полуавтоматическая сварка. Н. Г. Славянов на Пермских пушечных заводах, начальником которых он являлся, организовал значительный по тем временам электросварочный цех и выполнявший большое количество сварочных работ с искусством заслуживающий
 Скачать 83.25 Kb.
|
ВведениеЭлектрическая сварка – великое русское изобретение. В 1802 году В.В. Петров впервые в мире открыл явление электрической дуги и указал на возможность использования тепловой энергии дуги в расплавлении металлов. Он первый построил самую большую для того времени батарею, при помощи которой и проводил свои опыты. Эти замечательные опыты с электрической дугой В.В. Петров опубликовал в 1803 году. В ней указывается на возможность применения электрической дуги. Первый в мире электродуговую сварку осуществил русский инженер Николай Николаевич Бенардос (1842–1904 гг.). Работы над созданием крупных аккумуляторных батарей привели его в 1882 году к изобретению способа электрической дуговой сварки металлов в России и ряде других стран. Дальнейшее развитее сварки нашло применение в работах Н.Г. Славянова (1854–1897 гг.). С именем Славянова связано развитие металлургических основ электрической сварки и создание метода сварки металлическим электродом. Ему также принадлежит заслуга создания автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора. Н.Г. Славянов на Пермских пушечных заводах, начальником которых он являлся, организовал значительный по тем временам электросварочный цех и выполнявший большое количество сварочных работ с искусством заслуживающий внимание и в настоящее время. С 1891 по 1894 года лично С.Г. Славяновым и под его руководством выполнено ремонтно-сварочных робот на 1631 изделий с общим весом 250 тонн и израсходовано при этом 11 тонн электродов. Н.Г. Славянов являлся инженером-металлургом, глубоко понимал физико-химическую сущность процессов, происходящих при сварке и разработал ряд флюсов и шлаков, позволяющих получить высококачественный, наплавленный метал. Развитие сварки можно разделить на три этапа: первый этап с 1924 по 1935 год. Сварочный процесс в то время осуществлялся вручную, электродами без покрытия или с тонким изолирующим покрытием электродов. Второй этап с 1935 по 1940 год. В эти годы сварка широко внедрялась во всех отраслях промышленности на базе применения электродов со специальным покрытием. Третий этап с 1940 года. Этот этап характеризуется максимальным внедрением механизации в сварочный процесс на базе разработанного в 1940 году под руководством Е.О. Патонова современного способа автоматической сварки под слоем флюса. Большие заслуги в деле развития и совершенствования теории и практики сварочного производства имеют коллективы Института им. Е.О. Патона АНУССР, ЦНИИТМаш, ЛПИ им. Калинина, МВТУ им. Баумана, отраслевых ЦНИИ, завод «Электрик», Кировского, Уралмаш и др. Применение сварки даёт не только экономию металла (на 20–25%), но и экономию времени и рабочей силы. Разработаны и применяются в некоторых отраслях промышленности новые методы сварки: сварка давлением, трением, ультразвуком, токами высокой частоты, плазменной дугой, сварка электронным лучом в вакууме, диффузионная сварка в вакууме, взрывом, сварка под водой лучом лазера. В ближайшие годы можно достичь серьезных дальнейших успехов в развитие и в промышленном применении новых видов сварки. Произошли достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов, которые позволили поднять на высокий технический уровень изготовление котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов и других машин и механизмов. 1. Основная часть Классификация стали Сталью называется сплав железа с углеродом, где содержание углерода до 2%. Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают, стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процентах. Основным элементом в углеродистых и конструкционных сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные. Стали, углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы: Группа А – по механическим свойствам Группа Б – по химическому составу Группа В-по механическим свойствам и химическому составу. Изготавливают, стали следующих марок: Группа А – Ст 0, Ст 1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6; Группа Б – БСт 0, БСт 1, БСт 2, БСт 3, БСт 4, БСт 5, БСт 6 Группа В-ВСт 0, ВСт 1, ВСт 2, ВСт 3, ВСт 4, ВСт 5. По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначение КП – кипящая ПС – полуспокойная СП – спокойная. Кипящей стали, не обладают повышенной хладноломкостью, поэтому они не пригодны для изготовления ответственных сварных деталей и конструкций, работающих при низких температурах. Полуспокойные стали в меньшей степени склонны к трещинообразованию при сварке, чем кипящие. Хорошо свариваются, спокойные стали, они имеют однородную структуру и могут применяться для изготовления ответственных сварных конструкций. Углеродистые стали делятся в свою очередь на низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали. Низкоуглеродистые стали содержат углерода до 0,20%, свариваются хорошо, и не требуют, по той либо особой технологии. Среднеуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,45%, свариваются несколько хуже. При сварке этих сталей в участках, принадлежащих к сварному шву, образуются закалочные зоны, в которых могут возникать трещины. Высокоуглеродистые стали с содержанием углерода более 0,45%, обладают плохой свариваемостью, и требуют при сварке ряда технологических ограничений. Легированной сталью называется такая сталь, в составе которой имеются в определённых количествах специальные легирующие элементы до 65%, введенные с целью придания стали особых механических и физико-химических свойств. Все легированные стали, по своему назначению могут быть подразделены на следующие группы: низколегированные стали – с содержанием легирующих элементов до 2,5%, эти стали, производятся, для получения стали высокими механическими свойствами, работающих при нормальной температуре. В качестве легирующих элементов в них содержится недефицитные материалы, как например: марганец, кремний, хром. Среднелегированные стали – содержание легирующих элементов в этих сталях от 0,25% до 10%. Эти стали применяются для специальных механических конструкций. Эта группа сталей отличается повышенным содержанием углерода от 0,2% до 0,5% и легирующими элементами, вызывающими глубокую прокаливаемость. Эти стали приобретают повышенные механические свойства только после соответствующей термической обработки. Высоколегированные стали – содержание легирующих специальных элементов в этих сталях от 10% до 65%. Эти стали, обладающие особыми физико-химическими (нержавеющие и жаропрочные) эти стали свариваются плохо. Маркировка всех легированных конструкционных сталей однотипна, первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях, буквы являются условным обозначением легирующих элементов, цифра после буквы обозначает содержание легирующих элементов в процентах, причём содержание, равно одному проценту и меньше не ставится. Буква «А» в конце марки показывает, что сталь высококачественная и имеет пониженное содержание серы и фосфора. Для отдельных легирующих элементов приняты следующие буквенные обозначения: Н – никель, Х – хром, В-вольфрам, Ф – вонадий, К – коболь, С – кремний, М – молибден, Г – марганец, Д – медь, Т – титан, Ю – алюминий. Коробчатая конструкция изготовлена из стали Ст 3, она имеет следующий химический состав: Fe – до 99% C – 0,05 – 1,7% Si – 0,15 – 0,35% Mn – 0,3 – 0,8% S – до 0,06% P – до 0,07% И относится по классификации стали к низкоуглеродистой, т. к. содержание углерода в ней до 0,25%. 1.2 Определение свариваемости стали Свариваемость стали. Под свариваемостью понимается свойства металла или свойства металла образовывать установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. При определении понятия свариваемости необходимо различать физическую, технологическую и эксплуатационную свариваемость. Физическая или металлургическая свариваемость определяется процессами, происходящими на границе соприкасания свариваемых деталей при различных физико-химических методах соединения металлов. На границе соприкасания соединяемых деталей должны произойти физико-химические процессы (рекристаллизация, химическое соединение и т.д.), в результате которых образуется прочное неразъёмное соединение – сварка. Под технологической свариваемостью понимается возможность получения сварного соединения определённым способом сварки. Основными показателями технологической свариваемости является стойкость расплавленного металла при сварке против образования горячих трещин и изменения в металле под действием термического цикла сварки. Технологическая свариваемость устанавливает оптимальные режимы сварки, способы сварки, технологическую последовательность выполнения работ, обеспечивающие получение требоваемого сварного соединения. Данные эксплуатационной свариваемости определяют конкретной области и условия допустимого применения материалов, сварных конструкциях и сварных изделиях. На свариваемость металлов и сплавов оказывают влияние химические элементы, входящие в их состав. Свариваемость стали изменяется в зависимости от содержания в ней углерода и легирующих элементов. По свариваемости стали делятся на четыре группы: Первая группа – хорошо сваривающиеся стали, у которых Сэкв не более 0,25%. Эти стали, при обычных способах сварки не дают трещин, сварка таких сталей выполняется без предварительного и сопутствующего подогрева, без последующей термической обработки. Вторая группа – удовлетворительно сваривающиеся стали, у которых Сэкв в пределах от 0,25% до 0,35%, такие стали допускают сварку без появления трещин только в нормальных производственных условиях, когда температура окружающей среды выше ноля градусов и отсутствует ветер и т.д. В условиях, отличающихся от нормальных предварительным подогревом или с предварительной и последующей термообработкой. Третья группа – С ограниченной свариваемостью, где С экв в пределах от 0,35% до 0,45%. К этой группе относятся стали, которые в обычных условиях сварки склоны к образованию трещин. Сварка таких сталей производится по специальной технологии, регламентирующей режимы предварительной термообработки и тепловой обработки после сварки. Четвёртая группа – с плохой свариваемостью, где С экв более 0,45%. Стали, входящие в эту группу, наиболее трудно поддаётся сварке, склонны к образованию трещин. Сварка их выполняется с обязательной предварительной термообработкой перед сваркой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Температура подогрева для низколегированных сталей четвёртой группы в зависимости от величины, для предупреждения образования трещин сварки сталь этой группы выполняется с С экв принимается следующее:
1.3 Требования к источникам питания дуги Важное условие получения сварного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечить возбуждение и стабильное горение дуги. Для этого необходимо чтобы источники питания дуги удовлетворяли следующим требованиям: 1. Напряжение холостого хода Uxx = 90 вольт для постоянного тока. Напряжение холостого хода равен 80 вольт для переменного тока – это необходимо для лёгкого возбуждения дуги и недолжно превышать норму безопасности. 2. Напряжение устойчивого горения дуги (рабочее напряжение) должно быстро устанавливаться и изменяться в зависимости от длинны дуги. С увеличением длинны дуги, напряжение возрастает. С уменьшением длины дуги напряжение убывает. 3. Ток короткого замыкания не должен превышать сварочный ток более чем на 40 – 50%, при этом выдерживать продолжительные короткие замыкания сварочной цепи. 4. мощность источника питания должна быть достатачной для выполнения сварочных работ. 1.4 Внешняя вольт–амперная характеристика источников питания дуги Внешняя вольт – амперная характеристика источника питания дуги. Источник тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную внешнюю вольт – амперную характеристику. Внешней характеристикой источника питания называется зависимости напряжения на его выводах от силы сварочного тока в электрической цепи. Различные источники питания дуги в зависимости от их конструкций и назначения могут иметь сведущие вольт – амперную характеристики: падающая, пологопаюдащая, жесткая, и возрастающая. Источники тока выбирают зависимости от вольт – амперной характеристика дуги соответствующим принятому способу сварки. Источники сварочного тока с падающим (1,2) характеристиками необходимы для облегчения зажигания дуги засчет повышенного напряжения холостого хода Ихх и для облегчения устойчивого горения дуги колебаниях ее длины. Источники питания дуги с жесткой(3) и возрастающей(4) характеристики применяют для сварки плавящимся электродом в атмосфере, защитных газах и для электрошлаковой сварки. 1.5. Подбор сварочного оборудования и источника питания дуги Полуавтомат А – 547У для сварки в газе: представляет собой пульт управления, горелки, шланга для подачи проволоки, чемодана с подающим механизмом и катушки для проволоки, сварочного провода, кнопки «Пуск» для подачи напряжения от источника питания для дуги и двигателя полуавтомата. Сварочный выпрямитель ВДГ – 301: представляет собой понижающий трехфазной трансформатор с подвижной обмоткой, блока вентилей и устройства, регулирующего сварочный ток. Назначение источника питания дуги Сварочный выпрямитель типа ВДГ – 301 Предназначены для питания дуги при полуавтоматической сварке плавящимися электродами в среде углекислого или инертного газа. Полуавтомат А – 547У позволяет сваривать сталь 0,8 мм и выше, им выполняются угловые швы катетами1 – 7 мм в различных положениях шва. Устройство выпрямителя ВДГ – 301 и полуавтомата А – 547 У. Он состоит из понижающего трехфазного трансформатора с подвижной обмоткой, блока вентилей и устройства, регулирующего сварочный ток. Трансформатор выпрямителя имеет два диапазона регулирования сварочного тока: малых токов – при включении обмоток трансформатора звездой и больших токов – при включении треугольников. Он состоит из легкого чемодана с подающим механизмом и катушкой для проволоки и пульта управления, смонтированного вместе с источником питания. Автоматическая подача проволоки с катушки осуществляется подающим механизмом, состоящим из электродвигателя переменного или постоянного тока, коробки скоростей ведущего и прижимного ролика. Проволока подается роликами с постоянной заданной скоростью через внутренний канал гибкого шланга, держатель и наконечник. Одной из основных частей полуавтомата является шланг, состоящий из проволочной спирали с оплеткой и резиновой оболочкой, по внутреннему каналу которой проходит электродная проволока. Полуавтомат А – 547У снабжается легкой горелкой (массой 120г) для сварочной проволоки диаметром 0,8–1,0 мм, со шлангом длиной 1,2 м и тяжелой горелкой – для проволоки 1,2 – 1,4 мм. Газ подводится по отдельной трубке, присоединенной к штуцера. Принцип действия или работы Сварочный выпрямитель типа ВДГ – 301 предназначен для питания дуги полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде углекислого или инертного газа. Подача проволоки плавно регулируется изменением скорости электродвигателя постоянного тока и сменой подающих роликов. Особенностью полуавтомата является питание электродвигателя и других цепей управления от источника питания постоянного тока. Перед началом сварки выключателем / включателем (ВК)производится подключение всей цепи полуавтомата. После нажатия кнопки «Пуск», расположенной на щитке сварщика, замыкается цепь катушки силового контактора, срабатывает контактор и на горелку подается сварочное напряжение источника питания; одновременно включается двигатель механизма подачи проволоки, который начинает подавать ее в зону сварки. Процесс сварки продолжается до тех пор, пока замкнута кнопка «Пуск». При отпускании кнопки процесс сварки прекращается. Технические данные ВДГ – 301
|