Сварочные напряжения и деформации и меры борьбы с ними
Чтобы получить конструкцию с минимальными деформациями, входящий металл должен быть выправлен. Для этого в проекте предусмотрено листоправильное оборудование.
Вследствие неравномерного нагрева элементов конструкции при сварке, возникают сварочные деформации и напряжения, способные уменьшить проектные размеры и форму конструкции. Напряжения, существующие после окончания сварки и полного остывания конструкции, называют остаточными.
Остаточные напряжения возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании. Эти напряжения могут отрицательно сказаться на прочности конструкции – повышают вероятность её разрушения при неблагоприятных условиях эксплуатации. Вследствие остаточных пластических деформаций может произойти искривление балки.
Предотвратить или устранить сварочные напряжения и деформации можно, используя ряд мер:
- рациональный порядок наложения швов;
- термообработка.
Использование более пластичных сварочных материалов (сварочная проволока), чем основной металл приводит к тому, что большая часть пластической деформации происходит в металле шва, обеспечивая минимальные сварочные деформации конструкции в целом.
При сборке балки с корытом применяется сборочное приспособление, которое жестко закрепляет собираемые элементы. Сборочное приспособление уменьшает деформацию.
При автоматической сварке швы накладываются симметрично, что уравновешивает деформацию.
В результате описанных мероприятий сварочные деформации, образуемые в процессе сварки конструкции, не превышают допустимых отклонений размеров и формы на сварную конструкцию, и правка не требуется.
Экология и безопасность жизнедеятельности
Процессы сварки требуют соблюдения определенного комплекса правил техники безопасности и охраны труда, которые должны находить отражение в технологических картах и строго соблюдаться при проведении сварочных работ. Для всех видов сварки плавлением в той или иной степени существует возможность опасных воздействий следующих факторов [1 стр. 415]:
поражение электрическим током при прикосновении человека к токоведущим частям электрической цепи;
поражение лучами электрической дуги глаз и открытой поверхности кожи;
ожоги от капель металла и шлака при сварке;
отравление вредными газами, выделяющимися при сварке и при загрязнении помещений пылью и испарениями различных веществ;
взрывы из-за неправильного обращения с баллонами сжатого газа либо из-за производства сварки в емкостях из-под горючих веществ, либо выполнения сварки вблизи легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ;
пожары от расплавленного металла и шлака в процессе сварки;
травмы различного рода механического характера при подготовке тяжелых изделий к сварке и в процессе сварки.
Для предотвращения вредных воздействий на сварщика следует придерживаться следующих правил:
в мокрых и сырых местах работать в резиновых калошах; иметь резиновые или брезентовые перчатки; производственная одежда должна быть сухой и исправной;
не прикасаться голыми руками к токоведущим частям сварочной установки;
для защиты от излучения дуги на глаза и кожу сварщика использовать защитные шлемы и щитки, а также брезентовые рукавицы;
для предотвращения отравлений газами и парами в местах проведения сварочных работ должна устраиваться вентиляция, обеспечивающая отвод вредных газов.
Концентрация вредных веществ не должна превышать предельно допустимой концентрации ядовитых газов, паров и пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений согласно санитарным нормам, приведенным в таблице 14.
для предупреждения ожогов служат спецодежда из плотного брезента и защитные очки;
для предупреждения взрывов при проведении сварочных работ необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе со сжатыми газами.
Кроме того, все сварочные установки должны находиться под наблюдением наладчика-монтера. Исправлять дефекты электросварочного оборудования имеет право только монтер-наладчик.
Таблица 14. ПДК вредных веществ
Наименование веществ |
ПДК, мг/л |
Марганец и его соединения |
0,0003 |
Мышьяковистый водород |
0,003 |
Оксиды азота |
0,005 |
Окись цинка |
0,005 |
Окись углерода |
0,03 |
Свинец и его неорганические соединения |
0,00001 |
Сернистый ангидрид |
0,02 |
Фтористый водород |
0,001 |
Неядовитая пыль |
10000 |
Пыль, содержащая свыше 50% кварца |
2000 |
При
сварке в защитных газах, кроме соблюдения
мер, общих для всех видов сварки,
необходимо учитывать, что углекислый
газ и аргон в 1,5-2 раза тяжелее воздуха.
Эти газы могут скапливаться в нижних
отсеках помещения, в связи с чем, вытяжную
вентиляцию нужно устраивать не только
в зоне дыхания сварщика, но и в нижней
части помещения. Выбрасывать воздух
нужно за пределы рабочих зон.
Выводы
В данной работе была рассмотрена методика сварки балки коробчатого сечения, а также осуществлён выбор сварочных материалов и оборудования. С целью обеспечения наилучшего качества сварки ответственной конструкции было принято решение о выборе сварки под флюсом.
В качестве сварочного материала применяется:
а) для прихватки и предварительной подварки корня шва механизированной сваркой в среде углекислого газа:
проволока сварочная Св-08ГС ГОСТ 2246-70;
двуокись углерода сварочная 1-го сорта ГОСТ 8050-85;
б) для автоматической дуговой сварки под слоем флюса:
проволока сварочная Св-08ГА ГОСТ 2246-70;
флюс сварочный плавленый ОСЦ-45 ГОСТ 9087-69;
В качестве источника питания для сварки под флюсом выбран сварочный выпрямитель ВДУ-1000, который обеспечивает стабильность горения дуги и высокую производительность при относительно невысокой стоимости. Для сварки в среде СО2 выбран инверторный источник питания с управляемым каплепереносом ДC400.33УКП, что обеспечивает возможность качественного формирования обратного валика без дополнительных средств.
Для сварки используется автомат АДФ-800 и полуавтомат ПМ-4.33.
В курсовом проекте разработана технология сборки и сварки редукторной балки.
Выбрано заготовительное оборудование.
В соответствии с технологическим процессом рассчитаны режимы сварки и выбрано оборудование для сборки и сварки.
Разработана новая планировка заготовительного и сборочно-сварочного участка, в которой все технологическое оборудование расположено в соответствии с направлением грузопотока. На планировке, разработанной в проекте, рационально использованы производственные площади и исключены простои оборудования.
Произведена замена сварки штучными электродами на механизированную и автоматическую сварку плавящимся электродом в смеси защитного газа.
С целью повышения механизации процесса сборки и минимизации возникновения деформаций конструкции после сварки, было спроектировано приспособление для сборки-сварки.
В проекте разработаны мероприятия по экологичности и безопасности