нагрева закаленной детали различают три вида отпуска: высокий, средний и низкий. Высокий отпуск производится при температурах нагрева выше 350-600 °С, но ниже критической точки; такой отпуск применяется для конструкционных сталей. Средний отпуск производится при температурах нагрева 350 - 500 °С; такой отпуск широко применяется для пружинной и рессорной сталей. Низкий отпуск производится при температурах 150-250 °С. Твердость детали после закалки почти не изменяется; низкий отпуск применяется для углеродистых и легированных инструментальных сталей, для которых необходимы высокая твердость и износостойкость. Контроль отпуска осуществляется по цветам побежалости, появляющимся на поверхности детали. 5. Старение Старение - это процесс изменения свойств сплавов без заметного изменения микроструктуры. Известны два вида старения: термическое и деформационное. Термическое старение протекает в результате изменения растворимости углерода в железе в зависимости от температуры. Если изменение твердости, пластичности и прочности протекает при комнатной температуре, то такое старение называется естественным. Если же процесс протекает при повышенной температуре, то старение называется искусственным. Деформационное (механическое) старение протекает после холодной пластической деформации. 6. Обработка холодом Новый вид термической обработки, для повышения твердости стали путем перевода остаточного аустенита закаленной стали в мартенсит. Это выполняется при охлаждении стали до температуры нижней мартенситной точки. Методы поверхностного упрочнения Поверхностной закалкой называют процесс термической обработки, представляющий собой нагрев поверхностного слоя стали до температуры выше критической и последующее охлаждение с целью получения в поверхностном слое структуры мартенсита. Различают следующие виды: индукционная закалка; закалка в электролите, закалка при нагреве токами высокой частоты(ТВЧ), закалка с газопламенным нагревом. Индукционная закалка основана на физическом явлении, сущность которого заключается в том, что электрический ток высокой частоты, проходя по проводнику, создает вокруг него электромагнитное поле. На поверхности детали, помещенной в этом поле, индуцируются вихревые токи, вызывая нагрев металла до высоких температур. Это обеспечивает возможность протекания фазовых превращений. В зависимости от способа нагрева индукционная закалка подразделяется на три вида: одновременный нагрев и закалка всей поверхности (используется для мелких деталей); последовательный нагрев и закалка отдельных участков (используется для коленчатых валов и подобных им деталей); непрерывно-последовательный нагрев и закалка перемещением (используется для длинных деталей). Газопламенная закалка. Процесс газопламенной закалки заключается в быстром нагреве поверхности детали ацетилено-кислородным, газокислородным или кислородно-керосиновым пламенем до температуры закалки с последующим охлаждением водой или эмульсией. Закалка в электролите. Процесс закалки в электролите заключается в следующем: в ванну с электролитом (5-10% раствор кальцинированной соли) опускают закаливаемую деталь и пропускают ток напряжением 220-250 В. В результате чего происходит нагрев детали до высоких температур. Охлаждение детали производят или в том же электролите (после выключения тока) или в специальном закалочном баке. 7. Термомеханическая обработка Термомеханическая обработка (Т.М.О.) - новый метод упрочнения металлов и сплавов при сохранении достаточной пластичности, совмещающий пластическую деформацию и упрочняющую термическую обработку (закалку и отпуск). Различают три основных способа термомеханической обработки. Низкотемпературная термомеханическая обработка (Н.Т.М.О) основана на ступенчатой закалке, то есть пластическая деформация стали осуществляется при температурах относительной устойчивости аустенита с последующей закалкой и отпуском. Высокотемпературная термомеханическая обработка (В.Т.М.О) при этом пластическую деформацию проводят при температурах устойчивости аустенита с последующей закалкой и отпуском. Предварительная термомеханическая обработка (П.Т.М.О) деформация при этом может осуществляться при температурах Н.Т.М.О и В.Т.М.О или при температуре 20єС. Далее осуществляется обычная термическая обработка: закалка и отпуск. Заключение Термическая обработка является одной из основных, наиболее важных операций общего технологического цикла обработки, от правильного выполнения которой зависит качество (механические и физико-химические свойства) изготовляемых деталей машин и механизмов, инструмента и другой продукции. Разработаны и рационализированы технологические процессы термической обработки серых и белых чугунов, сплавов цветных металлов Перспективным направлением совершенствования технологии термической обработки является установка агрегатов для термической обработки в механических цехах, создание автоматических линий с включением в них процессов термической обработки, а также и разработка методов, обеспечивающих повышение прочностных свойств деталей, их надежности и долговечности. Литература 1. В.А. Оськин «Практикум по материаловедению и технологии констукционных металлов» М.: КолосС,2008.-318с 2. Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова «Материаловедение» М.: Изд-во МГТУ, 2004-607с. 3. Л.В. Рогачева «Материаловедение» М.: Колос-Пресс, 2002.-136с СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение. 2. Назначение изделия, конструкция. 3. Выбор сварочного оборудования, приспособления и инструменты. 4. Материалы, применяемые при сварке. 5. Требования к подготовке деталей под сварку. 6. Выбор ориентировочных режимов сварки. 7. Процесс сварки (технология и техника). 8. Контроль качества сварочных соединений (готовых изделий и конструкций). 9. Техника безопасности и пожарные мероприятия при выполнении сварочных работ. 10. Использованная литература. 1. ВВЕДЕНИЕ 1) В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от сотых долей миллиметра до нескольких метров. В 1802 г. русский академик В.В. Петров впервые в мире открыл и описал явление электрической дуги, а также указал на возможность использования ее теплоты для расплавления металлов. В 1882 г. русский академик Н.Н. Бенардос изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В 1888 г. русский инженер-металлург Н.Г. Славянов разработал металлургические основы дуговой сварки, создал первый автоматический регулятор длины сварочной дуги и изготовил первый в мире сварочный генератор. По уровню развития сварочного производства Россия является ведущей страной в мире. В 1969 г. на борту космического корабля «Союз-6» Валерий Кубасов с помощью установки «Вулкан» провел автоматическую электронно-лучевую и дуговую сварку и резку металлов в космосе; в 1984 г. на борту космического корабля «Салют-7» Светланой Савицкой и Владимиром Джанибековым выполнены ручная сварка, резка, пайка и напыление металлов в открытом космосе. 2) Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84). Различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением. Сущность сварки состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления. К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (ГОСТ 2601-84). Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. Газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла. Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. Особенность контактной сварки – высокая скорость нагрева и получение сварного шва, это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосистем. Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды: - электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга; - электрическая сварка, где источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток; - электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов; - лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов; - газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки. 2. НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ, КОНСТРУКЦИЯ. Оболочка корпуса, состоящая из днищевого, двух бортовых и палубного перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и промежуточными палубами и платформами, необходимость которых, а также их количество и расположение определяются размерами и назначением судна. Вместе с оконечностями и штевнями они образуют основной корпус и относятся поэтому к числу основных конструктивных элементов корпуса. Наружная обшивка образует непроницаемую оболочку, которая предотвращает попадание воды внутрь судна сверху (настил верхней палубы), обеспечивает плавучесть судна (наружная обшивка) и непотопляемость при повреждении наружной обшивки днища (настил второго дна). Кроме того, настил второго дна образует междудонное пространство. Наружная обшивка представляет ряд поясьев, состоящих из отдельных листов, расположенных длинной кромкой вдоль корпуса судна. Ширина поясьев – 1,5-2,5 м., а на крупных судах – 3,0-3,2 м. Длина листов – до 16 м. Разбивка наружной обшивки на поясья производится на чертеже растяжки наружной обшивки, который представляет собой наружной обшивки одного борта на плоскость. Так как ширина растяжки наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней части судна, поясья наружной обшивки в районе оконечностей начинают сужаться. Во избежание чрезмерного сужения в этом случае вводят потери, т.е. поясья, в которые переходят два смежных суженных пояса, заканчиваемы в одном сечении. В этом случае производится замер борта на судне 001 СБ. Горизонтальный киль в средней части судна делают толще примыкающих к нему поясьев днищевой обшивки. Ширстрек также утолщают. Толщина листов наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней части судна (кроме судов ледового плавания). Для соединения листов наружной обшивки и настилов палуб и второго дна используют сварку. На судах, имеющих ледовые подкрепления, бортовая обшивка в районе ватерлинии делается утолщенная – это так называемый ледовый пояс. Кроме него, иногда утолщают листы, примыкающие к большим вырезам в палубе (например в районе грузовых люков или в местах соединения с поперечными переборками. Крайние примыкающие к борту листы палубного настила составляют палубный стрингер: его делают толще, чем другие листы палубного настила и располагают вдоль судна. В виде исключения иногда прибегают к пленке – в месте соединения палубного стрингера с ширстреком, а при необходимости образования так называемых барьерных швов – в районе скулы и по верхней палубе. Барьерные швы, идущие вдоль судна, препятствуют распространению случайных трещин по всему поперечному сечению наружной обшивки палубы. При ремонте корпусов по Правилам регистра применяются стали нормальной прочности категории А, В, Д, Е, и повышенной прочности категорий А32, Д3, Е32, А36, Е36, А40, Д40, Е40. В качестве эквивалентных для указанных категорий стали ГОСТ 5521 предусматривает следующие марки: - для стали категории А – сталь Ст3 сп2, Ст3 сп3, Ст3 пс2, Ст3 Гпс2; - для В-сталь марок Ст3 сп4, Ст3 пс4, Ст3 Гпс4; - для Д-сталь марки С; - для А 32, Д32, Е 32 – сталь марок 09Г2 и 09Г2С; - для А36, Д36, Е36 – сталь марки 10Г2 С1Д; - для Д40 и Е40-сталь марки 10 ХСНД (СХЛ-4). В данной конструкции используется листовой металл марки ВСт3 сп. Сталь марки Ст3 может быть кипящей, спокойной и полуспокойной. Сталь группы В по способу производства делится на мартеновскую и конвеерную. Впереди марки стали ставится обозначения группы стали В и способ производства (М или К). В сталях, предназначенных для сварных конструкций, особенно точно регламентируется содержание химических элементов, так как даже незначительное увеличение содержания углерода серы и фосфора отрицательно влияет на свариваемость ВСт3ст4. Углерод – 0,14-0,22 Марганец – 0,40-0,65 Кремний – 0,12-0,30 Сера – 0,055 Фосфор – 0,045 Данная сталь относится к хорошо свариваемым. Также эта сталь хорошо рубится гильотиной и хорошо режется газом. 3. ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫ Чтобы изготовить лист бортовой обшивки применяем следующее оборудование: Тельфер – это небольшой подъемный кран, находящийся внутри цеха, используемый для перемещения деталей по цеху. Турбинка – это электрическая машинка для снятия кромок и удаления зазоров зачистки металла. Состоит из электрического двигателя и наждачного диска. Гильотина – предназначена для рубки металла толщиной от 5 мм и выше. Сварочный преобразователь ПСО-500 – служит для преобразования переменного тока в постоянный ток, используемый для питания сварочной дуги. Преобразователь имеет генератор сварочного тока и электродвигатель, расположенный в общем корпусе. Якорь генератора электродвигателя расположен на одном валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса. На вал электродвигателя насажен вентилятор, предназначенный для охлаждения агрегата во время работы. Для регулирования сварочного тока пользуются маховичком реостата. При вращении маховичка по часовой стрелке ток увеличивается, а при вращении против часовой стрелки – уменьшается. Величина сварочного тока измеряется амперметром. Для зажигания электрода и подвода к нему сварочного тока служит электродержатель. Согласно ГОСТ 14651-69 электродержатели выпускаются трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа – для тока 125 А; II типа – для тока 125-315 А; III типа – 315-500 А. Щитки и маски изготовляются по ГОСТ 1361-69. материалом служит черная фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг. Для зачистки металла и сварного шва используют: молоток-шлакоотделитель (кира), и металлическая щетка. 4. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СВАРКЕ Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам (прочности и пластичности) металла шва (наплавленного металла) и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа. Электроды Э42 свидетельствуют о том, что электрод предназначен для сварки конструкционных сталей и обеспечивает предел прочности при сжатии 42 кгс/мм кв. Электроды: СМ-11 позволяют сваривать швы в любом пространственном положении и обеспечивают получение поплавленного металла без трещин, с высокой пластичностью, ударная вязкость поплавленного металла при сварке этими электродами 14-16 кгс/мм куб. Также можно использовать такие типы по ГОСТ (67-60 ЭЛУР-10, Э34, Э42, Э46 – для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сталей). Э45А, Э50, Э50А, Э55 – для сварки среднелегированных и низкоуглеродистых сталей. Э60, Э60А, Э70, Э85, Э100, Э125, Э145 – для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей, относящихся к маркам ОМА-2, ОЗЦ-1, ОММ-5, ЦМ-7, АНО-1, ОЗС-3, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-2, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, Сварочная проволока используется по ГОСТу 2246-40 и бывает: -низкоуглеродистая – марки Св-08, Св-08А, Св-08АА и т.д. в этой конструкции используем электроды типа Э45А марки УОНИ-13/45. УОНИ-13. Электроды УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный направленный металл, содержащий несколько повышенное количество марганца и кремния и обладающий высокими механическими свойствами. Металл, направленный электродами УОНИ-13, обладает высокой плотностью, значительной ударной вязкостью, достигающей 25-30 кгс/см2 для УОНИ-13/45 УОНИ-13/55 как правило, в металле, направленном электродами УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому электроды с покрытием УОНИ-13 считаются одними из лучших и применяются для сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки и вибрации, а также действие повышенных и пониженных температур. Поскольку покрытие УОНИ-13 не содержит органических соединений (например крахмала) они выдерживают длительное прокаливание (до 350-400°С), что облегчает их просушку и делает менее восприимчивыми к влаге. Сварка электродами УОНИ-13 на переменном ток необходимо включить в цепь осциллятор, обеспечивающий устойчивое горение дуги. 5. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ДЕТАЛЕЙ ПОД СВАРКУ Заменяемая часть обшивки корабля подготавливается в цеховом помещении из листового металла. На ровную поверхность укладывается лист металла, где производится разметка, резка ацетилено-кислородным резаком или рубка тиной и разделка кромок. Линии контура выреза по возможности следует совмещать с имеющимися подстроечными сварными соединениями. При этом у каждого конца выреза такие сварные соединения должны распускаться на длине, равной 20 толщинам, но не больше 300 мм. Следует избегать скученности сварных швов, пересечения их под острым углом, а также близкого расположения параллельных стыков швов и угловых со стыковыми. Расстояние между параллельными сварными швами независимо от их направления должно быть не менее: - 200 мм – между параллельными стыковыми швами; - 75 мм – между параллельными угловым и стыковым швами; - 50 мм – между параллельными угловым и стыковым швами на длине не более 2 м. Угол между двумя стыковыми швами должен быть не менее 60°. Монтажные стыки (пазы) листов обшивки и настилов должны располагаться от параллельных им переборок, палуб, настила второго дна, рамных связей и пр. на расстоянии не менее 200 мм. Стыковые сварные соединения (линия реза) обшивки и набора допускается совмещать в одной плоскости. При замене наружной обшивки с сохранением набора вырезку листов производят по границе заменяемого участка по разметке, а от набора отделяют разрезая лист обшивки по линии притыкания набора, сплавляя одновременно сварные швы. Далее по кромкам набора сплавляются остатки сварных швов, выхваты наплавляются и зачищаются под сварку до чистого металла абразивным инструментом. Технологические вырезы должны выполняться согласно чертежам и ТИ 02-00-247. При этом линии реза обшивки и набора могут быть совмещены или разнесены. Набор, как правило, следует разрезать под некоторым углом к обшивке. Перед вырезкой, при необходимости, по кромкам выреза следует устанавливать фиксирующие планки, скобы и т.п., предохраняющие вырезаемую конструкцию от падения, с приваркой обухов для строповки и демонтажа краном. Слабодеформированные участки шпангоутов стрингеров в районе замены обшивки выправляются с нагревом на месте, а имеющие значительные деформации заменяются или после вырезки выправляются под прессом с последующей вваркой, если износ их не превышает допустимых значений. После вырезки дефектных участков наружной обшивки имеющиеся гофрировки по кромкам оставшихся листов должны выправляться с нагревом при помощи вилки, домкратов и вручную ударами кувалдой на ширину 150-200 мм для возможности стыковки новых листов. При установке новых листов наружной обшивки рекомендуется для стыковых швов применять сварное соединение С45 по ГОСТ 5264-90. При этом разделку кромок и сварку основного шва предусматривать изнутри корпуса, а снаружи воздушно-духовую строжку корня шва с последующей заваркой. Допускается одновременное производство сборочно-сварочных работ по корпусу в нескольких районах, если они не вызывают в целом отрицательное влияние на посадку корпуса на килевой дорожке и клетках дока; не нарушают продольную прочность судна, находящегося на плаву. Приварка к конструкциям корпуса гребенок, скоб, планок, обухов и т.п. должна быть сведена к минимуму. Выполнение прихваток и приварка крепежных деталей должна производиться сборочными материалами тех категорий, которые требуются для сварки конструкций. В прихватках недопустимы поры, подрезы, прожоги, трещины и не заваренные кратеры. Удаление приваренных гребенок и других временных креплений на конструкциях из углеродистых и низколегированных сталей производится путем разрушения прихваток изгибом на шов. Прихватки, оставшиеся на основном металле, после удаления временных креплений должны быть зачищены на наружной обшивке снаружи. На всех стадиях производства сварных конструкций должен производиться систематический пооперационный контроль до сварки. Перед сваркой проверяются: правильность сборки соединений и изделия в целом. Особое внимание следует обращать на правильность подготовки кромок, величину зазоров, совпадений кромок, отчистку кромок и прилегающих к ним участков основного металла, следует проверить размер и качество прихваток, а также соблюдения герметических размеров. Толщина металла листа и борта – 10 мм. Зазор между бортом и листом – 3 мм. Размеры листа бортовой обшивки – 1400х800 мм. 6. ВЫБОР ОРИЕНТИРОВОЧНЫХ РЕЖИМОВ СВАРКИ Выбор режима ручной дуговой сварки часто сводится к определению диаметра электрода и сварочного тока. Скорость сварки и напряжение на дуге устанавливаются самим сварщиком в зависимости от вида сварного соединения, марки стали и электрода, положения шва в пространстве и т.д. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины металла, типа сварного соединения, типа шва и др. Ток выбирают в зависимости от диаметра электрода. Для выбора тока можно пользоваться зависимостью: I = Kd, где K = 25-60 А/мм d – диаметр электрода, мм Относительно малый сварочный ток ведет к неустойчивому горению дуги, непровару и малой производительности. Чрезмерно большой ток ведет к сильному нагреву электрода при сварке, увеличению скорости плавления электрода и непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и ухудшению формирования шва. При сварке с вертикальными и горизонтальными швами ток должен быть уменьшен против принятого для сварки в нижнем положении примерно на 5-10%, а для потолочных на 10-15% с тем, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны. 7. ПРОЦЕСС СВАРКИ (ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА) Существует два способа зажигания дуги покрытыми электродами – прямым отрывом и отрывом по кривой. Первый способ называют зажиганием впритык. Второй напоминает движение при зажигании спички и поэтому его называют чирканьем. Немедленно после зажигания дуги начинается плавление основного и электродного металлов. На изделии образуется ванна расплавленного металла. Сварщик должен подавать электрод в дугу со скоростью, равной скорости плавления электрода. Нормальной считают длину дуги, равную 0,5-1,1 диаметра стержня электрода. Увеличение длины дуги снижает устойчивое ее горение, глубину проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл. Наклон электрода при сварке зависит от положения сварщика в пространстве, толщины и состава свариваемого металла, диаметра электрода, вида и толщины покрытия. Для получения плотного и ровного шва при сварке в нижнем положении на горизонтальной плоскости угол наклона электрода должен быть 15° от вертикали в сторону ведения шва. Для получения валика нужной ширины производят поперечные колебательные движения электрода. Чаще всего применяют швы шириной от 1,5 до 4 диаметров электрода, полученные с помощью поперечных колебательных движений электрода. 8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ) Все виды контроля качества сварки можно разделить на две основные группы: I) неразрушающие виды контроля II) разрушающие виды контроля Неразрушающие виды контроля предназначены для выявления как наружных, так и внутренних дефектов. Обычно наружные дефекты выявляются внешним осмотром с использованием мерительного инструмента, а внутренние определяются физическими методами исследования – просвечиванием рентгеновскими и гамма-излучением, ультразвуком, магнитным и самым простым и дешевым методом – керосиновая проба. Неразрушающий контроль заключается в том, что сварной образец или изделие подвергается действию соответствующих импульсов. Разрушающие виды контроля предназначены для определения характера, места расположения и размеров дефектов и их влияния на работоспособность сварных соединений. Разрушающий контроль осуществляется сверлением, технологической пробой, механическими испытаниями на растяжение, изгиб, срез, удар, твердость, иногда гидравлическим или пневматическим испытанием сварных изделий с разрушением их. Надежным и широко применяемым в настоящее время является радиационный контроль просвечиванием сварных соединений рентгеновским и гамма-излучением. Дефекты выявляются в виде черных пятен на светлом фоне хорошего шва. Ультразвуковой способ обнаружения дефектов сварки основан на отражении направленного импульса высокочастотной звуковой волны. Ультразвуковой контроль имеет следующие основные преимущества: - высокая чувствительность (1-2%), позволяющая обнаруживать, определять местонахождение и измерять небольшие дефекты (площадью более 2 мм2 ); - большая проникающая способность звуковых волн, позволяющая контролировать толстые материалы (для стали до 2 м); - возможность контроля только с одной поверхности сварного соединения. Однако ультразвуковой контроль имеет также и существенный недостаток, ограничивающий его применение или затрудняющий проверку качества сварных швов; он выражается в сложности расшифровки дефектов шва из-за влияния внутренней структуры (крупное зерно, тонкодисперсные включения); сложной конфигурации и ориентации дефекта и сложного вида сварного изделия. Поэтому ультразвуковой контроль часто применяют как предварительный в сочетании с последующим просвечиванием швов рентгеновским или гамма-излучением. При всех случаях ультразвуковой контроль швов должен выполняться высококвалифицированными и опытными операторами. Магнитный вид контроля металла основан на том, что при прохождении магнитных силовых линий по испытуемому материалу в местах дефектов возникают поля рассеяния. Если на поверхности металла нанести ферромагнитный порошок, то над местом расположения дефекта создадутся скопления порошка в виде правильно ориентированного магнитного спектра. Существуют два способа контроля с помощью магнитного порошка: сухой и мокрый. В первом случае магнитный порошок (охра, сурик, железные опилки, окалина и т.д.) находится в сухом виде; во втором случае магнитный порошок находится во взвешенном состоянии в жидкости (керосине, мыльном растворе, воде). Сухим способом можно обнаружить как поверхностные, так и глубинные дефекты; мокрым способом лучше обнаруживаются поверхностные дефекты. Гидравлическому испытанию подвергаются различные сосуды, котлы и трубопроводы, работающие под давлением. Гидравлическим испытанием контролируется не только плотность сварных соединений, но также относительная прочность всей сварной конструкции. При гидравлическом испытании сосуд наполняется водой; для выхода воздуха в верхней части одно отверстие оставляют открытым. Это отверстие закрывается лишь после наполнения водой всего сосуда. Затем в сосуде гидравлическим прессом создается давление, равное рабочему давлению. Если дефектов не обнаруживается, давление увеличивается до Р исп = 1,25 Р раб для сосудов и Р исп = 1,5 Р раб для трубопроводов. Под этим давлением сосуд или трубопровод выдерживают 5 мин, затем давление снижают до Р раб и обстукивают соединения молотком со сферической головкой на расстоянии 15-20 мм от кромки шва. После этого швы осматривают. При испытании на морозе вместо воды применяют антифриз. Пневматическое испытание проводят с целью контроля плотности сварных соединений. Для этого в замкнутый сосуд нагнетают воздух до рабочего давления. Снаружи все швы смачиваются мыльным раствором. Сжатый воздух в местах неплотностей образует мыльные пузыри. В зависимости от количества и интенсивности выделения мыльных пузырей можно судить о характере и величине дефекта. Пневматический вид контроля сварных соединений получил широкое применение при испытании сосудов малой емкости, как наиболее удобный и доступный в заводских условиях с массовым производством. В этом случае испытуемый сосуд погружается в ванну с водой и неплотности определяются выделением пузырьков воздуха. Для сосудов очень большого объема применять испытание сжатым воздухом следует очень осторожно, так как при наличии дефектов в швах может произойти разрыв всего сосуда. Испытание керосином. Керосин обладает способностью проникать через малые неплотности: трещины, поры и сквозные непровары металла. Для контроля швы со стороны раскрытия окрашивают мелом, разведенным на воде с добавлением клея, а со стороны корня соединения смачивают керосином. Керосин, проходя через неплотности, образует на высохшей меловой краске темные пятна, по которым можно судить о характере неплотности и месте ее расположения. Если в течение 30-60 мин такие пятна не появятся, то швы считаются удовлетворительными. Скорость прохождения керосина через металл будет определяться толщиной сварного соединения и характером расположения дефектов в металле. Для ответственных изделий время выдержки под керосином устанавливают до 12 ч при температуре окружающего воздуха выше 0° и до 24 ч при температуре ниже 0°. Керосиновая проба эквивалентна 3-4 ат гидравлического давления, применяемого для сварных сосудов закрытого типа. 9. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ Леса, подмостки и трапы на судне должны быть надежными, изготовленными по утвержденным чертежам и принятыми представителями отдела техники безопасности. Леса должны иметь бортовые доски высотой 150 мм, чтобы исключить падение вниз инструментов или других предметов. На лесах обязательно устанавливают 2-3 яруса лееров. Трапы или сходни должны быть прочно закреплены и иметь перила по обеим сторонам. Не допускается перегрузка лесов сверх нормы. Необходимо следить, чтобы по одной вертикали на лесах и площадках не работало несколько человек. Запрещается работать на мокрых, скользких и обледенелых палубах судна и настилах лесов. Лед надо сколоть, а мокрые места посыпать песком, опилками и т.п. Все рабочие места в цехе и на судне должны быть оборудованы средствами тушения пожаров. В жаркое время года деревянные настилы лесов периодически поливают водой. Все горючие и быстровоспламеняющиеся материалы хранят в специальных помещениях и специальной таре. При использовании огнеопасных материалов нужно строго придерживаться инструкций. В случае возникновения пожара в цехе или на судне необходимо срочно вызвать пожарную команду завода, а до ее прибытия принять меры по тушению пожара (воспользоваться огнетушителем, песком и водой) и меры по обеспечению безопасности людей и спасению имущества от огня. Следует помнить, что масло, нефть можно тушить пенными огнетушителями или песком. Горячую электропроводку и электрические машины, находящиеся под напряжением, нельзя тушить водой и пенными огнетушителями, так как это может привести к поражению людей электрическим током. В таких случаях нужно немедленно обесточить проводку и машины и только после этого приступить к тушению огня. При возникновении пожара очень важно сохранить спокойствие, дисциплину и беспрекословно выполнять распоряжения руководителя, ответственного за тушение пожара. Ответственность за организацию и состояние техники безопасности на предприятиях несет администрация этих предприятий, в составе которой имеются специальные отделы по технике безопасности, или инженеры по технике безопасности. Все рабочие, перед допуском к работе, должны быть проинструктированы по безопасному ведению работ и в случае необходимости сдать соответствующее испытание по правилам техники безопасности. Вредное влияние излучения электрической дуги, невидимые ультрафиолетовые лучи, используемые сварочной дугой, вредно действует на сетчатку и роговую оболочку глаз. Если смотреть не защищенными глазами на свет дуги в течение 5-10 минут, то спустя 1-2 часа после этого, появляется боль в глазах, спазмы век, слезотечение, светобоязнь и воспаление глаз. В этом случае нужно обратиться к врачу. Для защиты зрения служат щитки и маски с защитными стеклами. Стекла совершенно не пропускают ультрафиолетовых лучей, а инфракрасные лучи пропускают лишь в пределах от 0,1 до 3% от общего количества. Для предохранения от действия лучей сварочной дуги, людей, работающих по соседству с местами сварки, ограждают светонепроникающими щитами, ширмами или кабинами из фанеры и брезентом высотой 1,8 м. Для улучшения вентиляции внутри кабины, стенки не доводят до пола на 25-30 см. чтобы уменьшить разность в яркости света, стенки кабин окрашивают в матовые светлые тона (серый, голубой, желтый) и увеличивают искусственную освещенность рабочего места. Поражение электрическим током. Предельное напряжение холостого хода при сварке не должно превышать, как правило, 70 В. Особенно опасно поражение током при сварке внутри резервуаров, где сварщик соприкасается с металлическими поверхностями, находящимися под напряжением по отношению к электродержателю. 11. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Фрид Е.Г. «Устройство судна» 2. Рыбаков В.М. «Дуговая и газовая сварка» 3. Рыбаков В.М. «Сварка и резка металлов» |