Холодне зварювання чавуну. Зварювання чавуна без підігріву виробу застосовується ширше, ніж з підігрівом. Підготовка поверхні дефектів до заварки полягає в свердлінні, зачистці, фрезеруванні і т.д. до отримання чистої поверхні основного металу.
Оброблення крайових дефектів здійснюють таким чином, щоб попередити відколи при механічній обробці.
При зварюванні без попереднього нагрівання дефекти, розташовані один від одного на відстані більш ніж 20мм, вирубують або висвердлюють порізно, при більш близькому розташуванні - виробляють суцільну вирубку дефектної ділянки. Оброблення крайок залежить від товщини деталі. При глибині дефекту 5-7мм вирубують фаску з кутом розкриття 70-80
о. У місцях, доступних для зварювання з двох сторін, виробляють Х-подібну оброблення крайок. Зазор b складає 0-3мм, притуплення з-0-3мм.
Якщо кінці тріщини не виходять на поверхню деталі, то в місцях закінчення тріщини свердлять отвори і ділянка видимої частини тріщини вирубують (вишліфовує) або обробляють повітряно-дугового різкою.
По кінцях некрізне тріщини просвердлюють отвори завглибшки 2-4мм, а по кінцях наскрізний тріщини - на всю глибину свердлом діаметром 6-10мм.
Наплавлення ведуть через центр обробки, а потім наплавляють валики на правій і лівій її частинах.
Тріщини, відколи обробляють (V-образна оброблення крайок) для односторонньої зварювання.
На практиці використовують кілька різновидів холодної зварювання: сталевими, мідно-залізними, мідно-нікелевими, залізо-нікелевими, нікелевими та іншими електродами.
Зварне з'єднання, отримане холодне зварювання, неоднорідне. Воно складається з наплавленого металу, зон сплавлення і термічного впливу. Розмір зони сплавлення залежить від діаметра електрода (3-6мм - за розміром запарюваної дефекту).
Застосовуючи мідно-нікелеві (марки МНЧ-2) і мідно-сталеві (марки ОЗЧ-2) електроди, отримують наплавлений метал, що легко піддається механічній обробці. Наплавлення утворюють одношарової або багатошарової укладанням валиків.
Для зварювання чавуну найбільш часто використовують електроди марок МНЧ-1, МНЧ-2, ЦЧ-4, ОЗЖН-1 та ін
Сталеві електроди марки ЦЧ-4 (на основі дроту з низьковуглецевої сталі з карбидообразующие покриттям) застосовують при ремонті невідповідальних чавунних виробів невеликих розмірів з малим об'ємом наплавлення, що не вимагають після зварювання механічної обробки.
Зварювання сталевими електродами з захисно-легуючими покриттями виконують з V-або X-подібної обробленням крайок. Для усунення нерівномірного розігрівання деталі зварюють окремими ділянками врозбивку. Довжина цих ділянок зварного шва не повинна перевищувати 100-120мм. Після зварювання ділянках дають можливість охолонути до температури 60-80
о С. Найкращі результати отримують при зварюванні електродами з покриттям марки УОНІ-13/45 постійним струмом зворотної полярності.
Мідно-залізні електроди застосовують для заварювання окремих дефектів або невеликих несплошностей, створюють течі на виливках відповідального призначення, в тому числі і працюючих під тиском. Найбільш досконалі з них - електроди марки ОЗ4-2, що представляють собою мідний стрижень діаметром 4-5мм, на який нанесено покриття, що складається з суміші електродної обмазки марки УОНІ-13/45 (50%) і рідкого скла. При зварюванні не слід допускати сильного розігріву зварюваних деталей. Після зварювання легким молотком виконують проковування наплавленого металу в гарячому стані. Вона зменшує зварювальні напруження і знижує небезпеку утворення тріщин у околошовной зоні. У результаті наплавлений метал набуває високу пластичність і задовільно обробляється.
Мідно-нікелеві електроди застосовують головним чином для заварки ливарних дефектів, які виявляються в процесі механічної обробки чавунного
литва на робочих поверхнях, де місцеве підвищення твердості неприпустимо. У промисловості використовуються електроди марки МНЧ-1 зі стрижнем з монель-металу і марки МНЧ-2 зі стрижнем з константана. Зварювання виконують електродами діаметром 1-4мм нитковим швом короткими ділянками. При цьому не слід допускати перегріву деталі, для чого рекомендуються перерви в роботі для охолодження шва. Наплавлені валики в гарячому стані слід ретельно проковувати ударами легкого молотка. Позитивні властивості електродів полягають в тому, що нікель і
мідь не розчиняють вуглець і не утворюють структур, що мають високу твердість після нагріву і швидкого охолодження. Наплавлений метал має низькою твердістю, добре обробляється.
Залізно-нікелеві електроди марки ОЗЖН-1 використовують для заварки окремих невеликих дефектів на оброблюваних поверхнях виливків відповідального призначення з сірого і високоміцного чавуну. Наплавлений метал має високу міцність і щільність, добре обробляється.
Нікелеві електроди марки ОЗЧ-3 застосовують для виправлення невеликих дефектів у відповідальних виробах. Електродами марки ОЗЧ-4 наплавляють останній шар на поверхні, що
працює на тертя.
Спосіб зварювання чавуну за допомогою шпильок застосовується для відновлення відповідальних виробів, що працюють при значних навантаженнях і не вимагають обробки після зварювання. Зварювання комбінується з механічним посиленням зони сплавлення шляхом укручування в метал виробу сталевих шпильок, що зв'язують метал шва й основний метал, розвантажуючи тендітний загартований прошарок у зоні сплавлення.
Діаметр шпильок становить 5-16мм. Максимальна їх кількість за площею не повинно перевищувати 25% площі зламу деталі. Висота шпильок над
поверхнею металу - не більше 5-6мм, глибина укручування-1, 5 діаметри шпильки.
Для зварювання використовуються електроди діаметром 3-4мм будь-якої марки, що забезпечують м'який наплавлений метал. Зварку ведуть на малій силі зварювального струму (100-120А) для забезпечення малої глибини проплавлення чавуну і мінімального нагріву вироби, що зменшує відбілювання і запобігає появі тріщин.
Спочатку кільцевими швами обварюються укручені шпильки. Обварку виробляють врозкид, щоб отримати більш рівномірний нагрів деталі. Потім наплавляють окремими валиками ділянки між обвареними шпильками. Довжина кожного валика не повинна перевищувати 100 мм. Другий шар валиків наносять
перпендикулярно до напрямку валиків першого шару. Після наплавлення кромок заварюють оброблення тріщини. Для прискорення заварки тріщини вводять додаткові металеві зв'язки (у вигляді прутків). Зварювання з застосуванням шпильок може виконуватися в будь-якому просторовому положенні.
Охорона праці при зварювальних роботах. Небезпечні і шкідливі виробничі фактори. Небезпечний виробничий фактор - це фактор, вплив якого на зварника може привести до травми.
Шкідливий виробничий фактор - це фактор, вплив якого на зварника може призвести до захворювання.
Основними небезпечними і шкідливими виробничими факторами при ручного дугового зварювання покритими електродами є:
· Зварювальні аерозолі;
· Підвищений рівень оптичного
випромінювання в ультрафіолетовому, видимому й інфрачервоному (
тепловому) діапазонах;
· Іскри, бризки і викиди розплавленого металу і шлаку;
· Підвищена температура шлакової ванни, матеріалів, устаткування і повітря робочої зона;
· Висока напруга в електричному ланцюзі;
· Фізичні та нервово-психічні перевантаження.
Особливо
характерним шкідливим фактором є присутність у повітрі робочої зони зварювальних аерозолів, що містять токсичні речовини. Тривале їх вплив на організм зварника може призвести до виникнення професійних захворювань (
пневмоконіоз,
пиловий бронхіт та ін.)
Найбільш шкідливі аерозолі утворюються при зварюванні високолегованих електродами, які містять сполуки нікелю і хрому. Це необхідно враховувати при виборі засобів нейтралізації шкідливих речовин в системах промислової вентиляції та індивідуального захисту органів
дихання зварювальників.
При використанні електродів слід керуватися технічними умовами, які містять вимоги щодо безпеки та захисту навколишнього середовища з переліком шкідливих і небезпечних факторів, а також засобів захисту зварювальників та навколишнього середовища.
При зварюванні і різанні мідно-цинкових сплавів і оцинкованих сталей виділяється оксид цинку, дія якого на організм викликає втрату апетиту, спрагу, підвищену стомлюваність і сухий
кашель, що призводить до нападів лихоманки (озноб, підвищення температури, нудота, блювота).
При зварюванні і різанні свинцю і металу, покритого свинцевими фарбами, відбувається виділення оксиду свинцю, вплив якого на організм працюючого проявляється у вигляді металевого присмаку в роті, відрижки, втрати апетиту і занепаду сил. Через 2,5-3,5 місяці з'являються лілово-сіра облямівка навколо ясен і сильні головні болі.
Ручна дугова зварка супроводжується
випромінюванням в ультрафіолетовому, видимому й інфрачервоному діапазонах, що значно перевищує
фізіологічно стерпну людиною величину. Інтенсивність випромінювання зварювальної дуги та її
спектральні характеристики залежать від потужності дуги, способу зварювання, виду зварювальних матеріалів.
Електрична дуга є потужним джерелом яскравого світла, ультрафіолетових, і інфрачервоних променів, вплив яких на незахищені очі протягом 10-20с у радіусі до 1м викликає сильні болі, сльозоточивість і світлобоязнь.
Вплив електричної дуги на шкіряні покриви протягом 60-180с викликає опік (аналогічно тривалому впливу сонця), а тривалий вплив на органи зору призводить до електроофтальмія і катаракті.
Інтенсивність інфрачервоного (теплового)
випромінювання від зварюваних виробів і зварювальної ванни визначається температурою виробів, їх габаритами і конструкцією, а також температурою і розмірами зварювальної ванни. При відсутності засобів індивідуального захисту вплив теплового випромінювання, що перевищує допустимий рівень, призводить до порушення терморегуляції, теплового удару. Контакт з нагрітим металом може викликати опіки.
Напруженість електромагнітних полів залежить від конструкції та потужності зварювального обладнання, конфігурації виробів, що зварюються.
Характер їх впливу на організм визначається рівнем і тривалістю впливу. Як правило, при ручного дугового зварювання напруженість магнітного поля незначна (до 300А / м) і не перевищує гранично допустимих рівнів.
Джерелами шуму при дуговому зварюванні є зварювальний дуга,
джерела живлення, пневмоприводи та ін Рівень шуму від зварювальної дуги визначається стабільністю її горіння. Тому при зварюванні покритими електродами та іншими зварювальними матеріалами, в складі яких присутні елементи - стабілізатори дуги, рівень шуму не перевищує допустимого.
Розбризкування металу при зварюванні - також наслідок нестабільного горіння дуги. При використанні покритих електродів воно незначне. Бризки, іскри і викиди розплавленого металу і шлаку при відсутності засобів захисту можуть бути причиною опіків шкірних покривів, травмування органів зору, а також виникнення пожеж.
Небезпечним для
життя людини вважається
електрична напруга більше 42 В змінного і 110 В постійного струму при роботі в зварювальних цехах і 12В - у сирих приміщеннях, замкнутих металевих обсягах і т.п. Однак ці напруги є умовними, оскільки небезпека
ураження електричним струмом суттєво залежить від індивідуальних особливостей організму і навколишніх умов. Наявність навіть малих кількостей алкоголю в крові різко знижує електричний опір тіла людини. Мокра або пітна
шкіра володіє набагато більшою електропровідністю, ніж суха.
Статичні і динамічні фізичні навантаження при ручному зварюванні викликають перенапруження нервової та кістково-м'язової систем організму. Статичні навантаження залежать від маси зварювального інструмента (електродотримача, шлангового власника напівавтомата), гнучкості шлангів і дротів, тривалості безперервної роботи та робочої пози (стоячи, сидячи, напівсидячи, стоячи на колінах, лежачи на спині). Найбільші фізичні навантаження відчуваються при виконанні зварювальних робіт напівсидячи і стоячи при зварюванні в стельовому положенні або лежачи на спині у важкодоступних місцях.
Динамічне перенапруження пов'язано з виконанням важких допоміжних робіт: доставка на робоче місце заготовок, зварювальних матеріалів, підйом і перенесення пристосувань, поворот зварюються вузлів. Такі навантаження викликають стомлюваність зварників і як наслідок погіршення якості виконання зварних швів.
Крім зазначених небезпечних і шкідливих чинників при ручного дугового зварювання відбувається іонізація повітря робочої зони з утворенням іонів обох полярностей.
Причиною цього є
електрична і термічна іонізація в результаті електродугового процесу, а також вплив ультрафіолетового випромінювання дуги на повітря. Підвищена або знижена концентрація негативно або позитивно заряджених іонів у повітрі робочої зони також може надавати несприятливу дію на здоров'я працюючих.
Загальні вимоги. Електрозварник повинен мати кваліфікаційну групу з електробезпеки не нижче другої. Знову поступає на роботу незалежно від кваліфікації зобов'язаний проіті вступний інструктаж з техніки безпеки, а також
інструктаж на робочому місці, попередній медичний огляд, а в подальшому в установленому порядку проходити періодичні медичні огляди. Інструктаж з безпеки праці проводять не рідше одного разу на три місяці. При переведенні на роботу з використанням нового обладнання зварник повинен ознайомитися з його конструкцією і пройти додатковий інструктаж з техніки безпеки.
Адміністрація підприємств і організацій зобов'язана видавати робітникам спецодяг, спецвзуття та захисні засоби, що
відповідають стандартам або технічним умовам відповідно до норм видачі.
Перед початком зварювальних робіт електрозварник зобов'язаний перевірити захисні пристосування, шолом, щиток, діелектричний килимок або діелектричні боти, надіти спецодяг - брезентовий костюм з вогнестійким просоченням, черевики, головний убір, діелектричні рукавички або брезентові рукавиці.
Ізолюючі захисні засоби перевіряють при прийнятті в експлуатацію, а потім періодично в такі строки: діелектричні рукавички раз на 6 місяців, діелектричні боти раз на 3 роки, діелектричні чоботи,
калоші і інструмент з ізолюючими рукоятками раз на рік, діелектричні килимки раз на 2 роки.
Усі захисні засоби, крім інструменту ізолюючими рукоятками, повинні мати штамп з зазначенням терміну наступних випробувань і найбільшого номінального напруги апаратів, для яких призначено захисний засіб.
Для захисту працюючих поблизу, а також підсобних робітників від променистої енергії зварювальних дуг у постійних місцях зварювання для кожного електрозварника влаштовують кабіну. Вільна площа на один зварювальний пост в кабіні повинна бути не менше 3м
2. Висота стін кабіни 1,8-2м. Для кращої вентиляції стіни встановлюють на висоті 50 мм від підлоги, при зварюванні в середовищі захисних газів - на висоті 300мм.
Температура нагрітої поверхні обладнання не повинна перевищувати 45
о С. Вимоги до обладнання, що використовується для ручного дугового зварювання покритими електродами, викладені в ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.049, ГОСТ 12.2.007.8, «Правилах пристрою електроустановок», «Правилах техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів» і «Правилах технічної експлуатації установок споживачів ».
Джерела струму повинні бути надійно заземлені (ГОСТ 12.2.007.0). У процесі експлуатації напруга холостого ходу джерел живлення не повинно перевищувати 80В для джерел змінного струму і 100В - постійного.
Джерела харчування повинні бути обладнані вольтметром і сигнальною лампочкою, що вказують наявність або відсутність напруги в зварювального ланцюга, блоками обмеження холостого ходу.
Захист органів зору. При ручного дугового зварювання зварювальний дуга і розплавляється метал можуть бути джерелом травмування електрозварника. Для захисту зварювальника від випромінювання та бризок металу, а також від впливу виділяються при зварюванні парів металу, шлаку і аерозолів призначені щитки. Вони бувають двох видів: наголовниє і ручні. Наголовниє щиток більш зручний, бо звільняє зварника від необхідності утримувати його. Щитки закривають всі відкриті частини голови та шиї зварника. При необхідності не обов'язково відкидати щиток тому, досить підняти кришку рамки зі світлофільтром і оглянути конструкцію через прозоре захисне
скло, підготувати стик до зварювання, зачистити крайки, видалити шлак і виконати інші операції.
Для захисту від шкідливого випромінювання дуги в щитки вставляють скляні світлофільтри темно-зеленого кольору, які дозволяють бачити дугу, розплавляється метал і маніпулювати електродом. Застосовують 13 класів світлофільтрів типу С для зварювання струмом від 13 до 900А.Найбільш зручні щитки з
автоматичним затемненням світлофільтра, що звільняють руки зварника і виключають зварювання «наосліп».
Необхідно мати на увазі, що випромінювання зварювальної дуги може травмувати очі людей, що знаходяться недалеко від зварника. Тому робочих, які знаходяться в зоні зварювання, слід забезпечити окулярами і світлофільтрами. Випромінювання дуги небезпечно для зору на відстані до 20м.
Зачищення поверхні металу виконують в захисних окулярах запобіжних з прозорими небиткими склом або у захисних щитках.
Захист тіла. Для захисту тіла від іскор і бризок розплавленого металу і шлаку, підвищених температур матеріалів і устаткування призначена спецодяг всесезонна і літня з брезенту з термостійкої, іскростойкой і вогнестійким просоченням. Руки захищають рукавицями (ГОСТ 12.4.010).
Спецодяг (куртки та штани) виготовляється з матеріалу, що захищає зварника від випромінювання дуги. При роботі на стаціонарних постах зварювальник використовує фартух, що захищає від бризок металу, особливо небезпечних за дугового різання.
Взуття має бути з нековзною підметкою.
Під час роботи куртка повинна бути застебнутий, вилоги рукавів підв'язані або застебнуті, кишені застебнуті клапанами, черевики щільно зашнуровані, брюки повинні закривати черевики, щоб уникнути попадання бризок металу на ноги. Спецодяг, спецвзуття та рукавиці повинні бути сухими, без слідів масла.
До засобів індивідуального захисту відносяться також гумовий килимок, гумові рукавички і калоші, застосовувані при особливо небезпечних роботах.
При зварювальних роботах на відкритому повітрі в холодну пору року спецодяг доповнюється теплозахисними підстібка відповідно з кліматичними зонами.
Вентиляція.
Вентиляція може бути загальною і місцевою. Загальну роблять припливно-витяжної. Вона служить для видалення
забрудненого повітря з усього приміщення і подачі свіжого. Загальна витяжна
вентиляція на постійних робочих місцях недостатньо ефективна: потік забрудненого повітря, піднімаючись вгору від дуги або полум'я, шкідливо впливає на електрозварника. Тому забруднений потік з робочого місця видаляють місцевими витяжними пристроями.
Ефективні місцеві
вентиляційні пристрої, що відхиляють зварювальний факел від особи робочого і видаляють забруднене повітря, - витяжні панелі.
Вибір типу панелі залежить від обсягу повітря, що видаляється, довжини зварювального столу і розмірів зварюваних виробів. Витяжні панелі особливо ефективні при зварюванні відносно невеликих деталей. При зварювальних роботах на великих аркушах і конструкціях у дуги або панелі доцільно ставити місцеві відсмоктувачі пересувного типу, з'єднані з витяжною
вентиляцією телескопічними трубами і поворотними фланцями.
Робота в особливо небезпечних умовах. При ручного дугового зварювання змінним струмом в особливо небезпечних умовах (усередині металевої ємності, на відкритому повітрі, а також в приміщенні з підвищеною небезпекою) при зміні електродів застосовують блокувальні пристрої. Вони дозволяють змінювати електроди при відключеній напрузі зварювального кола чи зниженні його до безпечної величини (12-14В). Виконують роботу в брезентових рукавицях. Під час перерв зварювання електротримач підвішують на штатив або гачок.
Особливої уваги вимагає
організація робочого місця при роботі всередині цистерн, котлів, колодязів і в інших замкнутих або тісних просторах, так як при цьому виникає небезпека
отруєння газом і поразки електричним струмом.
Електрозварника, що працює у закритих посудинах, забезпечують шланговим протигазом ПШ-2 іліПШ-1, рятувальним поясом з прикріпленою до нього міцної мотузкою, гумовими ізолюючими матами на повстяній або інший підкладці, погано проводить теплоту, шоломом з діелектричного матеріалу і спецодягом з гумовими підлокітниками і наколінниками .
Перш ніж приступити до роботи в небезпечній зоні, беруть пробу повітря. У процесі роботи повітродувкою подають у робочу зону чисте повітря.
Що підлягають зварюванню ємності, які були заповнені нафтопродуктами та іншими легкозаймистими та горючими рідинами, обов'язково промивають і пропарюють
При виконанні зварювальних робіт на висоті робітник повинен мати запобіжний пояс і сумку для інструментів. Якщо зварювальники одночасно працюють на різній висоті по одній вертикалі, повинні бути передбачені кошти, які захищають людей, що знаходяться внизу, від падаючих крапель розплавленого металу і шлаку. Під місцем зварювання обладнають щільний поміст, вкритий листами покрівельного заліза або азбестом.
Зварювальники, що працюють на будівельних майданчиках, зобов'язані носити каски, що захищають голову від падаючих предметів, ураження електричним струмом та атмосферних впливів. Під каску надівається підшоломник.
Література. 3. Лупачов В.Г. Ручна дугова зварка. Мн. 2006