Технологический процесс и особенности сварки (стр. 1 из 5)
ВВЕДЕНИЕ
Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии.
Способ получения неразъемных соединений деталей путем сварки и пайки стал известен людям в глубокой древности. История не сохранила нам имен первых сварщиков. Об их искусстве мы можем судить лишь по раскопкам археологов и гипотезам ученых. В египетских пирамидах были найдены золотые изделия, которые имели паяные оловом соединения, а при раскопках Помпеи обнаружены свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом.
Мысль о возможности практического применения «электрических искр» для плавления металлов впервые высказал в 1753 году академик Российской Академии Наук Г.Р. Рихман при исследовании атмосферного электричества.
Но быстрое развитие сварки началось только в конце XIX в.
В 1802 году профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области её применения.
В 1882 году Н.Н. Бернардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 году Н.Г. Славянов – металлическим электродом. Они же и изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности предложили устройство для механизированной подачи сварочной проволоки в электрическую дугу, использовали дроблёное стекло в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздействия воздуха и других факторов.
Широкое развитие сварки и её использование в промышленности началось в 30-е годы 20-го столетия. В Советском Союзе впервые в мире были изобретены многие новые виды и высокопроизводительные способы сварки: подводная; в космосе; электрошлаковая;
в среде углекислого газа; диффузорная; сварка трением; сварка живых биологических тканей и др.
Выдающийся вклад в разработку теоретических основ сварки и её промышленное использование внесли учёные В.П. Вологодин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон, Б.Е. Патон и др.
В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).
К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).
В последние годы ученые-сварщики Беларуси работают над созданием ресурсосберегающих технологий, которые позволяют снизить потребление электроэнергии, уменьшить расход материалов, рационально использовать труд сварщиков при изготовлении различных конструкций, машин и изделий.
При производстве сварных изделий важную роль имеет контроль качества сварочных соединений. Для контроля качества сварки применяют различные разрушающие и неразрушающие испытания.
Методы неразрушающего контроля позволяют выявить дефекты без повреждения объектов контроля.
Повышение производительности труда в области сварочного производства достигается механизацией и автоматизацией самих процессов, т.е. переходом от ручного труда сварщика к механизированному, комплексной механизацией, включающей механизацию подготовительных, сварочных, сборочных, отдельных вспомогательных и контрольных операций.
Выбор, краткое описание и подготовка оборудования рабочего места сварщика, спецодежда
Сварочный пост – рабочее место сварщика, укомплектованное оборудованием для выполнения сварочных работ: источником питания; электрододержателем; защитным щитком; приспособлениями для сборки и сварки; вспомогательными инструментами.
Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными.
Стационарные посты располагают в цехе, преимущественно в отдельных сварочных кабинах, в которых сваривают изделия небольших размеров. Стенки кабин могут быть изготовлены из тонкого металла, фанеры, брезента, пропитанных огнестойким раствором. Пол кабины должен быть выложен из огнестойкого материала. Стены выкрашены в светло-серый цвет, поглощающий ультрафиолетовое излучение. Освещенность кабины – не менее 80 люкс. Кабину оборудуют местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч. детали сваривают на рабочем столе высотой 0,5 – 0,7 м. Если выполняются однотипные работы, то стол заменяют манипулятором или другим приспособлением, на котором изделие собирают и сваривают в удобном для сварщика положении.
В зависимости от свариваемых материалов и применяемых электродов для ручной дуговой сварки применяют источники переменного или постоянного тока с крутопадающей характеристикой. В кабине устанавливают рубильник или магнитный пускатель для включения источника сварочного тока.
Передвижные посты, как правило, применяют при монтаже крупногабаритных изделий (трубопроводов, металлоконструкций и т. д.) и ремонтных работах. При этом часто используют переносные источники питания. Для защиты рабочих от излучения дуги ставят щиты. Для защиты от осадков используют навесы, а на монтаже – передвижные машинные залы.
К инструментам и принадлежностям электросварщика относятся электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щётка, металлические клейма для маркировки сварных швов и ящик или сумка для хранения и переноски электродов и инструмента.
Электрододержатель - один из основных инструментов электросварщика, от которого во многом зависят производительность и безопасные условия труда. Электрододержатель должен удовлетворять следующим требованиям: быть лёгким (не более 0,5 кг) и удобным в обращении; иметь надёжную изоляцию; не нагреваться при работе и обеспечивать наиболее полное расплавление электрода; обеспечивать быстрое и надёжное закрепление электрода в удобном для сварки положении; его зажимное устройство должно действовать без больших усилий как при закрепление электрода, так и при его смене; присоединение сварочного провода к стержню держателя должно быть прочным и обеспечивать надёжный контакт. Для ручной дуговой сварки существует несколько типов электрододержателей. В некоторых из них для безопасной работы сварщика предусмотрено либо ручное, либо автоматическое отключение тока в момент прекращения процесса сварки. Один из таких электрододержателей показан на рисунке 8.
При ввинчивании стержня 9 в трубку до соприкосновения его с контактом, электрическая цепь от провода до цилиндрического контакта 4 замыкается. При одном-двух поворотах цилиндрической рукоятки стержень 6 вывинчивается из трубки 3 и образует зазор между ним и контактом 10, в результате чего электрическая цепь размыкается.
Щитки и маски (рис.2) применяются для предохранения глаз и кожи лица сварщика от вредного влияния ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла. Их изготовляют из лёгкого токонепроводящего материала (фибра, спецфанера). Масса щитка или маски не должна превышать 0,6 кг. За процессом сварки наблюдают через специальные стёкла. Тёмные стёкла - светофильтры марки Э-1 применяют при величине тока до 70А, Э-2 – при величине тока до 200А, Э-3 - при величине тока 400А и Э-4 - при величине тока больше 400А. Для предохранения от брызг металла светофильтры марки ТС-3 закрывают прозрачным стеклом. Для работы в монтажных условиях лучше применять каску-маску, которая также надёжно защищает голову и удобна в эксплуатации как в летнее, так и зимнее время.
Рис. 2. Маска сварщика
Сварочные провода. Ток от силовой сети подводится к сварочным аппаратам по проводам марки КРПТ. От сварочных аппаратов к рабочим местам сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АПР, или ПРГД с резиновой изоляцией. К электрододержателю должен быть подключен гибкий медный провод марки ПРГД длиной не менее 3 м.
Для соединения сварочных проводов применяют специальные муфты (рис.10). Сечение сварочного кабеля, присоединяющего источник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины сварочного тока: при токе до 240А - 25 мм2; до 300А - 35 мм2, до 400А - 50 мм2, до 500А - 70 мм2. Гибкий (медный) кабель используют на напряжение до 220 В. В случае использования негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не менее 1,5-3м должен быть обязательно гибким. Общая длина сварочного кабеля должна быть не более 30-40м, так как при более длинном кабеле ухудшается процесс сварки из-за падения напряжения в сварочной цепи.
Рис. 3. Соединитель МС-2 сварочного провода:
1-резиновая изоляция; 2- гайка; 3,4 – вставки; 5- конус
Для подсоединения сварочного кабеля к источнику питания используют специальный концевой соединитель заводского изготовления или приваренную к кабелю клемму. Сращивание коротких кусков кабеля осуществляют соединителями заводского изготовления (рис.10) МС-2, предназначенными для соединения кабелей сечением 35, 50 и 70 мм2
Вспомогательный инструмент - в процессе работы сварщик пользуется инструментами для зачистки кромок от ржавчины и других загрязнений, а также для вырубки дефектов и зачистки швов от шлака. Для этого применяют металлическую проволочную щётку, зубило, молоток, комбинированное зубило с рукояткой, имеющее один заострённый конец, а другой конец в виде обычного зубила. Такая форма зубила удобна для очистки от шлака отдельных слоёв многослойного шва. Иногда применяют комбинированное зубило-щётку, но оно менее удобно, так как не имеет заострённого конца. У сварщика должно быть личное клеймо для клеймения выполненных швов.