Технологічні основи процесу зварювання металів і сплавів

Розробкою загальних теоретичних основ і методів кількісної оцінки показників якості продукції займається наука, яка називається кваліметрією.
4. Система формування якості промислової продукції зварювального виробництва.
Система формування якості промислової продукції зварювального виробництва охоплює п'ять основних стадій життєвого циклу продукції і представлена ​​у вигляді такої схеми.
1) Стадія проектування включає науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи (НДР і ДКР) з проектування зварних виробів і розробці директивних (керівних) технологічних матеріалів (ДТМ, РТМ). На цій стадії прогнозується технічний рівень продукції, що випускається та визначається її відповідність сучасному рівню розвитку техніки і технології, здійснюється контроль розробляється технічної документації.
2) На стадії впровадження здійснюється технологічна підготовка виробництва, і ведуться роботи з налагодження технології при випуску дослідних зразків або установчої серії. Основний сутністю технологічної підготовки виробництва є розробка робочої технологічної документації та проектування технологічної оснастки.
На цій стадії контролюється розроблена технологічна документація та конструкторська документація на оснащення.
3) Стадія серійного виробництва передбачає організацію певної системи виробничого контролю, що включає контроль матеріалів і напівфабрикатів, рівня підготовки виробничого та керівного персоналу, технічного стану обладнання, контроль технологічного процесу виготовлення та випробування зварних виробів. На цій стадії здійснюють заходи з управління технологічним процесом з метою усунення виникаючих відхилень. Контроль на стадії серійного виробництва забезпечує планований рівень якості продукції, що випускається.
4) На стадії обігу контролюють умови зберігання продукції та її транспортування з метою збереження всіх показників якості, закладених в продукцію на попередніх стадіях.
5) Стадія експлуатації припускає організацію певної системи технічного обслуговування і ремонту зварних виробів з метою підтримки високого рівня їх якості. Для цього необхідний Експлуатаційні контроль. Контроль проводиться і після ремонту зварних з'єднань.
Аналіз наведеної системи показує, що якість продукції формується і складається з суми якостей продукції на кожній стадії її життєвого циклу. Така система формування якості є частиною загальної системи якості, яка передбачає контроль всіх елементів, що забезпечують її функціонування і відповідають вимогам міжнародних стандартів серії ISO -9000.
5. Система розроблення та поставлення продукції у виробництво.
Система розроблення та поставлення продукції у виробництво встановлює порядок створення нової продукції, що здійснюється на основі господарських договорів між замовником, розробником і виробником. Взаємодія організацій-виконавців при розробці і постановив продукції у виробництво здійснюється за наступною схемою.
Наведена схема в загальному випадку відображає порядок створення продукції. При цьому замовник формує заявку на розробку продукції, в якій визначає цільове призначення, область застосування, технічні вимоги, тип і характеристики виробництва, розробник створює нормативно-технічну документацію (НТД) на виготовляється, а виробник випускає продукцію і несе відповідальність за відповідність її НТД .
Запуску продукції у виробництво передує велика і трудомістка підготовча робота, яка охоплює дві стадії життєвого циклу продукції (проектування і впровадження). Результатом цієї роботи є розробка технічної документації, що включає конструкторську документацію на виріб і технологічне оснащення, і технологічну документацію на технологію його виготовлення, а також налагодження та освоєння технологічного процесу, випуск установчої серії виробів в цехах підприємства-виробника продукції.
Порядок розробки і постановки продукції в зварювальному виробництві передбачає кілька етапів робіт, деякі з яких виконуються послідовно, а інші паралельно. Ці етапи конкретизуються блок-схемою, наведеною нижче.
Початок розробки починається з видачі технічного завдання (ТЗ). ТЗ містить вихідні дані, необхідні для створення зварного вироби. Воно є основним документом, що визначає призначення виробу, його технічні показники і обсяг випуску. ТЗ встановлює вимоги до матеріалу виробу, його зварним з'єднанням та технології виготовлення.
На основі ТЗ конструктор вибирає матеріал і розробляє технічну пропозицію на виріб. Технічна пропозиція передбачає розробку варіантів зварних виробів, що відрізняються конструктивним виконанням і використанням різних технологічних процесів, способів зварювання. Потім починається конструкторське проектування вироби. Воно включає послідовно етапи розробки ескізного, технічного та робочого проектів.
Етап ескізного проектування передбачає розробку компановочную креслення зварного вироби і розчленування його на самостійно виготовляються вузли і підвузли. Результатом розробки ескізних проектів є остаточний вибір принципових конструкторських рішень виробу.
Паралельно ескізного проектування видається ТЗ на проектування технології виготовлення виробу, розробка якої здійснюється у два етапи. На першому етапі розробляється директивна технологія, що передбачає вибір високоефективних технологічних процесів виробництва, включаючи і способу зварювання. Другий етап полягає в проектуванні робочої технології виготовлення виробу.
На етапі технічного проекту вироби виконуються креслення його окремих вузлів, а також креслення найбільш трудомістких і металомістких деталей. На етапі технічного проекту вирішуються питання з відпрацювання конструкції виробу на технологічність. Вона передбачає аналіз витрат праці, коштів, матеріалів і часу при виборі оптимальних технологічних рішень виготовлення виробів і способу зварювання конкретних сполук.
На етапі робочого проекту виробу розробляють робочі креслення окремих деталей, визначають технічні умови на матеріали, проводиться оцінка технічного рівня спроектованого виробу.
Після розробки конструкторської документації починається робота з технологічної підготовки виробництва, яка передбачає другий етап розробки технологічного процесу, що включає розробку робочої технологічної документації.
Паралельно з розробкою технологічної документації виконується проектування і виготовлення технологічного оснащення, а також проектування виробничого цеху або ділянки. Відпрацювання технологічної документації та остаточне коректування конструкторської документації виконується виходячи з практики виготовлення та випробування дослідного зразка.
Для освоєння випуску спроектованого виробу на підприємстві-виробнику створюються відповідні цеху або ділянки, на яких виробляється налагодження виробництва при випуску та випробуванні установчої серії виробів (першої промислової партії).
Таким чином, розробка зварної конструкції і технології її виготовлення є комплексним завданням, розв'язуваної спільно конструкторами і технологами протягом всього процесу проектування і впровадження продукції в серійне виробництво.
 
 
 
ГЛАВА I
 
6. Зварювання, поняття, види і класи.
Зварювання - технологічний процес отримання нероз'ємних з'єднань матеріалів за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між зварюються частинами при їх місцевому або пластичному деформуванні, або спільною дією того й іншого. Зварюванням з'єднують однорідні і різнорідні метали та їх сплави, метали з деякими неметалевими матеріалами (керамікою, графітом, склом та ін), а також пластмаси.
Зварювання - економічно вигідний, високопродуктивний і в значній мірі механізований технологічний процес, широко застосовуваний практично у всіх галузях машинобудування.
Фізична сутність процесу зварювання полягає в утворенні міцних зв'язків між атомами і молекулами на з'єднуються поверхнях заготовок. Для утворення з'єднань необхідно виконання наступних умов: звільнення зварювальних поверхонь від забруднень, оксидів та адсорбованих на них чужорідних атомів; енергетична активація поверхневих атомів, що полегшує їх взаємодію один з одним; зближення зварювальних поверхонь на відстані, порівнянними з міжатомних відстаней в зварюються заготовках.
Залежно від форми енергії, використовуваної для утворення зварного з'єднання, всі види зварювання поділяють на три класи: термічний, термомеханічний і механічний.
До термічного класу відносять види зварювання, здійснювані плавленням з використанням теплової енергії (дугова, плазмова, електрошлакове, електронно-променева, лазерна, газова та ін.)
До термомеханічному класу відносяться види зварювання, здійснювані з використанням теплової енергії і тиску (контактна, дифузійна та ін.)
До механічному класу відносяться види зварювання, здійснювані з використанням механічної енергії і тиску (ультразвукова, вибухом, тертям, холодна та ін.)
 
 
 
 
 
7. Електродугове зварювання.
7.1. Принцип дії.
Дуга - потужний стабільний розряд електрики в іонізованої атмосфері газів і парів металу. Іонізація дугового проміжку відбувається під час запалювання дуги і безперервно підтримується в процесі її горіння. Процес запалювання дуги в більшості випадків включає в себе три етапи: коротке замикання електрода на заготівлю, відвід електрода на відстань 3-6 мм і виникнення стійкого дугового розряду.
Коротке замикання виконується для розігріву торця електрода і заготовки в зоні контакту з електродом. Після відведення електрода з його розігрітого торця (катода) під дією електричного поля починається термоелектронна емісія електронів. Зіткнення бистродвіжущихся у напрямку до анода електронів з молекулами газів і парів металу призводить до їх іонізації. У міру розігріву стовпця дуги і підвищення кінетичної енергії атомів і молекул відбувається додаткова іонізація за рахунок їх зіткнення. Окремі атоми також іонізуються в результаті поглинання енергії, що виділяється при зіткненні інших часток. У результаті дугового проміжок стає електропровідним і через нього починається електричний розряд. Процес запалювання дуги закінчується виникненням стійкого дугового розряду.
Джерелом теплоти при дуговому зварюванні служить електрична дуга, яка горить між електродом і заготовкою. У залежності від матеріалу і числа електродів, а також способу включення електродів і заготовки в ланцюг електричного струму розрізняють такі способи дугового зварювання:
а) Зварювання неплавким (графітним або вольфрамовим) електродом, дугою прямої дії, при якій з'єднання виконується шляхом розплавлювання тільки основного металу, або з застосуванням присадочного металу.
б) Зварювання плавким (металевим) електродом, дугою прямої дії, з одночасним розплавленням основного металу і електрода, який поповнює зварювальну ванну рідким металом.
в) Зварювання непрямої дугою, що горить між двома, як правило, не плавляться електродами. При цьому основний метал нагрівається і розплавляється теплотою стовпа дуги.
г) Зварювання трифазної дугою, при якій дуга горить між електродами, а також між кожним електродом і основним металом.
Харчування дуги здійснюється постійним або змінним струмом. При застосування постійного струму розрізняють зварювання на прямий і зворотній полярностях. У першому випадку електрод підключають до негативного полюса (катод), у другому - до позитивного (анод).
7.2. Ручна дугова зварка.
Ручне дугове зварювання виконують зварювальними електродами, які вручну подають у дугу і переміщають уздовж заготівки. У процесі зварювання металевим покритим електродом - дуга горить між стрижнем електрода і основним металом. Стрижень електрода плавиться, і розплавлений метал краплями стікає в металеву ванну. Разом зі стрижнем плавиться покриття електрода, утворюючи газову захисну атмосферу навколо дуги і рідку шлакову ванну на поверхні розплавленого металу. Металева та шлакові ванни разом утворюють зварювальну ванну. У міру руху дуги зварювальна ванна твердне і утворюється зварювальний шов. Рідкий шлак після охолодження утворює тверду жужільну кірку.
Електроди для ручного зварювання являють собою стрижні з нанесеними на них покриттями. Стрижень виготовляють з зварювального дроту підвищеної якості. Зварювальний дріт всіх марок залежно від складу поділяють на три групи: низьковуглецевий, легована і високолегована.
Ручна зварка зручна при виконанні коротких і криволінійних швів в будь-яких просторових положеннях - нижньому, вертикальному, горизонтальному, стельовому, при накладанні швів у важкодоступних місцях, а також при монтажних роботах і складання конструкцій складної форми. Ручна зварка забезпечує гарну якість зварних швів, але має більш низькою продуктивністю, наприклад, в порівнянні з автоматичного дугового зварювання під флюсом.
Продуктивність процесу в основному визначається зварювальним струмом. Проте струм при ручному зварюванні покритими електродами обмежений, тому що підвищення струму понад рекомендованого значення призводить до розігрівання стрижня електрода, відшаровування покриття, сильному розбризкуванню і чадові розплавленого металу. Ручну зварку поступово замінюють напівавтоматичного в атмосфері захисних газів.

7.3. Автоматичне дугове зварювання під флюсом.
Для автоматичного дугового зварювання під флюсом використовують непокриту електродний дріт і флюс для захисту дуги і зварювальної ванни від повітря. Подача і переміщення електродного дроту механізовані. Автоматизовані процеси запалювання дуги і заварки кратера наприкінці шва.
У процесі автоматичного зварювання під флюсом дуга горить між дротом і основним металом. Стовп дуги і металева ванна рідкого металу з усіх боків щільно закриті шаром флюсу товщиною 30 - 35 мм. Частина флюсу розплавляється, у результаті чого навколо дуги утвориться газова порожнина, а на поверхні розплавленого металу - рідкий шлак. Для зварювання під флюсом характерно глибоке проплавлення основного металу. Дія потужної дуги і дуже швидкий рух електрода уздовж заготівки обумовлюють відтискування розплавленого металу убік, протилежний напрямку зварювання. У міру поступального руху електрода відбувається затвердіння металевої і шлакової ванн з утворенням звареного шва, покритого твердою шлакової кіркою. Дріт подають у дугу і переміщають її уздовж шва за допомогою механізмів подачі і переміщення. Струм до електроду надходить через кабель.
Дугове зварювання під флюсом виконують зварювальними автоматами, зварювальними голівками чи самохідними тракторами, що переміщаються безпосередньо по виробу. Призначення зварювальних автоматів - подача електродного дроту в дугу і підтримку постійного режиму зварювання протягом всього процесу. Автоматичне зварювання під флюсом застосовують у серійному і масовому виробництвах, для виконання довгих прямолінійних і кільцевих швів у нижньому положенні на металі товщиною 2 - 100 мм. Під флюсом зварюють метали різних класів. Автоматичне зварювання широко застосовують при виготовленні казанів, резервуарів для зберігання рідин і газів, корпусів судів, мостових балок і інших виробів. Вона є одним з основних ланок автоматичної ліній для виготовлення зварних автомобільних коліс і станів для виробництва зварених прямошовних і спіральних труб.
7.4. Електрошлакове зварювання і приплав.
При електрошлакової зварюванні основний і електродний метали розплавляються теплотою, що виділяється при проходженні електричного струму через шлакову ванну. Процес електрошлакового зварювання починається з освіти шлакової ванни в просторі між крайками основного металу і формують пристроями (повзунами), охолоджувані водою, що подається по трубах, шляхом розплавлювання флюсу електричної дугою, порушуємо між зварювальним дротом та вступної планкою. Після накопичення певної кількості рідкого шлаку дуга шунтується шлаком і гасне, а подача дроту і підведення струму тривають. При проходженні струму через розплавлений шлак, що є електропровідним електролітом, в ньому виділяється теплота, достатня для підтримки високої температури шлаку (до 2000 градусів за Цельсієм) і розплавлення кромок основного металу і електродного дроту. Дріт вводиться в зазор і подається в шлакову ванну за допомогою мундштука. Дріт служить для підведення струму і поповнення зварювальної ванни розплавленим металом. Як правило, електрошлакове зварювання виконують при вертикальному положенні зварюються заготовок. У міру заповнення зазору між ними мундштук для подачі дроту і формують повзуни пересуваються у вертикальному напрямку, залишаючи після себе затверділий зварний шов.
У початковій і кінцевій ділянках шва утворюються дефекти. На початку шва - непровар, крайок, в кінці шва - усадочна раковина і неметалеві включення. Тому зварювання починають на вступної, а закінчують на вихідний планках, які потім видаляють газовим різанням.
Шлакова ванна - більш розподілений джерело теплоти, ніж електрична дуга. Основний метал розплавляється одночасно по всьому периметру шлакової ванни, що дозволяє вести зварювання металу великої товщини за один прохід.
Заготовки товщиною до 150 мм можна зварювати одним електродом, що чинять поперечні коливання в зазорі для забезпечення рівномірного розігріву шлакової ванни по всій товщині. Метал товщиною більше 150 мм зварюють трьома дротами, а іноді і великим числом дротів, виходячи з використання одного електрода на 45 - 60 мм товщини металу. Спеціальні автомати забезпечують подачу електродних дротів та їх поперчное переміщення в зазорі.
Електрошлакове зварювання має ряд переваг у порівнянні з автоматичним зварюванням під флюсом: підвищену продуктивність, кращу макроструктуру шва і менші витрати на виконання 1 м зварного шва.
До недоліків електрошлакового зварювання слід віднести освіту великого зерна у шві і в біляшовній зоні внаслідок уповільненого нагріву і охолодження. Після зварювання необхідна термічна обробка (відпал або нормалізація) для подрібнення зерна в металі зварного з'єднання.
Електрошлакового зварювання широко застосовують у важкому машинобудуванні для виготовлення ковано - зварних і літо - зварних конструкцій, таких, як станини і деталі потужних пресів і верстатів, колінчаті вали суднових дизелів, ротори та вали гідротурбін, котли високого тиску і т. п. Товщина металу, що зварюється становить 50 - 2000 мм.
7.5. Зварювання в середовищі захисних газів.
При зварюванні в захисному газі електрод, зона дуги і зварювальна ванна захищені струменем захисного газу.
В якості захисних газів застосовують інертні гази (аргон і гелій) і активні гази (вуглекислий газ, азот, водень та ін), а іноді - суміші двох газів і більше.
Зварювання в середовищі захисних газів в залежності від ступеня механізації процесів подачі присадочной або зварювального дроту і переміщення зварювального пальника може бути ручною, напівавтоматичною і автоматичною.
У порівнянні з ручним, зварюванням покритими електродами і автоматичної під флюсом зварювання в захисних газах має такі переваги: ​​високий ступінь захисту розплавленого металу від впливу повітря; відсутність на поверхні шва при застосуванні аргону, оксидів і шлакових включень; можливість ведення процесу у всіх просторових положеннях; можливість візуального спостереження за процесом формування шва і його регулювання; більш високу продуктивність процесу, ніж при ручного дугового зварювання; відносно низьку вартість зварювання у вуглекислому газі.
Області застосування зварювання в захисних газах охоплюють широке коло матеріалів і виробів (вузли літальних апаратів, елементи атомних установок, корпусу і трубопроводи хімічних апаратів і т. п.). Аргонодуговую зварювання застосовують для кольорових (алюмінію, магнію, міді) і тугоплавких (титану, ніобію, ванадію, цирконію) металів і їх сплавів, а також легованих і високолегованих сталей.
8. Контактна зварювання.
Контактна зварювання відноситься до видів зварювання з короткочасним нагріванням місця з'єднання без оплавлення або з оплавленням і осіданням розігрітих заготовок. Характерна особливість цих процесів - пластична деформація, в ході якої формується зварне з'єднання.
Місце з'єднання розігрівається проходять по металу електричним струмом, причому максимальна кількість теплоти виділяється в місці зварювального контакту.
На поверхні металу, що зварюється є плівки оксидів і забруднення з малою електропровідністю, які також збільшують електроопір контакту. У результаті в точках контакту метал нагрівається до термопластичного стану або до оплавлення. При безперервному здавлюванні нагрітих заготовок утворюються нові точки дотику, поки не відбудеться повне зближення до міжатомних відстаней, тобто зварювання поверхонь.
Контактну зварювання класифікують за типом зварного з'єднання, що визначає вид зварювальної машини, і за родом струму, який живить зварювальний трансформатор. За типом зварного з'єднання розрізняють зварювання стикове, точкове, шовний.
8.1. Стикова зварка.
Стикова зварка - різновид контактного зварювання, при якій заготівлі зварюються по всій поверхні зіткнення. Зварювані заготівлі закріплюють у затискачах стикового машини. Затиск 1 встановлений на рухомій плиті, що переміщується в напрямних, затиск 2 укріплений на нерухомій плиті. Зварювальний трансформатор з'єднаний з плитами, гнучкими шинами і харчується від мережі через включає пристрій. Плити переміщуються, і заготовки стискаються під дією зусилля, що розвивається механізмом опади.
Стикове зварювання з розігрівом стику до пластичного стану і подальшої осадкою називають - зварюванням оплавленням.
Зварювання оплавленням має переваги перед зварюванням опором. У процесі оплавлення вирівнюються всі нерівності стику, а оксиди і забруднення видаляються, тому не потрібні особливої ​​підготовки місця з'єднання. Можна зварювати заготовки з перерізом, різнорідні метали (швидкорізальної і вуглецеву сталі, мідь і алюміній і т.д.).
Найбільш поширеними виробами, виготовлені стикового зварюванням, служать елементи трубчастих конструкцій, колеса і кільця, інструмент, рейки, залізобетонна арматура.
8.2. Точкове зварювання.
Точкове зварювання - різновид контактного зварювання, при якій заготівлі з'єднуються в окремих точках. При точкової зварювання заготовки збирають внахлестку й затискають між електродами, що підводять струм до місця зварювання. Стикаються з мідними електродами поверхні зварюваних заготовок нагріваються повільніше їх внутрішніх шарів. Нагрівання триває до пластичного стану зовнішніх шарів і до розплавлення внутрішніх шарів. Потім вимикають струм і знімають тиск. У результаті утворюється лита зварна точка.
Точкове зварювання в залежності від розташування електродів по відношенню до зварюваних заготівлях може бути двосторонній і односторонній.
Багатоточкова контактне зварювання - різновид контактного зварювання, коли за один цикл зварюються кілька точок. Багатоточкову зварювання виконують за принципом однобічної точкового зварювання. Багатоточкові машини можуть мати від однієї пари до 100 пар електродів, відповідно зварювати 2 -200 точок одночасно. Багатоточкової зварюванням зварюють одночасно і послідовно. У першому випадку всі електроди відразу притискають до виробу, що забезпечує менший викривлення і більшу точність зборки. Струм розподіляється між притиснутими електродами спеціальним токораспределітелем, що включає електроди попарно. У другому випадку пари електродів опускають по черзі або одночасно, а струм підключають по черзі до кожної пари електродів від зварювального трансформатора. Багатоточкову зварювання застосовують в основному в масовому виробництві, де потрібна велика кількість зварених крапок на заготівлі.
8.3. Шовна зварювання.
Шовна зварювання - різновид контактного зварювання, при якій між зварюються заготовками утворюється міцне і щільне з'єднання. Електроди виконують у вигляді плоских роликів, між якими пропускають зварювані заготовки.
У процесі шовного зварювання листові заготовки з'єднують внапусток, затискають між електродами і пропускають струм. При русі роликів по заготівлях утворюються перекривають один одного зварні точки, в результаті чого виходить суцільний геометрично шов. Шовну точку, так само як і точкове, можна виконати при двосторонньому та односторонньому розташуваннях електродів.
Шовну зварювання застосовують в масовому виробництві при виготовленні різних судин. Товщина зварюваних листів складає 0,3 - 3 мм. Шовної зварюванням виконують ті ж типи зварних з'єднань, що і точкової, але використовують для одержання герметичного шва.
9. Газове зварювання та різання металів.
При зварюванні місце з'єднання нагрівають до розплавлення високотемпературним газовим полум'ям. При нагріванні газозварювальним полум'ям кромки зварюються заготовок розплавляються, а зазор між ними заповнюється присадним металом, який вводять у полум'я пальника ззовні. Газове полум'я отримують при згорянні пального газу в атмосфері технічно чистого кисню.
Кисневий балон являє собою сталевий циліндр з сферичним днищем і горловиною для кріплення запірного вентиля. На нижню частину балона насаджується черевик, що дозволяє ставити балон вертикально. На горловині є кільце з різьбою для накручення захисного ковпака. Середня рідинна місткість балона 40 дм3. При тиску 15 МПа він вміщує ~ 6000дм3 кисню.
Ацетиленові балони фарбують у білий колір і роблять на них напис червоною фарбою «Ацетилен». Їх конструкція аналогічна конструкції кисневих балонів. Тиск ацетилену в балоні 1,5 МПа. У балоні знаходиться пориста маса (активізований вугілля) і ацетон. Розчинення ацетилену в ацетоні дозволяє помістити в малому обсязі велика кількість ацетилену. Розчинений в ацетоні ацетилен просочує пористу масу і стає безпечним.
При газовому зварюванні, заготівлі нагріваються більш плавно, ніж при дуговому, це і визначає основні сфери її застосування: для зварювання металів малої товщини (0,2 - 3 мм); легкоплавких кольорових металів і сплавів, що вимагають поступового нагрівання й охолодження, наприклад інструментальних сталей , чавуну, латуней; для пайки і наплавних робіт; для підварки дефектів у чавунних і бронзових виливках. При збільшенні товщини металу продуктивність газового зварювання різко знижується. При цьому за рахунок повільного нагрівання зварюються вироби значно деформуються. Це обмежує застосування газового зварювання.
Газокиснева різання полягає у спалюванні металу в струмені кисню і видалення цієї струменем утворюються оксидів. При горінні заліза в кисні виділяється значна кількість теплоти.
Для забезпечення нормального процесу різання метал повинен відповідати наступним вимогам: температура його плавлення повинна бути вище температури горіння в кисні; температура плавлення оксидів металу повинна бути нижче температури його плавлення; кількість теплоти, що виділяється при згорянні металу в кисневій струмені, має бути достатнім для підтримки безперервного процесу різання; теплопровідність металу не повинна бути занадто високою, у противному випадку теплота занадто інтенсивно відводиться і процес різання припиняється; утворюються оксиди повинні бути достатньо рідкотекучий і легко видуватися вниз струменем ріжучого кисню.
Практично зазначеним вимоги відповідають залізо, низьковуглецеві і низько-леговані сталі.
За характером і спрямованості кисневої струменя розрізняють такі способи різання.
Розділова різання - ріжуча струмінь спрямована нормально до поверхні металу і прорізає його на всю товщину. Розділювальною різкій розкроюють листову сталь, розрізають профільної матеріал, вирізають косинки, круги, фланці і т. п. Поверхнева різання - ріжуча струмінь спрямована під дуже малим кутом до поверхні металу (майже паралельно їй) і забезпечують грубу її строжки або обдирання. Нею видаляють поверхневі дефекти виливків.
Різка кисневим списом - спис утворюється тонкостінної сталевою трубкою, приєднаної до рукоятки і вільним кінцем притиснутою до пропалюємо металу. Кисневим списом відрізають прибутку крупних виливків, пропалюють льотки в металургійних печах, отвори в бетоні і т. п.
Різка може бути ручною та машинною.
ГЛАВА II
 
10. Збирання і техніка зварювання.
Складання деталей під зварювання-це трудомісткість складова близько 30% від загальної трудомісткості виготовлення виробу. Вона залежить від ряду умов (серійність виробництва, типу вироби і.т.д.).
Для зменшення часу збірки, а так само для підвищення її точності, застосовують різні пристосування.
Пристосування можуть бути призначені тільки для складання деталей під зварювання, або тільки для зварювання вже зібраного вироби (наприклад, для виконання швів у виробі тільки в нижньому положенні) або використовуються комбіновані складально-зварювальні пристосування.
Вироби частіше збирають на зварювальних прихватках. Зварювальні прихватки представляють собою неповноцінні короткі шви з поперечним перерізом до 1 / 3 перерізу повного шва.
Довжина прихватки від 20 до 100 мм залежно від товщини листів, що зварюються і довжини шва, відстань між прихватками в залежності від умов іноді досягає 1 метр.
Прихватки надають виробу жорсткість і перешкоджають переміщенню деталей, що може призвести до тріщин у прихватках при їх охолодженні.
Чим більше товщина листів, що зварюються, тим більше, розтягується усадочна сила в прихватках і більше можливість утворення тріщин. Тому складання на зварювальних прихватках застосовують для конструкцій з листів невеликої товщини (до 6-8 мм) і труб.
При значній товщині аркушів необхідно забезпечити піддатливість деталей, і збірку виробу виконують на механічних пристроях.

10.1 Техніка зварювання.
10.1.1. Запалювання дуги.
Запалювання дуги між покритим електродом і зварюваних виробом виконують у два прийоми: коротким замиканням кінця електрода з виробом і відривом електрода від виробу на відстань, рівне приблизно діаметру покритого електрода.
Коротке замикання електрода з виробом необхідно для нагрівання металу до відповідної температури в катодному плямі, що забезпечує вихід первинних електронів і, отже, дуги.
Існує два способи запалювання дуги покритими електродами: впритул і ковзанням, чирканья.
За першим способом запалювання дуги, метал нагрівається в точці короткого замикання, по другому в декількох точках, в результаті ковзання торця електрода по поверхні виробу, що зварюється. Використовують обидва способи запалювання дуги, причому перший частіше застосовується при зварюванні у вузьких та незручних місцях.
10.1.2 Довжина дуги.
Негайно після запалювання дуги починається плавлення основного і електродного металів. На виробі утворюється ванна розплавленого металу. Зварювальник повинен підтримувати горіння дуги так, що б її довжина була постійною. Від правильно обраної довжини дуги залежать продуктивність зварювання і якість зварного шва.
Зварювальник повинен подавати електрод у дугу зі швидкістю плавлення електрода. Уміння підтримувати дугу постійної довжини характеризує кваліфікацію зварника.
Нормальною вважають довжину дуги, що дорівнює 0,5-1,1 діаметру стрижня електрода, в залежності від типу і марки електрода і положення зварювання в просторі. Збільшення довжини дуги знижує її стійке горіння, глибину проплавлення основного металу, підвищує втрати на угар і розбризкування електрода, викликає утворення шва з нерівною поверхнею і посилює шкідливу дію навколишнього середовища й атмосфери на розплавлений метал.
10.1.3. Положення електрода.
     Нахил електрода при зварюванні залежить від положення зварювання в просторі, товщини і складу металу, що зварюється, діаметра електрода, виду і товщини покриття. Напрямок зварювання може бути зліва на право, справа на ліво, від себе, на себе.
Незалежно від напрямку зварювання електрод повинен бути нахилений до осі шва, так, що б метал виробу, що зварюється проплавляються на найбільшу глибину і правильно б формувався метал шва.
Для одержання щільного та рівного шва для зварювання в нижньому положенні на горизонтальній площині кут нахилу електрода повинен бути 15-30 ° від вертикалі в сторону ведення шва кутом назад. Зазвичай дуга зберігає напрямок осі електрода: зазначеним нахилом електрода зварювальник домагається не тільки максимального проплавлення металу і кращого формування шва, але й так само зменшується швидкість охолодження металу зварювальної ванни, що запобігає утворенню гарячих тріщин у шві.
10.1.4. Коливальні рухи електроду.
Для отримання валика потрібної ширини виробляють поперечні коливальні рухи електроду. Якщо переміщати електрод тільки уздовж осі шва без поперечних коливальних рухів, то ширина валика визначається лише зварювальним струмом та швидкістю зварювання і становить від 0,8 до 1,5 діаметра електрода.
Такі вузькі (ниткові) валики застосовують при зварюванні тонких аркушів, при накладенні першого (кореневого) шару багатошарового шва, при зварюванні за способом опирання і в інших випадках. Найчастіше, застосовують шви шириною від 1,5 до 4 діаметрів електрода, одержувані за допомогою поперечних коливальних рухів електродів.
Рух трикутником застосовують при виконанні кутових швів з катетами шва більше 6 мм та стикових зі скосом кромок в будь-якому просторовому положенні. У цьому випадку досягається добрий провар кореня і задовільний формування шва.

10.1.5. Способи заповнення шва по довжині й перетину.
Шви по довжині й перетину виконують на прохід і назад ступінчастим способом. Сутність способу зварювання на прохід полягає в тому, що шов виконується до кінця в одному напрямку. Зворотно-ступінчастий спосіб полягає в тому, що довгий передбачуваний до виконання шов ділять на порівняно короткі щаблі.
За способом заповнення швів по перетину розрізняють однопрохідні, одношарові шви, багатопрохідні і багатошарові. Якщо число шарів дорівнює числу проходів дугою, то такий шов називають багатошаровим.
Багатошарові шви частіше застосовують в стикових з'єднаннях, багатопрохідні-в кутових і таврових. Для більш рівномірного нагріву металу шва по всій його довжині виконують подвійним шаром, секціями, каскадом і блоками, причому в основу всіх цих способів покладено принцип обратноступенчатой ​​зварювання.
10.1.6. Закінчення шва.
У кінці шва не можна відразу обривати дугу і залишати на поверхні металу шва кратер.
Кратер може викликати появ тріщини у шві внаслідок вмісту в ньому домішок, перш за все, сірки та фосфору. При зварюванні низьковуглецевої сталі, кратер заповнюють електродним металом або виводять його в сторону на основний метал.
При зварюванні сталі, схильної до утворення гартівних мікроструктур, висновок кратер у бік неприпустимий зважаючи на можливість утворення тріщин.
Не рекомендується заварювати кратер за кілька обривів і запалювання дуги зважаючи утворень оксидних забруднень металу.
Кращим способом закінчення шва буде заповнення кратера металом в слідстві припинення поступального руху електродів в дугу і повільного подовження дуги до її обриву.
                   
11. Підготовка металу до зварювання.
Підготовка металу під зварку полягає в очищенні, розмітці, різанні і збірці. Редагувати в моєму сайті не застосовується. Очищення застосовується для того, щоб очистити метал від іржі, фарби, шлаку, і.т.д.
Перенесення розмірів деталі на натуральну величину з креслення на метал називають розміткою. При цьому користуються інструментом: рулеткою, лінійкою, косинцем і чертилкой. Простіше і швидше розмітка виконується шаблоном, що виготовляється з тонкого металевого листа.
При розмітці заготовок враховується укорочення їх у процесі зварювання конструкції. Тому передбачається припуск з розрахунку 1мм на кожен поперечний стик і 0,1-0,2 мм на 1мм поздовжнього шва.
При підготовці деталі до зварювання застосовують переважно термічну різання. Механічне різання доцільно виконувати при заготівлі однотипних деталей, головним чином з прямокутним перетином.
Часто кисневу різання застосовують, особливо машинну, поєднують зі зняттям кута скосу крайок.
ГЛАВА III
 
12. Попередження деформації.
Деформацією називається зміна форми і розмірів виробу під дією внутрішніх і зовнішніх сил. Деформації можуть бути пружними і пластичними.
Вони поділяються на деформації розтягування, стиснення, кручення, згинання, зрізу. Деформації при зварюванні виникають при нерівномірному нагріванні й охолодженні металу. Зменшення деформацій виробляють конструктивним і технологічним способом.
Конструктивним - зменшення кількості зварних швів і їх перерізів, що знижує кількість введеної теплоти. Між кількістю теплоти і деформацією існує пряма залежність.
Технологічний спосіб - застосування силової обробки металу зварювального виробу в процесі його зварювання.
Види застосовуваних сил:
· Зовнішня статична або пульсуюча сила, прикладена до зібраного під зварювання виробу.
· Місцева проковування і обкатування металу шва, околошовной металу.
Деформації виражаються у зміні форми і розмірів деталі в порівнянні з наміченими до різання.
12.1. Способи боротьби з деформаціями при кисневого різання:
Раціональна технологія різання, застосування жорсткого закріплення кінців різу, попередній підігрів вирізується деталі, застосування штучного охолоджування і ін
У раціональну технологію різання входять, правильний вибір початку різання, встановлення правильної послідовності різання, вибір найкращого режиму різання. Защемлением решт різу можна знизити деформацію по кромках. Зменшувати деформацію можна попереднім підігрівом місця вирізки деталі, що призводить до більш рівномірного охолодження металу.
Зменшення деформацій досягається також безперервним охолодженням струменем води по зоні термічного впливу у розрізаючої частини.
Щоб не утворилося деформацій поза площиною листа, не можна допускати провисання його під дією нагрівання при різанні. Тому різання треба виконувати на стелажах з великим числом опор.
13. Прогресивні методи складання та зварювання вузла.
Щоб підвищити продуктивність праці і полегшити працю зварника застосовують різні високопродуктивні способи зварювання.
Зварювання пучком (гребінкою) електродів. Принцип цього способу полягає в тому, що два чи кілька електродів з'єднує пучок, яким за допомогою звичайного електрода-власника ведуть зварювання. При зварюванні пучком електродів, дуга виникає між зварюваних виробом і одним з його стрижнів, в міру оплавлення останнього, переходить на сусідній, тобто дуга горить поперемінно, між кожним з електродів пучка та вироби. У результаті цього нагрів стрижнів електродів внутрішньої теплотою буде менше, ніж при зварюванні одним електродом при тій же величині струму. Тому при зварюванні пучком можна встановлювати більшу величину струму, ніж при зварюванні одинарним електродом того ж діаметру, а це в свою чергу дозволяє збільшити продуктивність праці.
Зварювання з глибоким проплавленням. Складів деяких покриттів, нанесені на стрижень електрода більш товстим шаром, ніж зазвичай, дозволяє сконцентрувати теплоту зварювальної дуги, підвищити її проплавляються дії: збільшити глибину проплавлення основного металу. Зварювання в таких випадках ведеться короткою дугою, горіння якої підтримується за рахунок того, що спирається козирком покришки на основний метал.
При зварюванні похилим електродом оплавляються кінець електрода спирається про зварювані кромки, а сам електрод переміщається вздовж лінії з'єднання в міру заповнення оброблення крайок.
14. Контроль якості зварювання.
     У виробництві зварних виробів розрізняють дефекти: зовнішні, внутрішні і наскрізні, поправні та невиправні, внутрішньоцехові і зовнішні.
· Зовнішні дефекти: тріщини, мікротріщини, осадові раковини, утяжин, угнутості кореня, некрізні свищі, пари, бризки металу і.т.д.
· Внутрішні дефекти: непровар, внутрішня пора і.т.д.
· Наскрізні дефекти: свищі, пропали, тріщини, суцільні непровари.
· Поправні дефекти-дефекти, усунення яких технічно можливі та економічно доцільно і т.д.
Основні види контролю класифікуються за формою впливу на виробництво, активний і пасивний. За охопленням продукції на суцільний і вибірковий. За місцем проведення на стаціонарний і рухомий.
Розрізняють такі види контролю за якістю зварювання:
Зовнішній огляд-служить для визначення зовнішніх дефектів у зварних швах і виробляється неозброєним оком або за допомогою лупи, що збільшує в 5-10 разів.
Випробування гасом - застосовується для визначення щільності зварних швів. Доступну для огляду бік шва покривають водною суспензією крейди або каоліну і підсушують. Іншу сторону змащують гасом. Поява жирної плями на крейді виявляє місце дефекту.
Випробування обдувом повітря-полягає в тому, що одна сторона обдувається стисненим повітрям, а інша покривається водним розчином з милом. Поява бульбашок показує місце дефекту шва.
Випробування вакуумом-певну ділянку шва покривають мильним розчином і встановлюють вакуумну камеру, поява міхурів або піни показує місце дефекту шва.
Випробування водою-під тиском одну сторону шва обливають водою, якщо з іншого боку з'являються течі, краплі, це означає, що шов з дефектом.
Також проводяться випробування повітряним тиском, гідравлічним тиском, просвічуванням зварних з'єднань, ультразвуком, магнітопорошкового методом, технологічні, хімічні та механічні випробування.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВИСНОВОК
 
15. Техніка безпеки та протипожежна безпека при
зварюванні.
Зварювальні роботи повинні проводитися електрозварювальних цехах або на спеціально обладнаних майданчиках.
Зварювальний пост знаходиться як в приміщенні, так і на відкритому повітрі, повинен бути огороджене щитами або ширмами для захисту оточуючих від шкідливої ​​дії електричної дуги.
При зварюванні виробів масою більше 20 кг., Повинні бути встановлені підйомно-транспортні механізми.
У електрозварювальне цеху повинен бути передбачений прохід, що забезпечує зручність і безпеку виробництва зварювальних робіт і пересування. За всіх умов ширина проходу повинна бути не менше 1 метра.
Зварювальний цех повинен мати опалення і температура в приміщення повинна бути не нижче +16 ° С.
У зварювальному цеху повинна бути вентиляційна система.
У зварювальному цеху повинна бути система загального або комбінованого освітлення.
Зварювальні роботи повинні виконуватися в спеціальному одязі і взутті, в рукавицях, берете. Для захисту очей і обличчя застосовуються щитки або маски, газорізальники та допоміжні робітники - окулярами. Корпус маски повинен бути виготовлений з негорючого матеріалу, а проріз для очей захищена світлофільтром (склом) різної щільності.
Корпус трансформатора, робочий стіл, і всі металеві нетоковедущие частині пристрою, повинні бути заземлені.
Провід й кабелі зварювального апарату повинні бути добре заізольовані і захищені від механічних пошкоджень і високої температури.
Рукоятка електротримач повинна бути з струмонепровідних і вогнестійкого матеріалу.
Виправляти електричний ланцюг може тільки електрик і при вимкненому рубильнику.
Після закінчення роботи або при тимчасовій отлучке з робочого місця зварювальник зобов'язаний відключити обладнання від мережі.
16. Норми витрати електродів.
Витрата матеріалів:
1) загальна довжина L = 470мм
2) F шва-площа поперечного перерізу шва Fшва = 5мм
3) Питома обсяг наплавленого металу γ = 7,8 г / смІ
а) Визначити Vн металу:
V = F · L · γ; V = 5.470.7, 8 = 1880 р
б) Визначити масу наплавленого металу
Gн = V · К; К-коефіцієнт наплавленого металу для електродів ВСП-1
К = 10; Gн = ​​188.10 = 1880 р = 1,880 кг / мІ