ПИСЬМЕННАЯ />РАБОТА.
Профессия: «Сварщик(электросварочные и газосварочные работы)»
Тема: Изготовление контейнера длядеталей по эскизу
Содержание
1. Введение
2. Пояснительная записка
2.1 Цель работы
2.2 Расшифровка стали 10
2.3 Технология изготовления
2.3.1 Деталировка изделия
2.3.2 Типы швов
2.3.3 Заготовительные работы
2.3.4 Контроль заготовительных работ
2.3.5 Сборка изделия
2.3.6 Контроль качества сборки изделия
2.3.7 Сварка изделия
2.3.7.1 Выбор сварочного материала
2.3.7.2 Определение силы тока
2.3.7.3 Определение длины дуги
2.3.7.4 Определение напряжения дуги
2.3.7.5 Определение скорости cварки
2.3.7.6 Определение необходимого количества электродов
2.3.7.7 Выбор источника питания электрической дуги
2.3.7.8 Техника сварки
2.3.8 Контроль сварных швов
2.3.9 Контроль готового изделия
3. Нормирование времени
3.1 Определение нормы времени на сварку
3.1.1 Расчет основного времени
3.1.2 Расчет вспомогательного времени
3.1.3 Расчет дополнительного времени
3.1.4 Определение подготовительно-заключительного времени
3.2. Определение нормы времени на сборку
4. Техника безопасности при изготовлении заданной конструкции
5. Сварка меди и ее сплавы
6. Заключение
Список литературы
1. Введение
Сварка — процессполучения неразъемного соединения посредством установления межатомных связеймежду свариваемыми частями при их пластическом деформировании, или совместнымдействием того и другого.
Сварка является однимиз основных технологических процессов в машиностроении и строительстве. Трудноназвать отрасль, где бы не применялась сварка. Сварка позволила создатьпринципиально новые конструкции машин, внести коренные изменения в конструкциюи технологию производства.
В связи с развитиемнаучно-технической революции резко возрос диапазон свариваемых толщин, видовсварки. В настоящее время сваривают материалы от нескольких микрон донескольких метров. Наряду с традиционными сталями сваривают специальные стали исплавы на основе титана, циркония, молибдена, ниобия и другие, а такжеразнородные материалы.
Существенно расширилисьусловия проведения сварочных работ. Наряду с обычными условиями сваркувыполняют в условиях высоких температур, радиаций, под водой, в вакууме, вусловиях невесомости.
Были внедрены новыеусловия сварки — лазерная, электронно-лучевая, ионная, световая, диффузионная,ультразвуковая, электромагнитная, взрывная и другие. Существенно расширилисьвозможности дуговой и контактной сварки.
В области сварочногопроизводства решается задача механизации и автоматизации сварочных процессов имеханизации подготовительных, сборочных и контрольных операций.
Сущность сваркизаключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобымежду ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочностьсоединения.
Виды сварки:
1. К термическомуклассу относят виды сварки, осуществляемой плавлением, то есть местнымрасплавлением соединяемых частей с
использованием тепловойэнергии: дуговая, газовая, электрошлаковая, электронно-лучевая,плазменно-лучевая, термитная и другие.
1. К термомеханическому классу относятся виды сварки, прикоторых используется тепловая энергия и давление: контактная, диффузионная,газопрессовая, дугопрессовая и другие.
2. К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемыес использованием механической энергии и давления: холодная, взрывом,ультразвуковая, трением и другие.
2. Пояснительнаязаписка
2.1 Цель работы
Цель работы — составитьтехнологию изготовления контейнера для деталей по эскизу, рассчитать количество сварочных материалов и нормы времени,необходимые для изготовления этого изделия.
2.2 Расшифровка стали 10
Химический состав:
Углерод — 0,07-0,14
Кремний — 0,17-0,37
Марганец-0,35-0,65
Фосфор — 0,035
Сера — 0,040
Хрома 0,15,
Никеля – 0,25
Свариваемость:
Свариваемость хорошая,так как эта марка стали не закаливается и не дает трещин при любых условиях илюбых видах сварки.
Назначение:
Сталь конструкционнаядля изготовления сварных конструкций.
2.3 Технологияизготовления
2.3.1 Деталировкаизделия
/>
Эскиз конструкции: Толщина (б) металла 2,0 мм№ Наименование детали Размеры детали Количество штук Масса одной детали Общая масса 1 Днище
/> 1 3,9 кг 3,9 кг 2 Стенка
/> 4 3,7 кг 14,8 кг 3 Уголок
/> 4 7,4 кг 14,8, кг
S=a xb
S = 30 x 40 = 1.200 + 1200 = 2400 см
m = 2500 x 0,2 x 7,8 = 3,9
Sстен = 30 x 50 = 80
m= 2400 x 0,2 x 7,8 = 3,7
Sугол = 0,3 x 4 x 4 = 4,8
mугол=4,8 x 0,2 x 7.8 = 7.4
m1 = m2 +m3 = 3,9 + 14,8 =33,5
Кран для изготовленияконструкции не нужен.
2.3.2 Типы швов
Стенки между собой и сднищем свариваются угловым швом углового cсоединения типа У4поГОСТу 5264-80.п = 0.1 см b = 1 мм S = 5 мм S1 = 1 мм
/>
2.3.3Заготовительные работы
Чистка — удаление загрязнений и ржавчины с поверхности металла.
Листовойпрокат, а также заготовки под сварку можно очистить с помощью пескоструйного аппарата.
Правка — устранение деформаций. Ее проводят в холодном состоянии,раничивая относительное остаточное удлинение наиболее деформированных участков величиной около 1% или радиусом изгиба, равным 50 толщинамлиста.
Лист для заданной конструкции нужно править на листоправильных вальцах.
Разметка — нанесение линий контура. Выполняю вручную, с помощью чертилки, линейки и угольника.
Вырезка — получение заготовки вырезанной по разметке.
Резку листовых деталей с прямолинейными кромками из металла толщиной 40 мм, проводят на гильотинных ножницах.
Гибка — получение нужной формы изделия путем сгибания. Для даннойконструкции нужно использовать кромкогибочный станок для бки ножек.
Разделка кромок для этой конструкции не нужна, так как толщина листа –3мм
2.3.4Контроль заготовительных работ
Качествочистки определяется внешним осмотром. Правку проверяют линейкойпоставленной на ребро. Разметку проверяют повторным измерением. После резкипроверяют наличие заусенцев и деформаций внешним осмотром.
Гибку проверяютугольником.
2.3.5 Сборка изделия
Сборку выполняют настоле. Первую стенку № 1 положить на стол, затем первую стенку № 2 установитьвертикально и сделать прихватку по центру между 1ми стенками. После этогопоставить еще две прихватки по краям. Вторые стенки № 1 и № 2 собрать наприхватки таким же образом. Потом обе части 2нок собрать между собой. Каждый изоставшихся углов — на одну прихватку по центру и две по краям. После этого ксобранным между собой стенкам прихватить днище. Каждую сторону днища — на однуприхватку по центру и две краям. В последнюю очередь прихватить четыре уголка ножки,каждую на две прихватки. Зазоры в 1 мм можно выдержать подкладывая в стенкилисты ответствующей толщины.
2.3.6 Контроль качества сборки изделия
Контроль сборкиизделия выполняют повторными измерениями линейкой, точность углов проверяютугольником. Места прихваток зачищают щеткой. Если «хватки имеют дефект, тоих вырезают и делают новые.
2.3.7 Сварка изделия
2.3.7.1 Выбор сварочного материала
Прочностьнаплавленного металла должна быть не ниже прочности основного, поэтому типэлектрода должен быть Э42Ас, прочностью 420 МПа, марки УОНИ 13/45 с основнымпокрытием Б.
Этиэлектроды образуют шлаки, в состав которых входят силикаты кальция [и магния, атак же фторид кальция. Защитные газы образуются за счет диссоциации карбонатов. Наплавленный металл склонен к образованию горячих трещин, легирован примесями, обладает высокимипрочностными свойствами и ударной вязкостью. Такие электроды используются длясварки конструкций, работающих при температуре до — 70°С. Сварку выполняют напостоянном токе обратной полярности короткой дугой, желательно варитьуширенными швами. Электроды с покрытием Б применяются для сваркиконструкционных, нержавеющих, окалиностойких, жаропрочных и других сталей исплавов. В аэрозолях, образующихся при сгорании покрытия, имеются различныефтористые соединения, поэтому сварщик должен иметь средства индивидуальнойзащиты органов дыхания и с хорошей вентиляцией помещения.
Коэффициент наплавки — 8,5 г/(А х ч).
Диаметр электродов — 3 мм.
Допускаемый ток внижнем положении — 100 А.
Расход электродов на 1 кг наплавленного металла — 1,6 кг.
Род тока, полярность — постоянный, обратной полярности.
Пространственноеположение при сварке — любое.
Условиясварки:
Сваркапроизводится предельно короткой дугой методом опирания. Свариваемые кромкинеобходимо очищать. Электроды хранить в сухом отапливаемом помещении. Приотсырении сушить при температуре 350°С — 370°С в течение 1 часа.
Областьприменения:
- Длясварки особо ответственных конструкций, работающих при отрицательныхтемпературах.
— Для сварки металлабольшой толщины, заварки дефектов литья.
2.3.7.2 Определение силы тока
I = (20 + 6 х d) х d
I = (20 + 6 х 3) х 3 = 38 х 3 = 114 А
2.3.7.3 Определение длины дуги
Lдуги =0,5 х d
Lдуги= 0,5 х 3 = 1,5 мм
2.3.7.4 Определение напряжениядуги
(UA+ UN) = 10 – 11B
UCT= 2х 1,5 = 3В
UД= UA + UN+ UCT = 10 + 3B = 13B
а — падение напряжения в катодной и анодной зоне равняется 10 В.
b — удельное падение напряжения в столбе дугиравняется 2 В/мм.
2.3.7.5 Определениескорости сварки
V= (а хI) / (у х Fш х 100)
V — скоростьсварки м/ч
а — коэффициент наплавки, г/А х ч
I — сила тока, А
у — плотность стали, 7,8 г/см
Fш — площадь сечения сварного шва, см2
Vy4 = (9,5 х 114) / (7,8 х 0,05 х 100) = 0,03 м/ч
2.3.7.6 Определение необходимого количества электродов
nэ — (Gmх К (1 + У)) /Gct
nэ — количество электродов, шт.
Gm — массанаплавленного металла, г.
Gct — масса стержня,г.
К = 1,3 — коэффициент потери наогарок.
Ѱ = 0,3 — коэффициент потери наразбрызгивание.
Масса стержня электродаопределяется по формуле:
Gct =JTx (d2/4)х у х 1э Gct- масса одного стержня электрода, г.
d — диаметр электрода, см2.
1э — длина электрода, см.
у — плотность стали 7,8 г/см
Gct = 3,14х (0,32/4) х 7,8х 30 = 16,5 г.
Масса наплавленного металлаопределяется по формуле:
Gm = F х 1ш х у
Gm — масса наплавленного металла, г'
F — площадь поперечного сечения наплавленного металла, см2.
1ш — длина шва, см.
у — плотность стали 7,8 г/см .
Gm = 0,05х 2729,6 х7,8 = 1064,5 гр.
пэ= (1064,5 х 13 х (1+ 0,3)) /16,5 = 109 шт.
2.3.7.7 Выбор источника питанияэлектрической дуги
Тип ИП зависит от маркиэлектродов УОНИ 13/45, им требуется постоянный ток обратной полярности, поэтомунужно применять выпрямитель ВД-306.
Параметры ВД — 306 Выпрямление холостого хода, В 70 Номинальный сварочный ток при ПВ = 60%, А 315 Номинальное напряжение при нагрузке, В 32,6 Предел регулирования сварочного тока, А 45-315 Потребляемая мощность, кВт 21 КПД, % 70 Коэффициент мощности Габаритные размеры, мм 765x735x772 Масса, кг 170
2.3.7.8 Техника сварки
Сварку выполняют на столе. Швызаваривают в нижнем положении. Угол наклона электрода равен 15°-20°.колебательные движения электродом — зигзагообразные. Швы выполняют за одинслой, так как толщина листа 3 мм. Швы заваривают в следующем порядке:
/>
В этом случае деформации ивнутренние напряжения минимальны. Поэтому Т.О. не делают.
2.3.8 Контроль сварных швов
Швы подготавливают к контролюотбивая шлак и зачищая их на расстоянии
20 мм в каждую сторону от шва. Шлак отбивают молоточком.Швы зачищают щеткой по металлу.
Возможные дефекты:
Если электроды плохо просушены,то на металле будет пористость. Если маленькая сила тока, то возможен непровар,если большая сила тока, то — прожог. Если образовался кратер, подрез, наплывили неравномерная ширина шва, то это вследствие низкой квалификации сварщика.
Чтобы убрать поры их срезают ипроваривают заново. Непровар или прожог исправляют, повторно проваривая шов.
Кратеры и подрезы устраняютзачищая их и заваривают заново. Наплывы удаляют, срезая их. Неравномернуюширину шва исправляют повторно проваривая шов, если небольшое усиление, а еслисильное, то срезают.
2.3.9 Контроль готового изделия
Могут возникнуть деформациитакие, как прогиб или вогнутость. Они возникают из-за перегрева изделия. Ихустраняют вручную, молотком или кувалдой.
3. Нормирование времени
Нормирование времени на сварку ирезку дает возможность правильно организовывать оплату труда рабочих ипланировать производство.
Норма времени, необходимого наизготовление данной металлоконструкции, складывается из нормы времени на сваркуи нормы времени на сборку.
Т = ТСВ + ТСБ,мин.
Т = 51,6 + 22,1 =73,7 мин.
3.1 Определение нормы времени насварку
Тcв= ТО + ТВ + ТД + ТПЗ, мин
ТО — основное время.Время горения дуги или пламени при сварке и резке.
ТВ — вспомогательноевремя. Время на установку деталей на рабочее место, поворот ее в процессесварки, время на смену электродов, зачистку швов и кромок, клеймение швов,переходы на другое место.
ТД — дополнительноевремя. Время на обслуживание рабочего места, время на отдых и естественныенадобности.
ТПЗ — подготовительно-заключительное время.
ТСВ = 59 + 31 + 7,5 +10 = 107,5 мин.
3.1.1 Расчет основного времени
TО=((60xGM)/(axI))xK
GM — масса наплавленного металла шва, г.
а — коэффициент наплавки.
I — сила тока, А.
К — поправочный коэффициент.
К = К1хК2хКзхК4хК5
К1 — коэффициент,зависящий от положения сварных швов в пространстве.
Н-1
К2 — коэффициент,зависит от поворота конструкции.
Продольные швы — 1
К3 — коэффициент,зависит от длины швов.
Более 300 мм -1
К4 — коэффициент, зависит от условий сварки и резки.
В стационарных условияхна сварочной площадке -1
К5 — сваркатруб диаметром до 2 м.
К= 1 х 1 х 1 х 1 = 1
ТO= ((60 х 1064,5) / (9,5 х 114)) х 1 = 59 мин.
3.1.2 Расчет вспомогательноговремени
ТВ = t1+ t2 + t3
t1 — время на смену электродов,
t1= t3 х nЭ
nЭ — количество электродов, затраченных на выполнение этого вида шва.
tЭ-время на смену одного электрода, зависит от его диаметра.
Диаметр 3 мм — 0,045 мин.
t1=0,045 х 109= 5 мин.
t2 — время на осмотр швов
t2=0,35 х 27,29 = 9,5 мин.
t3 — время на отчистку швов от шлака.
t3= L х (0,6 + 1,2 х (nС— 1)), мин.
L — длина шва, м.
nс-число слоев.
t3=27,29 х (0,6 + 1,2 х (1 — 1)) = 16,3 мин.
3.1.3 Расчет дополнительноговремени
Тд = Тобсл + Тотд, мин
Тобсл — времяна обслуживание рабочего места, составляет от 3 до 5 % от оперативного времени.
Тобсл = (Топер / 100) х(3-5), мин.
Расчет оперативного времени,необходимого для определения Тобсл и Тотд.
Топер = ТO+ ТВ = 90
Топер = 59 + 31 = 90 мин.
Тотд — время на отдых и личные надобности, составляет от 5 до 15% от оперативного времени.
Тотд = (Топер / 100) х (5-15), мин.
Тотд= (90/100) х 5 = (90 /100) x 5 = 4,5 мин Содержание работы Работа простая Получение производственного задания и инструктажа 5 Ознакомление с работой 3 Подготовка приспособлений - Сдача работы 2
Всего Тпз = мин 17
3.1.4 Определениеподготовительно-заключительного времени
3.2 Определение нормы времени на сборку
Она составляет до 30% от временивсех сборочно-сварочных работ.
Тсб = (ТСВ/ 70) х 30, мин.
ТСБ = (107,5/70) х 30= 45 мин.
ТОБЩ = ТСВ+ ТСБ = 107,5 + 45 = 152,5 мин.
4. Техника безопасности при изготовлении заданнойконструкции
Во избежание пораженияэлектрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источниковпитания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделиядолжны быть надежно заземлены. Для подключения сварочного тока к сетииспользуются настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длинапроводов сетевого питания не должна быть более 10 м.
Присоединять и отсоединять отсети электросварочное оборудование, а также наблюдать за его исправнымсостоянием в процессе эксплуатации обязан специальный персонал. Сварщиказапрещается выполнять эти работы. Все сварочные провода должны иметь исправнуюизоляцию и соответствовать применяемым токам. Все сварочные установки приработе в условиях, требующих особой электробезопасности, должны иметьустройство для автоматического отключения сварочной цепи или снижениянапряжения холостого хода.
Для защиты зрения и кожи лица отизлучений сварочной дуги сварщики должны иметь щиток или маску сосветофильтрами. Во избежание ожогов от брызг металла и шлака надо работать вспецодежде из брезента или плотного сукна, в рукавицах и головном уборе.Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха,защита от отравлений осуществляется местной и общей вентиляцией
5. Сварка меди и ее сплавы
В начале, отметим такиетехнические характеристики меди и ее сплавов, как высокая стойкость поотношению к воздействию различных химических веществ, сохранение высокихмеханических свойств в условиях глубокого холода, высокие показателитеплопроводности и электропроводности.
Техническая медь в зависимости отмарки может иметь различное количество примесей: Bi, Sb, As, Fe, Ni, Рb, Sn, S,Zn, P, О. В наиболее чистой меди марки M00 примесей может быть до 0,01%, маркиМ4 — до 1%. Сплавы на медной основе в зависимости от состава легирующихэлементов относятся к латуням, бронзам, медно-никелевым сплавам.
Латунь. Латунями называют сплавымеди с цинком (простые латуни); содержание цинка может достигать 42 %. Если,помимо цинка, сплав содержит и другие легирующие элементы (Al, Fe, Ni, Si),сплав относят к сложным латуням. Латуни имеют повышенную прочность по сравнениюс чистой медью (sigmaв до 50 кгс/мм2)(или предел выносливости до 470 МПа).Однако при содержании свыше 20% Zn появляется склонность сплава к коррозионномурастрескиванию и образованию трещин при местном нагреве. Латуни широкоприменяют в качестве конструкционного материала, обладающего высокойкоррозионной стой-костью и более прочного, чем медь.
Сплавы на медной основе, вкоторых цинк не является основным легирующим элементом, называют бронзами.Название бронзы уточняется по главному легирующему элементу, благодаря которомубронза приобретает те или иные свойства. Широкое применение находят бронзыоловянные (2-10% Sn), алюминиевые (4-11,5% А1), кремнистые (0,5-3,5% Si),марганцевые (4,5- 5,5% Мп), бериллиевые (1,9-2,2% Be), хромистые (0,4-1% Сг).
Оловянная бронза имеет хорошуюкоррозионную стойкость и антифрикционные свойства. Поэтому они широкоприменяются при изготовлении коррозионно-стойкой арматуры, для различныхтрубопроводов, вкладышей подшипников и т. д. Бронзы алюминиевые и кремнистыеимеют высокие механические свойства и хорошую коррозионную стойкость. Они болеедешевы. Если позволяют условия работы, их широко используют взамен оловянных.Марганцовистые бронзы помимо хорошей коррозионной стойкости обладают повышеннойжаропрочностью. Бериллиевые бронзы имеют высокую коррозионную стойкость и послетермообработки становятся немагнитными с очень высокой прочностью,соответствующей прочности стали. Из этих бронз изготовляют различные гибкие, прочныеэлементы в приборах и различных устройствах,
Медно-никелевые сплавы могутсодержать до 30% Ni, а также железо, марганец. Сплав МНЖ 5-1, прочный икоррозионно-стойкий, широко используют как конструкционный для изготовлениятрубопроводов и сосудов, работающих в агрессивных средах (морской воде,растворах солей, органических кислотах). Сложная композиция сплавов на меднойоснове, наличие разнообразных компонентов в виде примесей в технической медиобусловливают определенные трудности при сварке этих металлов.
Необходимо учитывать следующиеособенности меди и ее сплавов, влияющие на технологию сварки.
Особенности меди
В связи с высокой температурой итеплопроводностью, затрудняющими локальный разогрев, требуются болееконцентрированные источники нагрева и повышенные режимы сварки. Однако в связисо склонностью меди к росту зерна при сварке многослойных швов металл каждогопрохода для измельчения зерна проковывают при температурах 550-800 град. С.
Легкая окисляемость меди привысоких температурах приводит к засорению металла шва тугоплавкими окислами.Закись меди растворима в жидком металле и ограниченно — в твердом. С медьюзакись образует легкоплавкую эвтектику Си-Си2О (температура плавления 1064град. С), которая сосредоточивается по границам зерен и снижает пластичностьмеди, что может привести к образованию горячих трещин.
Как следует из диаграммысостояния медь — кислород, незначительная концентрация кислорода снижаеттемпературу плавления меди, при содержании кислорода 0,38% (что соответствует3,4% Сu2О) образуется эвтектика с температурой плавления 1064 град. С. В связис указанным и ввиду ограниченной по времени возможности металлургическойобработки металла сварочной ванны (малое время существования из-за большойтеплопроводности меди) необходимо введение энергичных раскислителей — фосфора,марганца, кремния и др. при ограничении содержания кислорода до 0,03%; в особоответственных конструкциях (например, судовые трубопроводы, сосуды и т. п.)содержание кислорода допускается не более 0,01%.
Для разрушения тугоплавкихокислов, образующих пленку на поверхности сварочной ванны, применяют флюсы наоснове буры (95% Na2B4O7 и 5% Mg), которые способствуют химической очистке,переводя тугоплавкие окислы в легкоплавкие комплексные соединения.
Однако применение фосфора дляцелей раскисления следует ограничивать, так как он также дает легкоплавкиеэвтектики. Раскислитель, участвуя в металлургическом процессе сварки, не толькораскисляет металл, но одновременно и легирует его, что может снизить егокоррозионную стойкость и электропроводность.
Наличие некоторых примесей можетспособствовать склонности сварных соединений к образованию трещин. Так,например, висмут, образующий ряд окислов BiO, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, даетлегкоплавкую эвтектику с температурой плавления 270 град. С, а свинец,образующий окислы РЬО, РЬО2, РЬ2О3, дает легкоплавкую эвтектику с температуройплавления 326 град. С. По указанной причине должно быть резко ограниченосодержание этих примесей (Bi
При сварке алюминиевых бронзлегко образуется тугоплавкий окисел Аl2О3, засоряющий сварочную ванну,ухудшающий сплавление металла и свойства сварного соединения. Для егоразрушения применяют флюсы, состоящие из фторидов и хлоридов, щелочных и другихметаллов.
При сварке латуней возможноиспарение цинка (температура кипения 907 град. С, т. е. ниже температурыплавления меди). Образующийся окисел цинка ядовит, поэтому при сварке требуетсяхорошая вентиляция. Испарение цинка может привести к пористости металла шва.Это осложнение удается преодолеть предварительным подогревом металла дотемпературы 200 -300 град. С и повышением скорости сварки, уменьшающимрастекание жидкого металла и испарение цинка.
Высокий коэффициент линейногорасширения (в 1,5 раза больше, чем у стали) может вызвать при сварке повышенныетемпературные и остаточные сварочные напряжения и деформации. Сочетание высокихтемпературных напряжений со снижением механических свойств может способствоватьобразованию трещин. Для уменьшения деформации конструкции сварку ведут вжестком закреплении, по прихваткам. При повышенной толщине металла регулируютвеличину зазора.
Медь в расплавленном состояниипоглощает значительные количества водорода. При кристаллизации металласварочной ванны с большой скоростью ввиду высокой теплопроводности меди ирезким уменьшением растворимости водорода в металле атомарный водород неуспевает покинуть металл за счет десорбции. Закись меди восстанавливаетсяводородом с образованием паров воды, что приводит к образованию в шве пор итрещин.
В околошовной зонедиффузионно-подвижный водород взаимодействует с Сu2О, располагающейся пограницам зерен; образующиеся пары воды, которые не растворяются в меди и немогут из нее выйти, создают в металле значительные напряжения, приводящие кобразованию большого числа микротрещин. Это явление получило названиеводородной болезни меди. Для предупреждения водородной болезни меди следуетснижать количество водорода в зоне сварки (прокалка электродов и флюсов,применение осушенных защитных газов). Окись углерода также может участвовать враскислении меди, что также способствует образованию пор. Сродство меди к азотувесьма мало, поэтому азот можно использовать при сварке меди в качествезащитного газа.
Повышенная жидкотекучестьрасплавленной меди и ее сплавов (особенно бронзы) затрудняет сварку ввертикальном и потолочном положениях, поэтому чаще всего сварку ведут в нижнемположении. Для формирования корня шва без дефектов необходимы подкладки.
Для сварки меди и ее сплавов могут быть примененывсе основные способы сварки плавлением. Наибольшее применение нашли дуговаясварка в защитных газах, ручная дуговая сварка покрытыми электродами,механизированная дуговая сварка под флюсом, газовая сварка, электронно-лучеваясварка.
Сварка в защитных газахпозволяет получить сварные соединения с наиболее высокими механическими икоррозионными свойствами благодаря минимальному содержанию примесей. В качествезащитных газов используют азот особой чистоты, аргон высшего сорта, гелийвысшей категории качества, а также их смеси (например, (70… 80) % Аr + (20… 30) % N2 для экономии аргона и увеличения глубины проплавления). При сваркев среде азота эффективный и термический КПД дуги выше, чем при сварке в средеаргона и гелия, но ниже устойчивость горения дуги.
Табл. 6 Выбор диаметра вольфрамового электрода иприсадкиТолщина заготовки, мм 1… 1,5 2… 3 4… 6 7… 10 11… 16 >16 Диаметр электрода, мм 1,6… 2 3… 4 4… 5 4… 5 5… 6 6 Диаметр присадочной проволоки, мм 2 3 4 5 5… 6 6
При сварке в защитных газах в качестве неплавящегосяэлектрода используют лантанированные или иттрированные вольфрамовые электродыдиаметром до 6 мм. В качестве присадочного материала используют проволоку измеди и ее сплавов, по составу близкую к основному металлу, но с повышеннымсодержанием раскислителей (МРЗТЦрБ 0,1-0,1-0,1-0,1; БрХНТ; БрКМц 3-1; БрХ 0,7).При сварке в азоте для улучшения качества сварного шва дополнительно применяютфлюс на борной основе, который наносят на присадочную проволоку или в канавкуподкладки. Выбор диаметров электрода и присадки зависит от толщины свариваемыхзаготовок (табл. 6).
Сварку вольфрамовым электродом ведут на постоянномтоке прямой полярности. При сварке в среде азота или в смеси азота с гелиемсварочный ток уменьшают, а напряжение повышают (табл. 7). При толщинах более 4… 5 мм рекомендуется подогрев до 300… 600 °С.
Рекомендуемые режимы сварки меди вольфрамовымэлектродом (стыковые соединения на медной водоохлаждаемой подкладке илифлюсовой подушке)Толщина металла, мм Зазор между кромками, мм Ток, А Напряжение, В Скорость сварки, м/ч Температура подогрева, °С Расход газа, л/мин В среде аргона 2 0… 0,5 100… 120 10… 14 25… 30 нет 10… 12 4 1,0… 1,5 380… 400 12… 16 30… 35 300… 400 12… 14 В среде азота 2 0… 0,5 70… 90 20… 24 20… 22 нет 16… 18 4 1,0… 1,5 180… 200 24… 28 18… 20 нет 18… 20 10 1,0… 1,5 400… 420 31… 36 12… 14 400… 600 22… 24
При сварке плавящимся электродом используютпостоянный ток обратной полярности. Широкое распространение для меди притолщинах более 4 мм получила многослойная полуавтоматическая сварка проволокоймалого диаметра (1… 2 мм). Режимы сварки: сварочный ток 150… 200 А дляпроволоки диаметром 1 мм и 300… 450 А для проволоки диаметром 2 мм, напряжение дуги 22… 26 В, скорость сварки зависит от сечения шва. Температура подогрева 200… 300 °С.
Для латуней, бронз и медно-никелевых сплавов предпочтительнеесварка неплавящимся электродом, так как в этом случае меньше испарение цинка,олова и других элементов. Предварительный подогрев для медных сплавов требуетсяпри толщинах более 12 мм.
Ручная дуговая сварка меди и еесплавов покрытыми электродами выполняется на постоянном токе обратнойполярности (табл. 8). Медные листы толщиной до 4 мм сваривают без разделки кромок, до 10 мм с односторонней разделкой при угле скоса 60… 70° ипритуплении 1,5… 3 мм, более 10 мм — с Х-образной разделкой кромок. Длясварки меди используют электроды с покрытием „Комсомолец-100“,АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, ЗТ, АНЦ-3.
Сварку ведут короткой дугой свозвратно-поступательным движением электродов без поперечных колебаний.Удлинение дуги ухудшает формирование шва, увеличивает разбрызгивание, снижаетмеханические свойства сварного соединения. Предварительный подогрев делают притолщине 5… 8 мм до 200… 300 °С, а при толщине 24 мм — до 800 °С. Теплопроводность и электропроводность металла шва резко снижаются при сохранениивысоких механических свойств. Для сварки латуней, бронз и медно-никелевыхсплавов применяют электроды ММЗ-2, Бр1/ЛИВТ, ЦБ-1, МН-4 и др.
Табл. 8 Ориентировочные режимы ручной однопроходнойсварки меди покрытыми электродамиТолщина, мм Диаметр электрода, мм Ток дуги, А Напряжение, В 2 2… 3 100… 120 25… 27 4 4… 5 160… 200 25… 27 6 5… 7 260… 340 26… 28 10 6… 8 400… 420 28… 30
/>
Рис. 2 Схема механизированной сварки меди угольнымэлектродом под флюсом
Механизированную дуговую сварку под флюсомосуществляют угольным (графитовым) электродом (рис. 2) и плавящимся электродом.Сварка угольным электродом выполняется на постоянном токе прямой полярности сиспользованием стандартных флюсов АН-348А, ОСЦ-45, АН-20. При сварке угольнымэлектродом кромки 1 собирают на графитовой подкладке 2, поверх стыканакладывают полоску латуни 3, которая служит присадочным металлом. Дуга горитмежду угольным электродом 4, заточенным в виде плоской лопаточки, и изделиемпод слоем флюса 5. Способ пригоден для сварки толщин до 10 мм. Диаметр электрода до 18 мм, сила тока до 1000 А, напряжение дуги 18… 21 В, скорость сварки6… 25 м/ч.
Механизированная сварка плавящимся электродом подплавлеными флюсами (АН-200, АН-348А, ОСЦ-45, АН-M1) выполняется на постоянномтоке обратной полярности, а под керамическим флюсом ЖМ-1 и на переменном токе.Основным преимуществом этого способа сварки является возможность получениявысоких механических свойств сварного соединения без предварительногоподогрева. При сварке меди используют сварочную проволоку диаметром 1,4… 5 мм из меди МБ, M1, бронзы БрКМц 3-1, БрОЦ 4-3 и т.д. За один проход можно сваривать без разделкикромок толщины до 15… 20 мм, а при использовании сдвоенного (расщепленного)электрода — до 30 мм. При толщинах кромок более 15 мм рекомендуют делать V-образную разделку с углом раскрытия 90°, притуплением 2… 5 мм, без зазора. Флюс и графитовые подкладки перед сваркой должны быть прокалены. Для возбуждениядуги при сварке под флюсом проволоку закорачивают на изделие через меднуюобезжиренную стружку или пружину из медной проволоки диаметром 0,5… 0,8 мм. Начало и конец шва должны быть выведены на технологические планки. Режимы сварки приведены втабл. 9.
При сварке латуней применяют флюсы АН-20, ФЦ-10,МАТИ-53 и бронзовые БрКМцЗ-1, БрОЦ4-3 и латунные ЛК80-3 проволоки. Сваркаведется на низких значениях сварочного тока и напряжения для сниженияинтенсивности испарения цинка. Бронзы под флюсом свариваются хорошо.
Табл. 9 Ориентировочные режимы автоматической сваркимеди под флюсом (стыковое соединение, диаметр электродной проволоки 5 мм)Толщина, мм Разделка кромок Сварочный ток, А Напряжение дуги, В Скорость сварки, м/ч (х103, м/с) 5… 6 Без разделки 500… 550 38… 42 45… 40 (12,6… 11,2) 10… 12 700… 800 40… 44 20… 15 (5,6… 4,2) 16 ...20 850… 1000 45… 50 12… 8 (3,4 ...2,2) 25 ...30 U-образная 1000… 1100 45… 50 8… 6 (2,2… 1,7)
Газовая сварка меди используется времонтных работах. Рекомендуют использовать ацетиленокислородную сварку,обеспечивающую наибольшую температуру ядра пламени. Для сварки меди и бронзиспользуют нормальное пламя, а для сварки латуней — окислительное (с цельюуменьшения выгорания цинка). Сварочные флюсы для газовой сварки меди содержатсоединения бора (борная кислота, бура, борный ангидрид), которые с закисью медиобразуют легкоплавкую эвтектику и выводят ее в шлак. Флюсы наносят наобезжиренные сварочные кромки по 10… 12 мм на сторону и на присадочный металл. При сварке алюминиевых бронз надо вводить фториды и хлориды, растворяющиеАl2О3. При сварке меди используют присадочную проволоку из меди марок M1 и М2,а при сварке медных сплавов — сварочную проволоку такого же химическогосостава. При сварке латуней рекомендуют использовать проволоку из кремнистойлатуни ЛК80-3. После сварки осуществляют проковку при подогреве до 300… 400°С с последующим отжигом для получения мелкозернистой структуры и высокихпластических свойств. При электрошлаковой сварке меди применяют легкоплавкиефлюсы системы NaF-LiF-CaF2 (AHM-10). Режим электрошлаковой сварки: сварочныйток Iсв = 1800… 1000 А, напряжение U = 40… 50 В, скорость подачипластинчатого электрода 12… 15 м/ч. Механические свойства шва малоотличаются от свойств основного металла.
Электронно-лучевая сваркамеди эффективна при изготовлении электровакуумных приборов. Она обеспечиваетсохранение высокой чистоты меди от примесей и получение мелкозернистойструктуры. При соединении элементов из меди и ее сплавов больших толщин хорошиерезультаты дает плазменная сварка. Возможно производить сварку элементовтолщиной до 60 мм за один проход. Применяют плазмотроны прямого действия. Дляобеспечения хорошей защиты от атмосферного воздуха плазменную сварку иногдавыполняют по слою флюса, а для создания мелкозернистой структуры используютпорошковую проволоку. Для сварки малых толщин до 0,5 мм эффективно используют микроплазменную сварку.
7. Заключение
Практику проходил напредприятии Заданную конструкцию на данном предприятии изготовить возможно. Всенеобходимое оборудование на предприятии имеется. Работу предприятия можноулучшить, заменив устаревшее оборудование на более современнее и внедрить новыетехнологии производства.
Список литературы
1. ГОСТ 5264-80 Конструктивные элементы сварных соединений и швов,выполненных РДС
2. Верховенко Л.В.,Тукин А.К. Справочник сварщика, Минск, Вышейшая школа, 1990.
3. Конспекты.