Материал: Технологічний процес ручного дугового зварювання закладної конструкції

Техніка зварювання порівняно проста і не потребує великих витрат та тривалого навчання. Зварник може одночасно обслуговувати декілька пристосувань і за 1 год зварювати близько 40 і шва. Зварювання похилим електродом, у порівнянні із звичайним дуговим зварюванням покритими електродами, підвищує продуктивність і 2-3 рази.

Розділ 2. Технологічна частина

.1 Аналіз зварної конструкції

Згідно з складальним кресленням дано закладну конструкцію. Закладна конструкція призначена для установки деталей при механічні обробці.

Складається з таких деталей: Пластина (1шт), Пластина (2шт), Двотавр (1шт).

Габаритні розміри деталей:

Пластина: ширина 380, довжина 800, товщина 10.

Пластина: довжина 250, товщина 10, висота 100.

Двотавр: довжина 540, висота 140, ширина 200.

Виріб виготовляється зі Сталі 2.

Сталь 2:

Марка: 2 - Порядковий номер за гостом.

Застосування:

Широко застосовуються при виготовленні конструкцій масового призначення в будівництві та машинобудуванні, як відносно дешеві, технологічні <#"867195.files/image005.gif">

Для зварювання я вибираю випрамляч ВД-306Д.

Характеристика ВД-ЗО6 Д:

Напруга живильної мережі, В: 3х380В;

Частота мережі: 50 Гц;

Номінальний зварювальний струм, А (при ПВ,%): 315 (60%)А;

Межі регулювання зварювального струму, А: При ММА-зварюванні 40-350А;

При ТИГ-зварюванні 12-350А;

Напруга холостого ходу, В, не більше: 95В;

Номінальна напруга на дузі, В: 33В;

Споживана потужність, кВ А, не більше: 22 кВ А;

Діаметр електрода, мм: ММА 2-6мм; ТИГ 0,8-6мм;

Маса, кг, не більше: 125кг;

Габарити, мм, не більше: 615х400х600мм;

Випрямлячі класифікуються:

за числом обслуговуваних постів - одно- та багатопостові;

за числом фаз живлення - однофазні й трифазні;

за типом вентилів - діодні, тиристорні, інверторні;

за способом регулювання струмом або напругою - з механічним регулюванням рухомими обмотками (типу ВД для ручного зварювання), які регулюються зміною коефіцієнта трансформації силового трансформатора (типу ВС для механізованого зварювання у вуглекислому газі), з регулюванням методом магнітної комутації (типу ВСЖ), які регулюються за допомогою дроселя насичення (типу ВДГ); із регулюванням тиристорами (універсальні випрямлячі);

за схемою випрямлення - однонапівперіодні, трифазні, шестифазні;

Зварювальної дугою називають потужний, довгостроково існуючий електричний розряд між що знаходяться під напругою електродами в суміші газів і парів. Дуга характеризується високою температурою і великою щільністю струму. Зварювальна дуга як споживач енергії і джерело живлення дуги (випрямляч) утворює взаємно пов'язану енергетичну систему. Під час ручного зварювання, коли можливі зміни довжини дуги, вона повинна володіти достатнім запасом стійкості.

Основною характеристикою зварювальної дуги є статична вольт-амперна характеристика. Це залежність напруги на дузі при постійній її довжині від сили зварювального струму. Крива статичної вольт-амперної характеристики має три області: спадаючу , жорстку і зростаючу.

Спадаюча - при збільшенні струму напруга зрізко спадає, тому що збільшується площаперерізу стовпа дуги і її електропровідність.

Жорстка - збільшення струму не змінює напруги майже не змінюється, тому що плдоща збільшується пропорційно струму.

Зростаюча - збільшення зварювального струму напруга зростає, тому що площа катодної плями не збільшується через обмежену площу перерізу електрода.

При ручному зварюванні покритими електродами статична характеристика дуги спадаюча, а при збільшенні струму переходить до жорсткої. При зварюванні у вуглекислому газі і під флюсом статична характеристика жорстка з переходом до зростаючої. Колисила струму не змінюється, напруга дуги залежить від її довжини.

При ручному дуговому зварюванні покритими металевими електродами, зварювальна дуга горить із електрода на виріб, оплавляючи крайки виробу, що зварюються, і розплавляючи метал електродного стержня та покриття електрода (Рис 1). Кристалізація основного металу і металу електродного стержня утворить зварний шов.

.3 Підготовка матеріалів до зварювання

Спочатку перед зварюванням необхідно підготовити пластини і двотавр. Підготовка полягає в очищанні, випрямлянні, розмічанні, різанні і складанні.

Очищання кромок і прилягаючої зони (на ширину 20-30 мм з кожної сторони) від іржі, фарби, окалини, масла та інших забруднень до металевого блиску виконують щітками, полум’ям, а при відповідальних з’єднаннях використовують травлення, знежирення, піскоструменеву обробку.

Випрямляння використовують для деталей, що мають вм’ятини, випини.

хвилястість, жолоблення, викривлення тощо. Листовий, сортовий прокат випрямляють в холодному стані ручним і машинним способом. Сильно деформований метал випрямляють в гарячому стані. Для випрямляння застосовують молотки, преси, правильні машини.

Випрямляння і рихтування можна виконувати ручним способом (на сталевій чи чавунній плиті або на ковадлі) і машинним (на правильних вальцях, пресах).

Після розмічання застосовують термічне або механічне різання, при якому заготовкам надають необхідних розмірів. Розчищання кромок виконується вручну напилками, зубилом або механічним способом на фрезерних, стругальних верстатах та ін. Кут розчищання кромок залежить від способу зварювання. хімічного складу та товщини металу і перевіряють шаблонами.

Складання деталей під зварювання виконують почерговим під'єднанням деталей до вже звареної частини виробу.

Складені деталі з’єднують прихватками. Накладання прихваток необхідне для того, щоб положення деталей і зазор між ними були постійними в процесі зварювання. Прихватки повинні проварювати корінь шва, тому що при накладанні основного шва вони можуть повністю не переплавитись.

Висота підсилення прихваток повинна бути невеликою, краще якщо вона трохи увігнутою. Прихватки виконують на тих же режимах, що і зварювання.

Зварювальні прихватки - це короткі шви з поперечним перерізом до 1- 3 поперечного перерізу повного шва. Довжина прихваток від 20 до 120 мм а залежності від товщини зварюваних деталей і довжини шва. Відстань між прихватками в залежності від довжини шва 300-1000 мм. Інколи прихватки замінюють суцільним швом невеликого перерізу.

Під час зварювання особливу увагу необхідно приділяти на детальне проварювання ділянки прихватки, щоб уникнути не провару в цих місцях.

Прихватки перешкоджають переміщенню деталей при нагріванні, що може викликати появу тріщтн в прихватках під час охолодження. Чим більша товшина основного металу, тим більша розтягуюча усадка в прихватках і можлива поява тріщин.

Тому прихватки застосовують для деталей невеликої товщими до 6- 8мм. При великій товщині листів забезпечують рухливість деталей допомогою гребінок (еластичних прихваток) або складають виріб з гнучкими деталями.

Катети кутового шва повинні встановлюватися при проектуванні зварного виробу, але не більше 3 мм для деталей товщиною до 3 мм включно і 1-,2 товщини більш тонкої деталі товщиною більше 3 мм.

Для якісного, надійного і швидкого розчищання кромок застосовують спеціальні кромкорізи.

.4 Режим зварювання

Під режимом зварювання розуміють сукупність показників, які визначають характер протікання процесу зварювання. Ці показники впливають на кількість тепла, що вводиться у виріб при зварюванні. До основних показників режиму зварювання відносяться: діаметр електрода, сила зварювального струму, напруга на дузі і швидкість зварювання. Допоміжними показниками режиму зварювання вважаються вид і полярність струму, тип і марка покриття електрода, кут нахилу електрода, температура попереднього нагріву металу.

Вибір режиму ручного дугового зварювання часто обмежується визначен-ням діаметра електрода і сили зварювального струму. Швидкість зварю-вання і напруга на дузі встановлюються зварником залежно від виду зварного з'єднання, марки сталі, марки електрода, положення шва у просторі.

Режими зварювання - це сукупність різних факторів зварювального процесу, які забезпечують стійке горіння дуги і одержання швів заданих розмірів, форми та якості.

До таких факторів відносяться:

діаметр електрода,

сила зварювального струму,

тип і марка електрода,

напруга на дузі,

рід і полярність зварювального струму.

Відповідно товщині металу деталей закладної конструкції відповідає діаметр електроду = ∅ 3мм.

Силу зварювального струму вибирають залежно від діаметра електродів за формулою.

Сила струму І = (20 +6d)d k = 114 A. І - сила сруму; K=1 - коефіцієнт, 1 - нижній шов;

Напруга на дузі є мінімальна і максимальна:

Мінімальна Ld= 0.5∙3=1.5мм. Максимальна L d=1+3=4мм.

Рід і полярність струму.

Більшість сталей і металів зварюють на постійному струмі прямої полярності.

Полярність постійного струму неоднаково впливає на глибину проплавлення, що пояснюється різною кількістю тепла, що виділяється на катоді (мінус) і аноді (плюс). На аноді тепло виділяється в результаті бомбардування його потоком електронів, а на катоді - в результаті бомбардування позитивно зарядженими іонами. При зварюванні на повітрі ручним дуговим зварюванням більше тепла виділяється на аноді, оскільки він бомбардується електронами. При зварюванні майже під усіма флюсами в результаті зростання кінетичної енергії позитивно заряджених іонів, які бомбардують катод, більше тепла буде виділятися на катоді.

Виходячи з цього, при автоматичному зварюванні під флюсом простійним струмом, як правило, застосовується зворотня полярність, при якій в основному розплавляється основний метал.

Відносно малий cтрум призводить до нестійкого горіння дуги, непровару і низької продуктивності. Надто великий - до сильного перегріву електрода при зварюванні, збільшення швидкості розплавлення електрода, підвищеного розбризкування електродного матеріалу і погіршення формування шва.

При зварюванні вертикальних і горизонтальних швів струм повинен бути меншим за прийнятий для зварювання у нижньому положенні приблизно на 5 ... 10%, а для стельових на 10 ... 15% для того, щоб рідкий метал не витікав із зварювальної ванни. Положення швів у просторі показане на рис.2.

Рисунок 2 - Положення зварних швів у просторі: 1 - нижнє; 2 - вертикальне або горизонтальне; 3 - стельове

Тип і марку електрода вибираємо в залежності від положення зварювання, від складу металів які зварюються.

Для цього типу з’єднань і складу металу вибираємо марку електродів.

Де,

Э42А - Тип електрода;

Э - електрод;

- Границя міцності 420 МПа;

А - підвищена пластичність шва;

УОНИ-13/45 - марка електрода;

,0 - діаметр електрода;

У - для вуглекислих сталей;

Д2 - з товстим покриттям другої групи;

Е432(5) - група індексів;

- опір розриву;

- відносне видовження до 22%;

- ударна в’язкість;

Б - основне покриття;

- зварювання у всіх просторових положеннях;

- постійний струм, зворотна полярність;

.5 Техніка дугового зварювання

Технологія зварювання:

Для виробу візьму струбцини для кріплення деталей.

Для початку ми беремо пластину і ставимо її на горизонтальне положення і закріпимо в струбцину, після того до неї прихвачуємо тавр Т1 одностороннім зварним швом в нижньому положенні без скосу кромок і приварюємо з двох боків, до таврового з’єднання Т1 ставимо дві пластини по боках і прихвачуємо їх і зварюємо Н1 одностороннім званим швом їх в нижньому положенні внапуск без скосу кромок.

Для правильного ведення зварювальних робіт необхідно, щоб зварювальна дуга задовольняла такі вимоги:

- легко і швидко запалюватися;

- стійко горіти;

- чутливість дуги до зміни її довжини в заданих межах повинна бути мінімальною;

- забезпечувати необхідне проплавлення основного металу.

Запалювання зварювальної дуги проводиться короткочасним дотиком кінця електрода до виробу. Внаслідок протікання струму короткого замикання і наявності контактного опору торець електрода швидко нагрівається до високої температури, при якій після відриву електрода під впливом термо і автоелектронної емісії проходить іонізація газового проміжку і виникає зварювальна дуга. Для цього зварнику необхідно відвести кінець електрода від основного металу на відстань 3-5 мм.

Рис. 3. Способи запалювання зварювальної дуги:

а - впритул; б - чирканням

Запалювання дуги можна виконувати двома способами (рис. 3): впритул - короткочасним дотиком кінця електрода до поверхні виробу й прямим відривом електрода після короткого замикання, а також чирканням - рухом кінця електрода як сірником. Перший спосіб часто застосовують при зварюванні у вузьких і незручних місцях.

Застосування джерел живлення із стабілізаторами дуги змінного струму (СД-2, СД-3, СД-4), осциляторами (ОСППЗ-300М, УПД-1), стабілізаторами постійного струму (ВИС-501, ВИР-101) полегшує початкове та повторне запалювання дуги і забезпечує можливість зварювання на змінному струмі електродами, призначеними для зварювання на постійному струмі.

Дугу переміщують таким чином, щоб забезпечувалось проплавлення зварюваних кромок та одержання необхідної якості наплавленого металу при нормальному формуванні шва. Для цього електродом виконують складні рухи у трьох напрямках (рис. 4).

Перший (1) поступальний рух електрода у напрямку його осі виконується зі швидкістю плавлення електрода та забезпечує підтримання стабільної довжини дуги. Нормальною вважається дуга довжиною (0,5 ÷ 1,2) de (de - діаметр стрижня електрода), залежно від типу і марки електрода та розташування шва у просторі. Збільшення довжини дуги знижує стійкість її горіння, глибину провару підвищує розбризкування металу, посилює шкідливий вплив навколишнього середовища, а зменшення довжини дуги призводить до короткого замикання. Вміння підтримувати довжину дуги постійною характеризує кваліфікацію зварника.

Другий рух (2) електрода вздовж осі шва виконується зі швидкістю зварювання. В результаті першого і другого рухів утворюється вузький, шириною (0,81,5) de, нитковий шов (валик), який застосовують при виконанні першого шару багатопрохідного шва та при зварюванні тонких металів.

Третій рух (3) - це коливання кінця електрода впоперек шва для утворення валика певної ширини, нормального провару кореня та кромок і уповільнення охолодження зварної ванни. Ширина однопрохідного шва з коливальними рухами має становити (2 ÷ 4) de. Коливальні рухи електродом впоперек шва визначаються розмірами, формою та розташуванням шва у просторі й поділяються на три групи:

- для рівномірного прогрівання зварної ванни;

- для підсиленого прогрівання кореня шва;

для підсиленого прогрівання кромок;

Найпоширенішими поперечними коливальними рухами є такі (рис. 5):

Рис. 5. Коливальні рухи кінцем електрода впоперек шва:

а - прямі за ламаною лінією;

б - півмісіяцем, повернутим кінцями до шва;

в - півмісіяцем, повернутим кінцями в напрямку зварювання;

г - трикутником (для стикових швів зі скосом кромок у будь-якому положенні та для кутових швів із катетом більше 6 мм);