Виготовлення контейнера для деталей за ескізом

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ КАРЕЛІЯ

ГОУ-ПУ 14

Письмові екзаменаційні роботи

Професія: «Сварщик (електрозварювальні та газозварювальні роботи)»

Тема: Виготовлення контейнера для деталей за ескізом

Виконав :___________

Перевірив :___________

Оцінка :_____________

Петрозаводськ 2009-2010р.

«ЗАТВЕРДЖУЮ»

Заст. директора з УПР

__________Воробьев П.Ю.

«___»_____________ 2010

Індивідуальне завдання учневі ПУ-14 гр. №

Професія: Сварщик (електрозварювальні та газозварювальні роботи)

ТЕМА: Виготовлення контейнера для деталей за ескізом. Сталь 10

Зміст роботи:

Введення

Пояснювальна записка

Нормування часу

Техніка безпеки при виготовленні конструкції

Складання і зварювання балок коробчатого перерізу

Висновок

Наочний посібник (графічна частина)

Термін здачі: 1.04.2010 р.

Викладач: Пак А.В.

Майстер: Ліпнина Г.Д.

Зміст

1. Введення

2. Пояснювальна записка

2.1 Мета роботи

2.2 Розшифровка стали 10

2.3 Технологія виготовлення

2.3.1 Деталировка вироби

2.3.2 Типи швів

2.3.3 Заготівельні роботи

2.3.4 Контроль заготівельних робіт

2.3.5 Складання вироби

2.3.6 Контроль якості складання виробу

2.3.7 Зварювання вироби

2.3.7.1 Вибір зварювального матеріалу

2.3.7.2 Визначення сили струму

2.3.7.3 Визначення довжини дуги

2.3.7.4 Визначення напруги дуги

2.3.7.5 Визначення швидкості зварювання

2.3.7.6 Визначення необхідної кількості електродів

2.3.7.7 Вибір джерела живлення електричної дуги

2.3.7.8 Техніка зварювання

2.3.8 Контроль зварних швів

2.3.9 Контроль готового виробу

3. Нормування часу

3.1 Визначення норми часу на зварювання

3.1.1 Розрахунок основного часу

3.1.2 Розрахунок допоміжного часу

3.1.3 Розрахунок додаткового часу

3.2 Визначення норми часу на складання

4. Техніка безпеки при виготовленні заданої конструкції

5. Зварювання міді і її сплави

Висновок

Список літератури

1. Введення

Зварювання - процес отримання нероз'ємного з'єднання за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між зварюються частинами за їх пластичній деформації, або спільною дією того й іншого.

Зварювання є одним з основних технологічних процесів у машинобудуванні та будівництві. Важко назвати галузь, де б не застосовувалася зварювання. Зварювання дозволила створити принципово нові конструкції машин, внести корінні зміни в конструкцію і технологію виробництва.

У зв'язку з розвитком науково-технічної революції різко зріс діапазон зварюються товщин, видів зварювання. В даний час зварюють матеріали від декількох мікрон до кількох метрів. Поряд з традиційними сталями зварюють спеціальні сталі та сплави на основі титану, цирконію, молібдену, ніобію і інші, а також різнорідні матеріали.

Істотно розширилися умови проведення зварювальних робіт. Поряд зі звичайними умовами зварювання виконують в умовах високих температур, радіації, під водою, у вакуумі, в умовах невагомості.

Були впроваджені нові умови зварювання - лазерна, електронно-променева, іонна, світлова, дифузійна, ультразвукова, електромагнітна, вибухова й інші. Істотно розширилися можливості дугового і контактного зварювання.

В області зварювального виробництва вирішується завдання механізації та автоматизації зварювальних процесів і механізації підготовчих, складальних і контрольних операцій.

Сутність зварювання полягає у зближенні елементарних частинок зварюються частин настільки, щоб між ними почали діяти міжатомні зв'язку, які забезпечують міцність з'єднання.

Види зварювання:

1. До термічного класу відносять види зварювання, здійснюваної плавленням, тобто місцевим розплавленням з'єднуються частин з використанням теплової енергії: дугова, газова, електрошлакове, електронно-променева, плазмово-променева, термітна та інші.

До термомеханічному класу відносяться види зварювання, при яких використовується теплова енергія і тиск: контактна, дифузійна, газопрессовая, дугопрессовая та інші.

До механічному класу відносяться види зварювання, здійснювані з використанням механічної енергії і тиску: холодна, вибухом, ультразвукова, тертям та інші.

2. Пояснювальна записка

2.1 Мета роботи

Мета роботи - скласти технологію виготовлення контейнера для деталей за ескізом, розрахувати кількість зварювальних матеріалів і норми часу, необхідного для виготовлення цього виробу.

2.2 Розшифровка стали 10

Хімічний склад:

Вуглець - 0,07-0,14

Кремній - 0,17-0,37

Марганець-0 ,35-0, 65

Фосфор - 0,035

Сірка - 0,040

Хрому 0,15,

Нікелю - 0,25

Зварюваність:

Зварюваність хороша, так як ця марка стали не гартується і не дає тріщин при будь-яких умов і будь-яких видах зварювання.

Призначення:

Сталь конструкційна для виготовлення зварних конструкцій.

2.3 Технологія виготовлення

2.3.1 Деталировка вироби

Ескіз конструкції: Товщина (б) металу 2,0 мм

S = 30 x 40 = 1.200 + 1200 = 2400 см

m = 2500 x 0,2 x 7,8 = 3,9

S стін = 30 x 50 = 80

m = 2400 x 0,2 x 7,8 = 3,7

S кут = 0,3 x 4 x 4 = 4,8

m кут = 4,8 x 0,2 x 7.8 = 7.4

m1 = m2 + m3 = 3,9 + 14,8 = 33,5

Кран для виготовлення конструкції не потрібен.

2.3.2 Типи швів

Стінки між собою і з днищем зварюються кутовим швом кутового cсоедіненія типу У4по ГОСТу 5264-80.

п =

	0.1 см
b =	1 мм
S =	5 мм
S1 =	1 мм

2.3.3 Заготівельні роботи

Чистка - видалення забруднень та іржі з поверхні металу. Листовий прокат, а також заготовки під зварювання можна очистити за допомогою піскоструминного апарату.

Виправлення - усунення деформацій. Її проводять в холодному стані, обмежуючи відносне залишкове подовження найбільш деформованих ділянок величиною близько 1% або радіусом згину, рівним 50 товщинам аркуша.

Лист для заданої конструкції потрібно правити на Листоправильні вальцях.

Розмітка - нанесення ліній контуру. Виконую вручну, за допомогою чертилки, лінійки і косинця.

Вирізка - отримання заготовки вирізаної по розмітці.

Різання листових деталей з прямолінійними крайками з металу товщиною 40 мм, проводять на гільйотинних ножицях.

Гнучка - отримання потрібної форми вироби шляхом згинання. Для даної конструкції потрібно використовувати кромкогибочні верстат для блення ніжок.

Оброблення крайок для цієї конструкції не потрібна, тому що товщина листа -3 мм

2.3.4 Контроль заготівельних робіт

Якість чищення визначається зовнішнім оглядом. Правку перевіряють лінійкою поставленої на ребро. Розмітку перевіряють повторним вимірюванням. Після різання перевіряють наявність задирок і деформацій зовнішнім оглядом.

Згинання перевіряють косинцем.

2.3.5 Складання вироби

Збірку виконують на столі. Першу стінку № 1 покласти на стіл, потім перший стінку № 2 встановити вертикально і зробити прихватку по центру між 1мі стінками. Після цього поставити ще дві прихватки по краях. Другі стінки № 1 і № 2 зібрати на прихватки таким же чином. Потім обидві частини 2нок зібрати між собою. Кожен з решти кутів - на одну прихватку по центру і дві по краях. Після цього до зібраних між собою стінок прихопити днище. Кожну сторону днища - на одну прихватку по центру і дві краях. В останню чергу прихопити чотири куточки ніжки, кожну на дві прихватки. Зазори в 1 мм можна витримати підкладаючи в стінки листи повідне товщини.

2.3.6 Контроль якості складання виробу

Контроль складання виробу виконують повторними вимірами лінійкою, точність кутів перевіряють косинцем. Місця прихваток зачищають щіткою. Якщо «хватки мають дефект, то їх вирізають і роблять нові.

2.3.7 Зварювання вироби

2.3.7.1 Вибір зварювального матеріалу

Міцність наплавленого металу повинна бути не нижче міцності основного, тому тип електрода повинен бути Е42Ас, міцністю 420 МПа, марки УОНІ 13/45 з основним покриттям Б.

Ці електроди утворюють шлаки, до складу яких входять силікати кальцію [і магнію, а так само фторид кальцію. Захисні гази утворюються за рахунок дисоціації карбонатів. Наплавлений метал схильний до утворення гарячих тріщин, легирован домішками, володіє високими міцнісними властивостями і ударною в'язкістю. Такі електроди використовуються для зварювання конструкцій, що працюють при температурі до - 70 ° С. Зварювання виконують на постійному струмі зворотної полярності короткою дугою, бажано варити розширеними швами. Електроди з покриттям Б застосовуються для зварювання конструкційних, нержавіючих, окаліностойкості, жароміцних та інших сталей і сплавів. В аерозолях, що утворюються при згорянні покриття, є різні фтористі з'єднання, тому зварник повинен мати засоби індивідуального захисту органів дихання і з хорошою вентиляцією приміщення.

Коефіцієнт наплавлення - 8,5 г / (А х год).

Діаметр електродів - 3 мм.

Допустимий струм в нижньому положенні - 100 А.

Витрати електродів на 1 кг наплавленого металу - 1,6 кг.

Рід струму, полярність - постійний, зворотної полярності.

Просторове положення при зварюванні - будь-яке.

Умови зварювання:

Зварювання виробляється гранично короткою дугою методом опертя. Зварювані кромки необхідно очищати. Електроди зберігати в сухому опалювальному приміщенні. При отсиреніі сушити при температурі 350 ° С - 370 ° С протягом 1 години.

Область застосування:

- Для зварювання особливо відповідальних конструкцій, що працюють при негативних температурах.

- Для зварювання металу великої товщини, заварки дефектів лиття.

2.3.7.2 Визначення сили струму

I = (20 + 6 х d) х d

I = (20 + 6 х 3) х 3 = 38 х 3 = 114 А

2.3.7.3. Визначення довжини дуги

Lдугі = 0,5 х d

Lдугі = 0,5 х 3 = 1,5 мм

2.3.7.4. Визначення напруги дуги

(UA + UN) = 10 - 11B

UCT = 2х 1,5 = 3В

U Д = UA + UN + UCT = 10 + 3 B = 13 B

а - падіння напруги в катодного і анодного зоні дорівнює 10 В.

b - питомий падіння напруги в стовпі дуги дорівнює 2 В / мм.

2.3.7.5 Визначення швидкості зварювання

V = (а х I) / (у х Fш х 100)

V - швидкість зварювання м / год

а - коефіцієнт наплавлення, г / А х год

I - сила струму, А

у - щільність сталі, 7,8 г / см

Fш - площа перерізу зварного шва, см2

Vy4 = (9,5 х 114) / (7,8 х 0,05 х 100) = 0,03 м / год

2.3.7.6 Визначення необхідної кількості електродів

nе - (Gm х К (1 + У)) / Gct

nе - кількість електродів, шт.

Gm - маса наплавленого металу, м.

Gct - маса стрижня, м.

К = 1,3 - коефіцієнт втрати на недогарок.

Ѱ = 0,3 - коефіцієнт втрати на розбризкування.

Маса стрижня електрода визначається за формулою:

Gct = JTx (d2 / 4) х у х 1е Gct - маса одного стержня електрода, м.

d - діаметр електрода, см2.

1е - довжина електрода, див.

у - щільність стали 7,8 г / см

Gct = 3,14 х (0,32 / 4) х 7,8 х 30 = 16,5 м.

Маса наплавленого металу визначається за формулою:

Gm = F х 1Ш х у

Gm - маса наплавленого металу, м '

F - площа поперечного перерізу наплавленого металу, см2.

1Ш - довжина шва, див.

у - щільність стали 7,8 г / см.

Gm = 0,05 х 2729,6 х 7,8 = 1064,5 гр.

пе = (1064,5 х 13 х (1 + 0,3)) / 16,5 = 109 шт.

2.3.7.7 Вибір джерела живлення електричної дуги

Тип ІП залежить від марки електродів УОНИ 13/45, їм потрібен постійний струм зворотної полярності, тому потрібно застосовувати випрямляч ВД-306.

Параметри	ВД - 306
Випрямлення холостого ходу, В	70
Номінальний зварювальний струм при ПВ = 60%, А	315
Номінальна напруга при навантаженні, В	32,6
Межа регулювання зварювального струму, А	45-315
Споживана потужність, кВт	21
ККД,%	70
Коефіцієнт потужності
Габаритні розміри, мм	765x735x772
Маса, кг	170

2.3.7.8 Техніка зварювання

Зварювання виконують на столі. Шви заварюють в нижньому положенні. Кут нахилу електрода дорівнює 15 ° -20 °. коливальні рухи електродом - зигзагоподібні. Шви виконують за один шар, так як товщина листа 3 мм. Шви заварюють в наступному порядку:

У цьому разі деформації та внутрішні напруги мінімальні. Тому Т.О. не роблять.

2.3.8 Контроль зварних швів

Шви готують до контролю відбиваючи шлак і зачищаючи їх на відстані 20 мм у кожну сторону від шва. Шлаки відбивають молоточком. Шви зачищають щіткою по металу.

Можливі дефекти:

Якщо електроди погано просушені, то на металі буде пористість. Якщо маленька сила струму, то можливий непровар, якщо велика сила струму, то - прожога. Якщо утворився кратер, підрізка, наплив або нерівномірна ширина шва, то це через брак кваліфікації зварника.

Щоб прибрати пори їх зрізають і проварюють заново. Непровар або пропали виправляють, повторно проварюючи шов.

Кратери і підрізи усувають зачищаючи їх і заварюють заново. Напливи видаляють, зрізуючи їх. Нерівномірну ширину шва виправляють повторно проварюючи шов, якщо невелике посилення, а якщо сильний, то зрізають.

2.3.9 Контроль готового виробу

Можуть виникнути деформації такі, як прогин або увігнутість. Вони виникають через перегрів вироби. Їх усувають вручну, молотком або кувалдою.

3. Нормування часу

Нормування часу на зварювання та різання дає можливість правильно організовувати оплату праці робітників і планувати виробництво.

Норма часу, необхідного на виготовлення даної металоконструкції, складається з норми часу на зварювання і норми часу на складання.

Т = ТСВ + ТСБ, хв.

Т = 51,6 + 22,1 = 73,7 хв.

3.1 Визначення норми часу на зварювання

Тcв = ТО + ТВ + ТД + ТПЗ, хв

ТО - основний час. Час горіння дуги або полум'я при зварюванні і різанні.

ТБ - допоміжний час. Час на установку деталей на робоче місце, поворот її в процесі зварювання, час на зміну електродів, зачистку швів і крайок, таврування швів, переходи на інше місце.

ТД - додатковий час. Час на обслуговування робочого місця, час на відпочинок і природні потреби.

ТПЗ - підготовчо-заключний час.

ТСВ = 59 + 31 + 7,5 + 10 = 107,5 хв.

3.1.1 Розрахунок основного часу

Tо = ((60xGM) / (axI)) xK

GM - маса наплавленого металу шва, м.

а - коефіцієнт наплавлення.

I - сила струму, А.

К - поправочний коефіцієнт.

К = К1хК2хКзхК4хК5

К1 - коефіцієнт, що залежить від положення зварних швів у просторі.

Н-1

К2 - коефіцієнт, залежить від повороту конструкції.

Поздовжні шви - 1

К3 - коефіцієнт, залежить від довжини швів.

Більше 300 мм -1

К4 - коефіцієнт, залежить від умов зварювання та різання.

У стаціонарних умовах на зварювальної майданчику -1

К5 - зварювання труб діаметром до 2 м.

К = 1 х 1 х 1 х 1 = 1

ТO = ((60 х 1064,5) / (9,5 х 114)) х 1 = 59 хв.

3.1.2 Розрахунок допоміжного часу

ТБ = t1 + t2 + t3

t1 - час на зміну електродів,

t1 = t3 х nЕ

nЕ - кількість електродів, витрачених на виконання цього виду шва.

tЕ-час на зміну одного електрода, залежить від його діаметру.

Діаметр 3 мм - 0,045 хв.

t1 = 0,045 х 109 = 5 хв.

t2 - час на огляд швів =

t2 = 0,35 х 27,29 = 9,5 хв.

t3 - час на отчистки швів від шлаку.

t3 = L х (0,6 + 1,2 х (nс-1)), хв.

L - довжина шва, м.

nс-число шарів.

t3 = 27,29 х (0,6 + 1,2 х (1 - 1)) = 16,3 хв.

3.1.3 Розрахунок додаткового часу

Тд = Тобсл + Тотд, хв

Тобсл - час на обслуговування робочого місця, складає від 3 до 5% від оперативного часу.

Тобсл = (Топер / 100) х (3-5), хв.

Розрахунок оперативного часу, необхідного для визначення Тобсл і Тотд.

Топер = ТO + ТВ = 90

Топер = 59 + 31 = 90 хв.

Тотд - час на відпочинок та особисті потреби, складає від 5 до 15% від оперативного часу.

Тотд = (Топер / 100) х (5-15), хв.

Тотд = (90/100) х 5 = (90 / 100) x 5 = 4,5 хв

3.2 Визначення норми часу на складання

Зміст роботи	Робота проста
Отримання виробничого завдання та інструктажу	5
Ознайомлення з роботою	3
Підготовка пристосувань	-
Здача роботи	2
Всього ТПЗ = хв	17

Вона становить до 30% від часу всіх складально-зварювальних робіт.

ТСБ = (ТСВ / 70) х 30, хв.

ТСБ = (107,5 / 70) х 30 = 45 хв.

Тзаг = ТСВ + ТСБ = 107,5 + 45 = 152,5 хв.

4. Техніка безпеки при виготовленні заданої конструкції

Щоб уникнути поразки електричним струмом необхідно дотримуватися таких умов. Корпуси джерел харчування дуги, зварювального допоміжного обладнання та зварюються вироби повинні бути надійно заземлені. Для підключення зварювального струму до мережі використовуються настінні ящики з рубильниками, запобіжниками і затисками. Довжина проводів мережного харчування не повинна бути більше 10 м.

Приєднувати і від'єднувати від мережі електрозварювальне обладнання, а також спостерігати за його справним станом у процесі експлуатації зобов'язаний спеціальний персонал. Зварника забороняється виконувати ці роботи. Всі зварювальні проводи повинні мати справну ізоляцію і відповідати застосовуваним струмів. Всі зварювальні установки при роботі в умовах, що вимагають особливої ​​електробезпеки, повинні мати пристрій для автоматичного відключення зварювального кола або зниження напруги холостого ходу.

Для захисту зору та шкіри обличчя від випромінювань зварювальної дуги зварники повинні мати щиток або маску зі світлофільтрами. Щоб уникнути опіків від бризок металу і шлаку треба працювати в спецодязі з брезенту або щільного сукна, в рукавицях і головному уборі. Видалення шкідливих газів і пилу з зони зварювання, а також подача чистого повітря, захист від отруєнь здійснюється місцевої та загальної вентиляцією

5. Зварювання міді і її сплави

На початку, відзначимо такі технічні характеристики міді та її сплавів, як висока стійкість стосовно впливу різних хімічних речовин, збереження високих механічних властивостей в умовах глибокого холоду, високі показники теплопровідності і електропровідності.

Технічна мідь в залежності від марки може мати різну кількість домішок: Bi, Sb, As, Fe, Ni, Рb, Sn, S, Zn, P, О. У найбільш чистої міді марки M00 домішок може бути до 0,01%, марки М4 - до 1%. Сплави на мідній основі в залежності від складу легуючих елементів відносяться до латунь, бронза, мідно-нікелевих сплавів.

Латунь. Латунями називають сплави міді з цинком (прості латуні); вміст цинку може досягати 42%. Якщо, крім цинку, сплав містить і інші легуючі елементи (Al, Fe, Ni, Si), сплав відносять до складних латунями. Латуні мають підвищену міцність в порівнянні з чистою міддю (sigmaв до 50 кгс/мм2) (або межа витривалості до 470 МПа). Однак при утриманні понад 20% Zn з'являється схильність сплаву до корозійного розтріскування і утворення тріщин при місцевому нагріванні. Латуні широко застосовують як конструкційний матеріал, що володіє високою корозійною стій-кісткою і більш міцного, ніж мідь.

Сплави на мідній основі, у яких цинк не є основним легирующим елементом, називають бронзами. Назва бронзи уточнюється по головному легуючі елементи, завдяки якому бронза здобуває ті чи інші властивості. Широке застосування знаходять бронзи олов'яні (2-10% Sn), алюмінієві (4-11,5% А1), кременисті (0,5-3,5% Si), марганцеві (4,5 - 5,5% Мп), берилієві (1,9-2,2% Be), хромисті (0,4-1% Сг).

Олов'яна бронза має хорошу корозійну стійкість та антифрикційні властивості. Тому вони широко застосовуються при виготовленні корозійно-стійкої арматури, для різних трубопроводів, вкладишів підшипників і т. д. Бронзи алюмінієві і кременисті мають високі механічні властивості й гарну корозійну стійкість. Вони більш дешеві. Якщо дозволяють умови роботи, їх широко використовують замість олов'яних. Марганцевистих бронзи крім хорошої корозійної стійкості мають підвищену жароміцністю. Берилієві бронзи мають високу корозійну стійкість і після термообробки стають немагнітними з дуже високою міцністю, відповідної міцності сталі. З цих бронз виготовляють різні гнучкі, міцні елементи в приладах і різних пристроях,

Мідно-нікелеві сплави можуть містити до 30% Ni, а також залізо, марганець. Сплав МНЖ 5-1, міцний і корозійно-стійкий, широко використовують як конструкційний для виготовлення трубопроводів і посудин, що працюють в агресивних середовищах (морській воді, розчинах солей, органічних кислотах). Складна композиція сплавів на мідній основі, наявність різноманітних компонентів у вигляді домішок в технічній міді обумовлюють певні труднощі при зварюванні цих металів.

Необхідно враховувати такі особливості міді та її сплавів, що впливають на технологію зварювання.

Особливості міді

У зв'язку з високою температурою і теплопровідністю, що утрудняють локальний розігрів, потрібні більш концентровані джерела нагріву і підвищені режими зварювання. Однак у зв'язку зі схильністю міді до зростання зерна при зварюванні багатошарових швів метал кожного проходу для подрібнення зерна проковують при температурах 550-800 град. С.

Легка окислюваність міді при високих температурах призводить до засмічення металу шва тугоплавкими оксидами. Закис міді розчинна у рідкому металі і обмежено - в твердому. З міддю закис утворює легкоплавку евтектику Сі-Сі2О (температура плавлення 1064 град. С), яка зосереджується на межі зерен і знижує пластичність міді, що може призвести до утворення гарячих тріщин.

Як випливає з діаграми стану мідь - кисень, незначна концентрація кисню знижує температуру плавлення міді, при вмісті кисню 0,38% (що відповідає 3,4% Сu2О) утворюється евтектика з температурою плавлення 1064 град. С. У зв'язку із зазначеним та зважаючи на обмеженою за часом можливості металургійної обробки металу зварювальної ванни (малий час існування із-за великої теплопровідності міді) необхідне введення енергійних розкислювачів - фосфору, марганцю, кремнію та ін при обмеженні змісту кисню до 0,03% ; в особливо відповідальних конструкціях (наприклад, суднові трубопроводи, судини і т. п.) вміст кисню допускається не більше 0,01%.

Для руйнування тугоплавких оксидів, що утворюють плівку на поверхні зварювальної ванни, застосовують флюси на основі бури (95% Na2B4O7 та 5% Mg), які сприяють хімічне очищення, переводячи тугоплавкі окисли в легкоплавкі комплексні сполуки.

Однак застосування фосфору для цілей розкислення слід обмежувати, так як він також дає легкоплавкі евтектики. Розкислювач, беручи участь в металургійному процесі зварювання, не тільки раскисляют метал, але одночасно і легуючих його, що може знизити його корозійну стійкість і електропровідність.

Наявність деяких домішок може сприяти схильності зварних з'єднань до утворення тріщин. Так, наприклад, вісмут, утворює ряд оксидів BiO, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, дає легкоплавку евтектику з температурою плавлення 270 град. С, а свинець, який утворює оксиди РЬО, РЬО2, РЬ2О3, дає легкоплавку евтектику з температурою плавлення 326 град. С. За зазначеної причини має бути різко обмежено зміст цих домішок (Bi <0,002%; Pb <0,005%), або вони повинні бути пов'язані в тугоплавкі сполуки введенням в зварювальну ванну таких елементів, як церій, цирконій, що грають одночасно роль модифікаторів.

При зварюванні алюмінієвих бронз легко утворюється тугоплавкий оксид Аl2О3, що засмічують зварювальну ванну, погіршує сплавлення металу і властивості зварного з'єднання. Для його руйнування застосовують флюси, що складаються з фторидів і хлоридів, лужних та інших металів.

При зварюванні латуней можливо випаровування цинку (температура кипіння 907 град. С, тобто нижче температури плавлення міді). Утворений оксид цинку отруйний, тому при зварюванні потрібна хороша вентиляція. Випаровування цинку може призвести до пористості металу шва. Це ускладнення вдається подолати попереднім підігрівом металу до температури 200 -300 град. С і підвищенням швидкості зварювання, що зменшують розтікання рідкого металу і випаровування цинку.

Високий коефіцієнт лінійного розширення (в 1,5 рази більше, ніж у сталі) може викликати при зварюванні підвищені температурні і залишкові зварювальні напруження і деформації. Поєднання високих температурних напружень зі зниженням механічних властивостей може сприяти утворенню тріщин. Для зменшення деформації конструкції зварювання ведуть в жорсткому закріпленні, по прихватки. При підвищеній товщині металу регулюють величину зазору.

Мідь у розплавленому стані поглинає значні кількості водню. При кристалізації металу зварювальної ванни з великою швидкістю через високу теплопровідності міді і різким зменшенням розчинності водню в металі атомарний водень не встигає покинути метал за рахунок десорбції. Закис міді відновлюється воднем з утворенням пари води, що призводить до утворення в шві пір і тріщин.

У околошовной зоні дифузійно-рухливий водень взаємодіє з Сu2О, що розташовується на межі зерен; утворюються пари води, які не розчиняються в міді і не можуть з неї вийти, створюють в металі значні напруження, що призводять до утворення великої кількості мікротріщин. Це явище отримало назву водневої хвороби міді. Для попередження водневої хвороби міді слід знижувати кількість водню в зоні зварювання (прокалки електродів і флюсів, застосування осушений-них захисних газів). Окис вуглецю також може брати участь у раскислении міді, що також сприяє утворенню пор. Спорідненість міді до азоту дуже мало, тому азот можна використовувати при зварюванні міді в якості захисного газу.

Підвищена жидкотекучесть розплавленої міді і її сплавів (особливо бронзи) утрудняє зварювання у вертикальному і стельовому положеннях, тому найчастіше зварювання ведуть в нижньому положенні. Для формування кореня шва без дефектів необхідні підкладки.

Для зварювання міді і її сплавів можуть бути застосовані всі основні способи зварювання плавленням. Найбільше застосування знайшли дугове зварювання в захисних газах, ручне дугове зварювання покритими електродами, механізована дугова зварка під флюсом, газова зварка, електронно-променева зварювання.

Зварювання в захисних газах дозволяє отримати зварні з'єднання з найбільш високими механічними і корозійними властивостями завдяки мінімальному вмісту домішок. В якості захисних газів використовують азот особливої ​​чистоти, аргон вищого гатунку, гелій вищої категорії якості, а також їх суміші (наприклад, (70 .... 80)% Аr + (20 ... 30)% N2 для економії аргону і збільшення глибини проплавлення). При зварюванні в середовищі азоту ефективний і термічний ККД дуги вище, ніж при зварюванні в середовищі аргону і гелію, але нижче стійкість горіння дуги.

Табл. 6 Вибір діаметра вольфрамового електрода й присадки

Товщина заготовки, мм 1 ... 1,5 2 ... 3 4 ... 6 7 ... 10 11 ... 16 > 16 Діаметр електрода, мм 1,6 ... 2 3 ... 4 4 ... 5 4 ... 5 5 ... 6 6 Діаметр присадочной дроту, мм 2 3 4 5 5 ... 6 6

При зварюванні в захисних газах як плавиться використовують лантанірованние або іттрірованние вольфрамові електроди діаметром до 6 мм. У якості присадочного матеріалу використовують дріт з міді та її сплавів, за складом близьку до основного металу, але з підвищеним вмістом розкислювачів (МРЗТЦрБ 0,1-0,1-0,1-0,1; БрХНТ; БрКМц 3-1; БрХ 0,7). При зварюванні в азоті для поліпшення якості зварного шва додатково застосовують флюс на борної основі, який наносять на присадні дріт або в канавку підкладки. Вибір діаметрів електрода й присадки залежить від товщини зварюваних заготовок (табл. 6).

Зварювання вольфрамовим електродом ведуть на постійному струмі прямої полярності. При зварюванні в середовищі азоту або в суміші азоту з гелієм зварювальний струм зменшують, а напруга підвищують (табл. 7). При товщинах більше 4 ... 5 мм рекомендується підігрів до 300 ... 600 ° С.

Рекомендовані режими зварювання міді вольфрамовим електродом (стикові з'єднання на мідній водоохлаждаемой підкладці або флюсової подушці)

Товщина металу, мм Зазор між кромками, мм Струм, А Напруга, В Швидкість зварювання, м / год Температура підігріву, ° С Витрата газу, л / хв У середовищі аргону 2 0 ... 0,5 100 ... 120 10 ... 14 25 ... 30 немає 10 ... 12 4 1,0 ... 1,5 380 ... 400 12 ... 16 30 ... 35 300 ... 400 12 ... 14 У середовищі азоту 2 0 ... 0,5 70 ... 90 20 ... 24 20 ... 22 немає 16 ... 18 4 1,0 ... 1,5 180 ... 200 24 ... 28 18 ... 20 немає 18 ... 20 10 1,0 ... 1,5 400 ... 420 31 ... 36 12 ... 14 400 ... 600 22 ... 24

При зварюванні електродом, що плавиться використовують постійний струм зворотної полярності. Широке поширення для міді при товщинах більше 4 мм отримала багатошарова напівавтоматичне зварювання дротом малого діаметра (1 ... 2 мм). Режими зварювання: зварювальний струм 150 ... 200 А для дроту діаметром 1 мм і 300 ... 450 А для дроту діаметром 2 мм, напруга дуги 22 ... 26 В, швидкість зварювання залежить від перетину шва. Температура підігріву 200 ... 300 ° С.

Для латуней, бронз і мідно-нікелевих сплавів краще зварювання неплавким електродом, так як в цьому випадку менше випаровування цинку, олова та інших елементів. Попередній підігрів для мідних сплавів потрібно при товщинах більше 12 мм.

Ручна дугова зварка міді та її сплавів покритими електродами виконується на постійному струмі зворотної полярності (табл. 8). Мідні листи товщиною до 4 мм зварюють без оброблення крайок, до 10 мм з односторонньою обробкою при куті скосу 60 ... 70 ° і притупленні 1,5 ... 3 мм, більше 10 мм - з Х-образної обробленням крайок. Для зварювання міді використовують електроди з покриттям "Комсомолець-100", АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, ЗТ, АНЦ-3.

Зварку ведуть короткою дугою з зворотно-поступальним рухом електродів без поперечних коливань. Подовження дуги погіршує формування шва, збільшує розбризкування, знижує механічні властивості зварного з'єднання. Попередній підігрів роблять при товщині 5 ... 8 мм до 200 ... 300 ° С, а при товщині 24 мм - до 800 ° С. Теплопровідність і електропровідність металу шва різко знижуються при збереженні високих механічних властивостей. Для зварювання латуней, бронз і мідно-нікелевих сплавів застосовують електроди ММЗ-2, Бр1/ЛІВТ, ЦБ-1, МН-4 та ін

Табл. 8 Орієнтовні режими ручного однопрохідної зварювання міді покритими електродами

Товщина, мм Діаметр електрода, мм Струм дуги, А Напруга, 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 механізованого зварювання міді вугільним електродом під флюсом

Механізоване дугове зварювання під флюсом здійснюють вугільним (графітовим) електродом (рис. 2) і плавиться. Зварювання вугільним електродом виконується на постійному струмі прямої полярності з використанням стандартних флюсів АН-348А, ОСЦ-45, АН-20. При зварюванні вугільним електродом кромки 1 збирають на графітової підкладці 2, поверх стику накладають смужку латуні 3, яка служить присадним металом. Дуга горить між вугільним електродом 4, заточеним у вигляді плоскої лопаточки, і виробом під шаром флюсу 5. Спосіб придатний для зварювання товщин до 10 мм. Діаметр електрода до 18 мм, сила струму до 1000 А, напруга дуги 18 ... 21 В, швидкість зварювання 6 ... 25 м / год

Механізоване зварювання плавким електродом під плавленими флюсами (АН-200, АН-348А, ОСЦ-45, АН-M1) виконується на постійному струмі зворотної полярності, а під керамічним флюсом ЖМ-1 і на змінному струмі. Основною перевагою цього способу зварювання є можливість отримання високих механічних властивостей зварного з'єднання без попереднього підігріву. При зварюванні міді використовують зварювальний дріт діаметром 1,4 ... 5 мм з міді МБ, M1, бронзи БрКМц 3-1, БРОЦ 4-3 і т.д. За один прохід можна зварювати без оброблення крайок товщини до 15 ... 20 мм, а при використанні здвоєного (розщепленого) електрода - до 30 мм. При товщинах крайок більше 15 мм рекомендують робити V-образну оброблення з кутом розкриття 90 °, притупленням 2 ... 5 мм, без зазору. Флюс і графітові підкладки перед зварюванням повинні бути прожарити. Для порушення дуги при зварюванні під флюсом дріт закорочуються на виріб через мідну знежирену стружку або пружину з мідного дроту діаметром 0,5 ... 0,8 мм. Початок і кінець шва повинні бути виведені на технологічні планки. Режими зварювання наведені в табл. 9.

При зварюванні латуней застосовують флюси АН-20, ФЦ-10, МАТИ-53 і бронзові БрКМцЗ-1, БрОЦ4-3 і латунні ЛК80-3 дроту. Зварювання ведеться на низьких значеннях зварювального струму і напруги для зниження інтенсивності випаровування цинку. Бронзи під флюсом зварюються добре.

Табл. 9 Орієнтовні режими автоматичного зварювання міді під флюсом (стикове з'єднання, діаметр електродного дроту 5 мм)

Товщина, мм Оброблення крайок Зварювальний струм, А Напруга дуги, У Швидкість зварювання, м / год (х103, м / с) 5 ... 6 Без оброблення 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-подібна 1000 ... 1100 45 ... 50 8 ... 6 (2,2 ... 1,7)

Газове зварювання міді використовується в ремонтних роботах. Рекомендують використовувати ацетіленокіслородную зварювання, що забезпечує найбільшу температуру ядра полум'я. Для зварювання міді і бронзи використовують нормальне полум'я, а для зварювання латуней - окисне (з метою зменшення вигоряння цинку). Зварювальні флюси для газового зварювання міді містять сполуки бору (борна кислота, бура, борний ангідрид), які з закисом міді утворюють легкоплавку евтектику та виводять її в шлак. Флюси наносять на знежирені зварювальні кромки по 10 ... 12 мм на сторону і на присадний метал. При зварюванні алюмінієвих бронз треба вводити фториди і хлориди, що розчиняють Аl2О3. При зварюванні міді використовують присадні дріт з міді марок M1 і М2, а при зварюванні мідних сплавів - зварювальний дріт такого ж хімічного складу. При зварюванні латуней рекомендують використовувати дріт із кременистої латуні ЛК80-3. Після зварювання здійснюють проковування при підігріві до 300 ... 400 ° С з наступним відпалом для отримання дрібнозернистої структури і високих пластичних властивостей.

При електрошлакової зварюванні міді застосовують легкоплавкі флюси системи NaF-LiF-CaF2 (AHM-10). Режим електрошлакового зварювання: зварювальний струм Iсв = 1800 ... 1000 А, напруга U = 40 ... 50 В, швидкість подачі пластинчастого електрода 12 ... 15 м / ч. Механічні властивості шва мало відрізняються від властивостей основного металу.

Електронно-променева зварювання міді ефективна при виготовленні електровакуумних приладів. Вона забезпечує збереження високої чистоти міді від домішок та отримання дрібнозернистої структури.

При з'єднанні елементів з міді та її сплавів великих товщин хороші результати дає плазмова зварка. Можливо проводити зварку елементів товщиною до 60 мм за один прохід. Застосовують плазмотрони прямої дії. Для забезпечення гарного захисту від атмосферного повітря плазмову зварювання іноді виконують по шару флюсу, а для створення дрібнозернистої структури використовують порошкову дріт. Для зварювання малих товщин до 0,5 мм ефективно використовують микроплазменной зварювання.

Висновок

Задану конструкцію на даному підприємстві виготовити можливо. Все необхідне обладнання на підприємстві є. Роботу підприємства можна поліпшити, замінивши застаріле обладнання на більш сучасною та впровадити нові технології виробництва.

Список літератури

1. ГОСТ 5264-80 Конструктивні елементи зварних з'єднань і швів, виконаних РДС.

2. Верховенко Л.В., Тукін А.К. Довідник зварника, Мінськ, Вишейшая школа, 1990.

3. Конспекти.