Курсовая работа: Возникновение и развитие сварки
Курсовая работа: Возникновение и развитие сварки
Курсовая
работа:
«Возникновение
и развитие сварки»
Содержание
1.
Возникновение и
развитие сварки.
2.
Виды сварки.
3.
Сварочный
полуавтомат А-547У.
3.1 Технология полуавтоматической сварки в углекислом
газе.
3.2 Особенности сварки в среде углекислого газа.
3.3 Выбор режимов сварки в среде углекислого газа.
3.4 Основные требования безопасности труда при
полуавтоматической сварке.
4.
Сварка трубных
конструкций.
4.1Номенклатура и сортамент труб и фасонных частей.
4.2Подготовка труб к сварке.
4.3 Способы и режимы сварки труб (трубопроводов).
4.4 Контроль сварных соединений.
5.
Электробезопасность.
6.
Пожарная
безопасность.
7.
Технологический
процесс сварки теплообменника.
8.
Вывод.
9.
Использованная
литература.
Возникновение
и развитие сварки.
Сваркой называется процесс получения
неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между
свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом
деформировании, или совместном действии того и другого.
В 1802 году впервые в
мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии
В.В.Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления,
происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения.
В 1881 году русский
изобретатель Н.Н.Бенардос (1842-1905гг.) применил электрическую дугу для
соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным
электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва
служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии
использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом,
применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте
подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки:
контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном
газе, а также механизированная подача электрода в дугу.
В 1888 году русский
инженер Н.Г.Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся
металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил
флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил
наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей
конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских
пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897г.
Н.Н.Бенардос и
Н.Г.Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в
условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только
после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает
распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством
профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой
сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже – сварку судов
и ответственных конструкций.
Развитие и промышленное
применение сварки требовало разработки и изготовления надёжных источников
питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование – сварочный
генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2
– было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том
же году советский учёный В.П. Никитин разработал принципиально новую схему
сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик»
начал с 1927г.
В 1928 году учёный Д.А. Дульчевский
изобрёл автоматическую сварку под флюсом.
Новый этап в развитии
сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки
АН УССР под руководством академика Е.О.Патона был разработан промышленный
способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось
с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве
танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ
полуавтоматической сварки под флюсом.
В конце 40-ых годов
получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами
Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и
Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена
полуавтоматическая сварка в углекислом газе.
Огромным достижением
сварочной техники явилась разработка коллективом ИЭС в 1949 году электрошлаковой
сварки, позволяющей сваривать металлы практически любой толщины.
Авторы сварки в
углекислом газе плавящимся электродом и электрошлаковой сварки К.М. Новожилив,
Г.З. Волошкевич, К.В.Любавский и др. удостоены Ленинской премии.
В последующие годы в
стране стали применяться: сварка ультразвуком, электронно-лучевая, плазменная,
диффузионная, холодная сварка, сварка трением и др. Большой вклад в развитие
сварки внесли учёные нашей страны: В.П.Вологдин, В.П.Никитин, Д.А. Дульчевский,
Е.О. Патонов, а также коллективы Института электросварки имени Е.О. Патонова,
Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения,
Всесоюзного научно-исследовательского и конструктивного института автогенного
машиностроения, Института металлургии имени А.А. Байкова, ленинградского завода
«Электрик» и др.
Сварка во многих случаях
заменила такие трудоёмкие процессы изготовления конструкций, как клёпка и
литьё, соединение на резьбе и ковка.
Преимущество сварки перед
этими процессами следующие:
·
экономия металла
– 10...30% и более в зависимости от сложности конструкции
·
уменьшение
трудоёмкости работ, сокращение сроков работ и уменьшение их стоимости
·
удешевление
оборудования
·
возможность
механизации и автоматизации сварочного процесса
·
возможность
использования наплавки для восстановления изношенных деталей
·
герметичность
сварных соединений выше, чем клепаных или резьбовых
·
уменьшение
производственного шума и улучшение условий труда рабочих
Виды сварки.
Сварка плавлением осуществляется при нагреве сильным
концентрированным источником тепла (электрической дугой, плазмой и др.) кромок
свариваемых деталей, в результате чего кромки в месте соединения расплавляются,
самопроизвольно сливаются, образуя общую сварочную ванну, в которой происходят
некоторые физические и химические процессы.
Сварка давлением осуществляется пластическим
деформированием металла в месте соединения под действием сжимающих усилий. В
результате различные загрязнения и окислы на свариваемых поверхностях
вытесняются наружу, а чистые поверхности сближаются по всему сечению на
расстояние атомного сцепления.
Основные виды сварки:
Ручная дуговая
сварка осуществляется покрытыми металлическими электродами.
К электроду и свариваемому металлу подводится переменный или постоянный ток, в
результате чего возникает дуга, постоянную длину которой необходимо
поддерживать на протяжении всего процесса сварки.
Дуговая сварка под
флюсом. Сущность
сварки состоит в том, что дуга горит под слоем сварочного флюса между концом
голой электродной проволоки. При горении дуги и плавлении флюса создаётся
газошлаковая оболочка, препятствующая отрицательному воздействию атмосферного
воздуха на качество сварного соединения.
Дуговая сварка в
защитном газе производится
как неплавящимся (чаще вольфрамовым), так и плавящимся электродам.
При сварке неплавящимся
электродом дуга горит между электродом и свариваемым металлом в защитном
инертном газе. Сварочная проволока вводится в зону сварки со стороны.
Сварка плавящимся
электродам выполняется на полуавтоматах и автоматах. Дуга в данном случае
возникает между непрерывно подающейся голой проволокой и свариваемым металлом.
В качестве защитных газов
применяют инертные (аргон, гелий, азот) и активные газы (углекислый газ,
водород, кислород), а также смеси аргона с гелием, либо углекислым газом, либо
кислородом; углекислого газа с кислородом и др.
Газовая сварка осуществляется путём нагрева до
расплавления свариваемых кромок и сварочной проволоки высокотемпературным
газокислородным пламенем от сварочной горелки. В качестве горючего газа
применяется ацетилен и его заменители (пропан-бутан, природный газ, пары жидких
горючих и др.)
Электрошлаковая
сварка
применяется для соединения изделий любой толщины в вертикальном положении.
Листы устанавливают с зазором между свариваемыми кромками. В зону сварки
подают проволоку и флюс. Дуга горит только в начале процесса. В дальнейшем
после расплавления определённого количества флюса дуга гаснет, и ток проходит
через расплавленный шлак.
Контактная сварка осуществляется при нагреве деталей
электрическим током и их пластической деформации (сдавливании) в месте нагрева.
Местный нагрев достигается за счёт сопротивления электрическому току
свариваемых деталей в месте их контакта. Существует несколько видов контактной
сварки, отличающихся формой сварного соединения, технологическими
особенностями, способами подвода тока и питания электроэнергией.
Виды контактной сварки:
·
стыковой
контактной сварке свариваемые части соединяют по поверхности стыкуемых торцов.
·
точечной
контактной сваркой соединение элементов происходит на участках, ограниченных
площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.
·
рельефная
контактная сварка осуществляется на отдельных участках по заранее
подготовленным выступам – рельефам.
·
шовной контактной
сварке соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми
электродами в виде непрерывного или прерывистого шва.
Электронно-лучевая
сварка. Сущность
процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии
электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбардировке поверхности
металла электронами подавляющая часть их кинетической энергии превращается в
теплоту, которая используется для расплавления металла.
Для сварки необходимо:
получить свободные электроны, сконцентрировать их и сообщить им большую
скорость, чтобы увеличить их энергию, которая при торможении электронов в
свариваемом металле превращается в теплоту.
Электронно-лучевой
сваркой сваривают тугоплавкие и редкие металлы, высокопрочные, жаропрочные и
коррозионно-стойкие сплавы и стали.
Диффузионная сварка
в вакууме имеет
следующие преимущества: металл не доводится до расплавления, что даёт
возможность получить более прочные сварные соединения и высокую точность
размеров изделий; позволяет сваривать разнородные материалы: сталь с алюминием,
вольфрамом, титаном, металлокерамикой, молибденом, медь с алюминием и титаном,
титан с платиной и т. п.
Плазменной сваркой можно сваривать как однородные, так
и разнородные металлы, а также неметаллические материалы. Температура
плазменной дуги, применяемой в сварочной технике, достигает 30 000 C. Для получения плазменной дуги
применяются плазмотроны с дугой прямого или косвенного действия. В плазмотронах
прямого действия плазменная дуга образуется между вольфрамовым
электродом и основным металлом. Сопло в таком случае электрически нейтрально и
служит для сжатия и стабилизации дуги. В плазмотронах косвенного действия
плазменная дуга создаётся между вольфрамовым электродом и соплом, а струя плазмы
выделяется из столба дуги в виде факела. Дугу плазменного действия называют плазменной
струёй. Для образования сжатой дуги вдоль её столба через канал в сопле
пропускается нейтральный одноатомный (аргон, гелий) или двухатомный газ (азот,
водород и другие газы и их смеси). Газ сжимает столб дуги, повышая тем самым
температуру столба.
Лазерная сварка. Лазер – оптический квантовый
генератор (ОПГ). Излучателем – активным элементом – в ОРГ могут быть: 1)
твёрдые тела – стекло с неодимом, рубин и др.; 2) жидкости – растворы окиси
неодима, красители и др.; 30 газы и газовые смеси – водород, азот, углекислый
газ и др.; 4) полупроводниковые монокристаллы – арсениды галлия и индия,
сплавы кадмия с селеном и серой и др. Обрабатывать можно металлы и неметаллические
материалы в атмосфере, вакууме и в различных газах. При этом луч лазера
свободно проникает через стекло, кварц, воздух.
Холодная сварка
металлов.
Сущность этого вида сварки состоит в том, что при приложении большого давления
к соединяемым элементам в месте их контакта происходит пластическая деформация,
способствующая возникновению межатомных сил сцепления и приводящая к
образованию металлических связей. Сварка производится без применения нагрева.
Холодной сваркой можно получать соединения стык, внахлёстку и втавр. Этим
способом сваривают пластичные металлы: медь, алюминий и его сплавы, свинец,
олово, титан.
Сварка трением выполняется в твёрдом состоянии под
воздействием теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемых деталей,
с последующим приложением сжимающих усилий. Прочное сварное соединение
образуется в результате возникновения металлических связей между
контактирующими поверхностями свариваемых деталей.
Высокочастотная
сварка основана
на нагревании металла пропусканием через него токов высокой частоты с
последующим сдавливанием обжимными роликами. Такая сварка может производиться с
подводом тока контактами и с индукционным подводом тока.
Сварка
ультразвуком. При
сварке ультразвуком неразъёмное соединение металлов образуется при одновременном
воздействии на детали механических колебаний высокой частоты и относительно
небольших сдавливающих усилий. Этот способ применяется при сварке металлов,
чувствительных к нагреву, пластичных металлов, неметаллических материалов.
Сварка взрывом основана на воздействии направленных
кратковременных сверхвысоких давлений энергии взрыва порядка (100...200) Х 108
Па на свариваемые детали. Сварку взрывом используют при изготовлении
заготовок для проката биметалла, при плакировке поверхностей конструкционных сталей
металлами и сплавами с особыми физическим и химическими свойствами, а также при
сварке деталей из разнородных металлов и сплавов.
Сварочный полуавтомат
А-547У.
Полуавтомат А-547У
предназначен для сварки в среде углекислого газа. Он позволяет производить
сварку стыковых соединений металла толщиной от 1мм и выше и угловых соединений
при катетах шва от 1,5мм и более. Ввиду небольшой сварочной ванны, образующейся
при сварке тонкой электродной проволокой (до 1,2мм), можно выполнять сварку
швов, расположенных в любых пространственных положениях со свободным их
формированием. Сварка производится постоянным током на обратной полярности. В
качестве источника питания могут использоваться сварочные преобразователи или
сварочные выпрямители с жёсткой внешней характеристикой.
Общий вид
полуавтомата в комплекте со сварочным выпрямителем с ВС-300 показан на рисунке
130. В состав комплекта входит: подающий механизм 5, сварочный выпрямитель 6 со
встроенным в него пультом управления 7, держатель 4 со шлангом, редуктор –
расходомер 3, подогреватель 2 газа, баллон 1 с углекислым газом и
соединительные кабели и провода.
Подающий механизм (рис.
131) предназначен для подачи электродной проволоки в зону дуги. Он смонтирован
вместе с барабаном 2 для электродной проволоки и отсекателем газа 14 в корпусе
13, имеющий форму небольшого чемодана с крышкой 1. Электродвигатель постоянного
тока 12 через редуктор 17 передаёт вращение сменному подающему ролику 5. Под
этим роликом на эксцентрике 7 укреплён прижимный шарикоподшипник 6. Прижатие
электродной проволоки к подающему ролику осуществляется при помощи рычага 9,
укреплённого на кронштейне 3. Сила прижатия регулируется пружиной,
расположенной внутри нажимного винта 4, торец которого нажимает на хвостовик
рычага и поворачивает его относительно оси 10. В другой стороне корпуса
укреплён штырь 20, на который надевают барабан с электродной проволокой. Между
барабаном и подающим роликом расположена направляющая трубка 8. Для подключения
проводов цепей управления с двух сторон корпуса имеются штепсельные разъёмы 16
и 21. Углекислый газ от баллона подводится к отсекателю газа через ниппель 22,
а затем по трубке 15 направляется в горелку. Наконечник гибкого шланга
вставляют в контактные губки 18 и зажимают болтом 19.
Подающий механизм
устанавливается у рабочего места и переносится сварщиком за ручку 11. При
работе в стационарных условиях подающий механизм крепят на рабочем столе
сварщика. В этом случае целесообразно вместо барабана с электродной проволокой
пользоваться проволокой непосредственно из бухты, уложенной на
державку-фигурку.
В комплект полуавтомата
входит два типа держателей со шлангами. Один из них длиной 1,2 метра
предназначен для сварки электродной проволокой диаметром 0,8 – 1мм на токе до 150А,
а второй длиной 2,5м используется при сварке проволокой диаметром 1 – 1,2мм на
токе до 250А.
Если вылет сварочной
проволоки больше указанного, то увеличивается разбрызгивание электродного
металла и нарушается процесс сварки; если вылет меньше, то подгорает
наконечник. Постоянство вылета и надёжность работы наконечника обеспечиваются
контактным сапожком. В изогнутых горелках применяют один контактный сапожок, в
прямых – два.
Сварка в различных
положениях шва в пространстве производится на разных режимах. При переходе от
нижних к вертикальным швам режим (напряжение и скорость подачи проволоки)
следует уменьшать. Частое изменение режима сварки вручную отрывает сварщика и
занимает много времени, поэтому некоторые полуавтоматы комплектуются
устройствами для дистанционного управления режима сварки. Устройств для
дистанционного переключения режима делает полуавтомат удобным и для операций
начала и окончания сварки.
Технология
полуавтоматической сварки в углекислом газе.
В качестве защитных
используются активные газы, т.е. такие, которые могут вступать во
взаимодействие с другими элементами в процессе сварки. К таким газам относятся
углекислый газ (СО2) или смеси: 70% углекислого газа и 30% аргона
(или кислорода) – для сварки углеродистых сталей; 70% аргона и 30% углекислого
газа – для сварки легированных сталей.
Применение газовых смесей
вместо 100% углекислого газа повышает производительность и качество сварки.
Достоинством сварки в
защитном газе является также то, что и на сварные изделия, выполненные этим
процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные
покрытия (оцинкованные и др.). Сварку в защитных газах применяют и для
соединения тонких металлов (0,1 – 1,5мм).
Из всех видов дуговой
сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую
трудоёмкость.
Углекислый газ. При нормальном атмосферном давлении
удельная плотность углекислого газа 0,00198г/см3. При температуре 31о
С и давлении 7,53МПа углекислый газ сжижается. Температура сжижения газа
при атмосферном давлении – 78,5о С. Хранят и транспортируют
углекислый газ в стальных баллонах под давлением 6 – 7МПа. В стандартный баллон
ёмкостью 40дм3 вмещается 25кг жидкой углекислоты, которая при
испарении даёт 12 625дм3 газа. Жидкая углекислота занимает 60 –
80% объёма баллона, остальной объём заполнен испарившимся газом.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|