Розглянуто: Затверджено:

на засіданні методичної комісії Заст. директора з НВЧ

Протокол №2 ___________ Сула В.П.

Від 03.10.2012р.

Завдання

на письмову екзаменаційну роботу учня, групи №20

Бачун Андрія Вячеславовича

За фахом: «Електрогазозварник».

Дата видачі завдання: грудень 2012р

Термін здачі завдань: 1. Креслень, схем квітень 2013р.

2.Письмова частина квітень 2013р.

3. Здача всієї роботи травень 2013р.

ТЕМА ЗАВДАННЯ: : «Технологічний процес виготовлення зварної крильчатки, приварка лопастів до бабишки, сталь 06Г2АФ, ручним дуговим та газовим зварюванням».

Розробити схеми: укріплення та оновлення матеріально-технічної бази.

Рекомендована література: 1.В.М.Рибаков « Дугове та газове зварювання».

2.Л.П.Шебеко «Обладнання й технологія автомат. та напівавтомат. зварювання».

3.І.В.Гуменюк «Технологія електродугового зварювання» Київ, 2006р.

4.Л.Л.Глізманенко «Зварювання та різання металів», Москва, 1975р.

5.І.В.Гуменюк «Обладнання і технологія газозварювальних робіт»

6.М.Г.Чумак «Матеріали та технологія машинобудування»

7.І.І.Соколов «Газове зварювання й різання металів»

8.М.С.Нікітін «Довідник»

9.Довідник металіста та інші.

Керівник роботи: Лавріновіч Людмила Миколаївна

Роботу одержав «__»_грудень_2012р. Підпис учня_________

З М І С Т

І. Вступ 1

II. Основна частина 2-21

2.1. Організація робочого місця зварювача. 2-7

2.2. Характеристика зварюваної сталі. 7-9

2.3. Вибір і характеристика зварювальних матеріалів. 9-11

2.4. Підготовка металу під зварювання. 11-13

2.5. Збирання деталей під зварювання. 14-16

2.6. Вибір режимів зварювання. 16-21

2.7. Розрахунки шіві на міцність 21 - 23

2.7. Дефекти зварювальних швів. 23-24

2.8. Контроль якості зварних з'єднань і швів. 24-26

III. Техніка безпеки і пожежна безпека 26-28

IV. Список використаної літератури. 29

І Вступ.

Зварювання – це один із найпоширеніших технологічних процесів з’єднання матеріалів.

Зварювання є одним з основних технологічних процесів в машинобудуванні і будівництві. Важко назвати галузь народного господарства, де б не застосовувалася зварювання.

Зварювання внесло корені зміни в технологію виробництва, створила принципово нові конструкції машин. Застосування зварювання дозволило заощадити близько 20% металу, понизити на 5÷30% трудомісткість виготовлення конструкцій.

По рівню зварювального виробництва наша країна займає провідне місце серед промислово розвинутих країн.

Основним видом зварювання є дугове зварювання. Основоположниками дугового зварювання є російські вчені і інженери – В.В. Петров (1761-1834 р.р.), Н.Н. Бенардос (1842-1905 р.р.) і Н.Г. Славянов (1854-1897 р.р.).

В 1802 році вперше в світі професор фізики Санкт-петербурзької медико-хірургічної академії В.В. Петров відкрив дуговий розряд від побудованого ним надпотужного «стовпа вольта», який складався з 2100 пара різнорідних кружків – елементів (мідь + цинк), прокладених паперовими кухлями, змоченими водним розчином нашатиря. Цей стовп, або батарея, як назвав її В.В. Петров, був наймогутнішим джерелом електричного струму у той час. Цим способом він показав можливість використовування електричної дуги для освітлення і плавлення металів. Відкрита дуга Петрова для зварювання стала застосовуватися тільки через 80 років. Це зробив Н.Н. Бенардос. В 1881 році він вперше застосував електричну дугу між вугільним електродом і металевим для зварювання.

Н.Г. Славянов розробив спосіб дугового зварювання металевим електродом із захистом зварювальної дуги шаром флюсу.

Але, не дивлячись на винаходи, зварювання широке застосування отримала тільки після Великої Жовтневої революції, і наша країна вийшла на передові позиції в зварювальному виробництві.

В нашій країні вперше в світі були розроблені такі високопродуктивні види зварювання, як електрошлакове, в вуглекислому газі, дифузійне та інші.

Видатний внесок в розробку теоретичних основ зварювання внесли вчені В.П. Вологдін, В.П. Никітін, К.Х. Хренов, Е.О.Патон, Г.А. Миколаїв, Н.Н. Рикалін, К.В. Любавській, Б.Е. Патон і ін.

В цей час зварюють метали товщиною від декількох мікронів до декількох метрів. Окрім вуглецевих сталей зварюють спец. сталі, сплави на основі титана, цирконію, молібдену, ніобія і ін. матеріалів, а також різнорідні матеріали. Зварка стала проводитися в умовах високих температур, радіації, під водою, в глибокому вакуумі і в умовах невагомості. Швидкими темпами упроваджуються нові методи зварки – лазерна, електронно-променева, іонна, світлова, дифузійна, ультразвукова, електромагнітна, вибухова і ін.

Основним засобом прискорення науково-технічного прогресу і розвитку виробництва є підвищення продуктивності праці і якості роботи. В області зварювального виробництва ця задача розв'язується механізацією і автоматизацією самих зварювальних процесів, тобто перехід від ручної праці зварювача до механізованої і автоматизованої.

ІІ Основна частина.

2.1 Організація робочого місця зварювальника.

Зварювальний пост - робоче місце зварника, обладнане усім необхідним для виконання зварювальних робіт і отримання високоякісного зварного з’єднання.

Зварювальні пости по призначенню бувають: стаціонарні й пересувні.

Стаціонарні пости міцно закріплені на робочому місці, розташовуються в спеціальних кабінах, призначені для зварювання малогабаритних конструкцій. Каркас кабіни висотою 1800-2000мм виготовляють із сталі. Кабіни повинні освітлюватись і добре провітрюватись.

Пересувні зварювальні пости призначені для зварювання великогабаритних конструкцій.

По роду струму зварювальні пости бувають:

1.змінного струму ;

2.постійного струму .

До зварювальних постів змінного струму відносяться – трансформатори;

до зварювальних постів постійного струму відносяться – випрямлячі, перетворювачі, генератори.

За кількістю постів зварювальні пости бувають:

• Однопостові;

• Багатопостові.

За струмом: від 125 до 5000 (А).

Зварювальний пост для ручного дугового зварювання (мал.1):

1)мережа; 2) рубильник;

3)джерело живлення дуги;

4)зварювальні кабелі;

5)місцеве освітлення;

6)місцева вентиляція;

зварювальний стіл;

інструмент та прилади зварника;

засоби пожежотушіння.

складально-зварювальні пристрої;

електродотримач.

Мал.1

Зварювальний пост для газового зварювання (Мал.2).

В пост для газового зварювання входить: кисневий балон (1) з редуктором (2); ацетиленовий генератор (3) з запобіжним затвором, або ацетиленовий балон (4) з редуктором (5); гумові рукави (6) для підводу газу; пальник (7) з набором наконечників; присаджувальний дріт (8) – для формування шва; інструмент та прилади газозварника; заходи пожежотушіння та інше.

Мал.2

В дипломній роботі для виготовлення зварного кожуху необхідно підібрати джерело живлення дуги.

Вибір джерела живлення здійснюється в залежності від способу зварювання та типу зовнішньої характеристики. При ручному дуговому зварюванні застосовують джерела живлення з круто спадаючою зовнішньою характеристикою. При цьому, часті зміни довжини дуги супроводжуються незначними змінами зварювального струму й теплового режиму зварювання, що не відображується на розмірах зварювальної ванни й геометричних параметрах шва.

Ручне дугове зварювання – це зварювання плавкими, штучними електродами, де подача електроду й переміщення дуги вподовж зварювальних кромок виконується вручну. Дуга горить між електродом і основним металом.

Для виготовлення зварного кожуху з сталі10, ручним дуговим зварюванням в якості джерела живлення застосовуємо джерело змінного струму - трансформатор.

Зварювальний трансформатор – це устрій, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тієї ж частоти (50 Гц.) і служить для живлення зварювальної дуги. Для виготовлення зварювального кожуху обираємо трансформатор типу ТСК – 500 (Мал.3).

Кініматична (а) та електрична (б) схеми зображені на мал.3

1 – корпус; 2 – затискачі для приєднання проводів ;

3 – ручка; 4 – осереддя; 5 – рукоятка; 6 – рим-болт; 9 – регулюючий гвинт;

11 – вторинна обмотка; 12 – первинна обмотка.

Мал.3

а) б)

Зварювальний трансформатор ТСК-500 – відноситься до 2-ої групи – з підвищеним магнітним розсіянням, з рухомою котушкою, при переміщенні якої регулюється зварювальний струм (Мал.. 3а,б). В нижній частині осереддя (4) знаходиться первинна обмотка (12), що складається з двох котушок, які насаджені на осереддя(4). Котушки первинної обмотки (12) закріплені нерухомо. Вторинна обмотка (11) розташована на відстані від первинної. I і II обмотки сполучено паралельно. II обмотка рухома і переміщається по осереддю за допомогою гвинта (9) і рукоятки (5), що знаходиться на кришці кожуха трансформатору.

Струм регулюється зміною відстані між I і II обмотками. Межі регулювання зварювального струму:

Iзв = 165-650 (А).

Якщо котушки з'єднати послідовно, то отримаємо малі струми:

Iзв = 40-165 (А).

Для підвищення коефіцієнта потужності зварювальний трансформатор ТСК-500 має в першому ланцюзі конденсатор великої потужності. Кожне джерело живлення повинне мати свою вольт амперну характеристику.

Зовнішньою вольт амперною характеристикою джерела живлення називається залежність між напругою на його вхідних клемах і струмом в зварювальному ланцюзі. Зовнішні вольт-амперні характеристики можуть бути круто спадаючими, похилоспадаючими, жорсткими і зростаючими. Зовнішня вольт- амперна характеристика трансформатора ТСК-500 спадаюча (мал.4).

Зовнішні вольт-амперні характеристики джерела живлення: 1 – круто спадаюча; 2 – похило спадаюча; 3 – жорстка; 4 – зростаюча.

Для ручного дугового зварювання (1) крутоспадаюча, для напівавтоматичного зварювання в захисних газах (2) похило спадаюча, для автоматичного - жорстка.

Мал.4

Для стабільного горіння дуги необхідно, щоб зовнішня характеристика джерела живлення й статична характеристика дуги перетинались (Мал.5).

1 – статична характеристика дуги;

2 – зовнішня характеристика джерела живлення.

Точки А і В – це ділянка стійкого горіння дуги.

Мал.5

Технічна характеристика зварювального трансформатора ТСК-500

№ п/п	Характеристика	Величина
1	Потужність трансформатора, кВа	32
2	Первинна напруга, В	380
3	Напруга холостого ходу, В	60
4	Номінальний зварювальний струм, А	500
5	Межі регулювання зварювального струму, А	170.650
6	КПД	0,86
7	Cos φ	0,68
8	Вага, кг	280
9	Довжина× ширина × висота, мм	840×575×1060
10	Робоча напруга, В	35

Апаратура для газового зварювання.

Балони – призначені для зберігання і транспортування газів.

Кисневий балон – голубого кольору з чорним написом «Кисень», наповнюють балон до тиску - 150ат., робочий тиск – 15МПа; випробувальний тиск – 22,5МПа; місткість – 40л; маса – 67кг без газу, розмір – 1390 х 219 х 8 мм.

Ацетиленовий балон – білого кольору; заповнюють пористою масою (деревне вугілля, пемза, інфузорна земля) - це необхідно для безпечного зберігання ацетилену під тиском. Цю масу заповнюють ацетоном, який розчиняє ацетилен. Колір балону – білий; напис – червоний «ацетилен»; місткість – 40л; робочий тиск – 1,6 МПа; випробувальний – 3,0МПа; розмір – 1390 х 219 х 7 мм; маса – 52кг без газ.

Редуктори – призначені для пониження тиску газу до робочого та автоматичного підтримання заданого робочого тиску постійним. Корпус редуктора фарбують у той же колір, що й балон.

Рукави – для підведення газу до пальника. Виготовляють з вулканізованої гуми з однією або двома тканинними прокладками. Шланги розраховані для роботи при температурі навколишнього середовища від +50 до – 35⁰С. Для роботи при нижчих температурах використовують шланги з морозостійкої гуми, яка витримує до – 65⁰С. Рукава виготовляють з внутрішнім діаметром : 6, 9, 12 і 16мм.

Довжина рукавів – не більше 20м і не менше 4,5м. При монтажних роботах допускається довжина – 40м. Кріпляться рукава хомутами, або м'яким відпаленим дротом. Існує 3 типи рукавів: І, ІІ, ІІІ.

І – ацетилен, пропан, бутан; робочий тиск - 0,63МПа; червоного кольору.

ІІ – рідке паливо; робочий тиск – 0,63МПа; жовтого кольору.

ІІІ – кисень; робочий тиск – 2МПа; синього кольору.

Зварювальні пальники (Мал.6) – призначені для змішування горючого газу або парів рідини з киснем і одержання зварювального полум’я. Кожний пальник має пристрій, що дозволяє регулювати потужність, склад і форму полум’я.

Інжекторний пальник складається з двох основних частин — ствола і наконечника. Стовбур має кисневий 1 і ацети­леновий 16 ніпелі з трубками 3 і 15, рукоятку 2, корпус 4 з кис­невим 5 і ацетиленовим 14 вентилями. Вентилі призначені для пуску, регулювання розходу і припинення подачі газу при гасін­ні полум’я. Наконечник, який складається з інжектора 13, змішу­вальної камери 12 і мундштука 7, під’єднується до корпусу стов­бура пальника накидною гайкою.

Мал.6

1, 16 — кисневий і ацетиленовий ніпелі; 2 — рукоятка; 3, 15 — киснева і ацетиле­нова трубки; 4 — корпус; 5, 14 — кисневий і ацетиленовий вентилі; б — ніпель на­конечника; 7 — мундштук; 8 — мундштук для пропан-бутано-кисневої суміші; 9 — штуцер; 10 — підігрівай; 11 — трубка горючої суміші; 12 — змішувальна ка­мера; 13 — інжектор; а, б — діаметри вихідного каналу інжектора і змішувальної камери; в — зазор між інжектором і змішувальною камерою; г — бокові отвори в штуцері 9 для нагрівання суміші; д — діаметр отвору мундштука; І — ацетилено­кисневий; II — пропан-бутано-кисневий.

Інструменти та приладдя зварника.

Для виконання зварювальних робіт зварник повинен мати набір інструментів та приладів.

Для затискання електроду і підведення до нього зварювального струму служить електродотримач. Електродотримачі бувають: пружинні, гвинтові, пластинчасті, вилкові, пасатіжні. Для виготовлення зварної опори застосовуємо пасатіжний електродотримач. Залежно від сили зварювального струму електродотримачі випускаються трьох типів:

- I тип – для Ізв = 125А;

- II тип – для Iзв = 125-315А;

- III тип – для Iзв = 315-500А.

Щитки і маски виготовляються з чорної фібри або пластмаси з матовою поверхнею. Маса щитка - 0,48кг, маса маски – 0,50кг.

Захисне скло (світофільтри) призначені для захисту очей і шкіри обличчя від проміння дуги, бризків металу і шлаку. Розмір світлофільтру 52×102 мм. Світлофільтр вставляється в рамку щитка або маски. Сам світлофільтр захищають від бризок зовні звичайною шибкою.

Зварювальний кабель служить для підведення струму від джерела живлення до електродотримача і виробу. Кабель може бути мідним типу ПРГД або ПРГДО і алюмінієвим типу АПРГДО. Довжина кабелю 2÷3 м. З’єднання дротів здійснюється муфтами, паянням або мідними наконечниками і болтами. Перетин мідних дротів складає 5÷2 А/мм², при I = 100÷300 А.

Одяг зварника – куртка і брюки з брезенту. Брюки одягаються поверх взуття для запобігання опіків ніг. В одяг входять брезентові рукавиці, кирзові черевики, головний убір (підшоломник).

При виконанні ручного дугового зварювання необхідний наступний інструмент : сталева щітка для зачистки кромок перед зварюванням і для видалення з поверхні шва залишків шлаку; молоток-шлаковіддільник для видалення шлакової кірки; зубило; набір шаблонів для перевірки розмірів шва; клеймо; метр; схил; сталева лінійка; косинець; рисувалка; ящик для зберігання і перенесення інструменту.

Приладдя для зварювання. Зварників забезпечують спецодягом і захисними окулярами з темним склом (світофільтри):

С-3 – при роботі різаками;

С-4 – при зварювальних роботах. Світлофільтри підбираються залежно від характеру роботи і потужності газового полум’я.

Інструмент зварника - набір ключів; молоток; зубило; сталеві щітки; лінійка; кутник; рисувалка та ін.

Відро з водою – для охолодження пальника.

2.2 Характеристика зварюваної сталі.

Для виготовлення зварного кожуху, що складається з фланця, муфти та труби використовують сталь10.

Сталлю називається сплав заліза з вуглецем, в якому вміст вуглецю не перевищує 2 %. Окрім вуглецю сталь містить невелику кількість марганцю, кремнію, сірки і фосфору. Сталі класифікуються за наступними ознаками.

1) за способом виробництва - мартенівська, бессемерівська, електросталь і інші;

2. по хімічному складу - вуглецева і легована;

3. за призначенням - конструкційна і інструментальна;

4. по методу виготовлення - лита й катана.

Залежно від хімічного складу сталь буває вуглецевою і легованою.

Вуглецевими називають, сталі ті, що містять вуглецю 0,1-0,7 %. Вуглецева сталь ділиться на низько вуглецеву (вміст вуглецю до 0,25 %), середньовуглецеву (вміст вуглецю від 0,25 до 0,6 %), високо вуглецеву (вміст понад 0,6 %).

Леговані сталі - це сталі на основі заліза або нікелю і що містять один або декілька легуючих елементів і вуглецю до 0,5 %. Легування сталі бувають: низьколеговані (сумарний зміст легуючих компонентів окрім вуглецю 2,5 %), середньо леговані (від 2,5 до 10 %), високолеговані (понад 10 %).

Сталь 10 - це низьковуглецева якісна, конструкційна сталь.

Цифра - 10 показує середній вміст вуглецю в сотих долях %, С = 0,1%.

Ця сталь менш пластична, дещо гірше деформується в холодному стані, добре зварюється, нечутлива до нагріву. Застосовують для мало навантажених динамічними навантаженнями деталей.

Термічна і хіміко-термічна обробка цієї сталі істотно підвищує її міцність.

Хімічний склад сталі.

Сталь	С%	Мп%	Si%	Твердість, НВ
10	0,07-0,1	0,35-0,65	0,05-0,17	163

Технічні властивості сталі

Сталь	Звар-ть сталі	Способи зварювання	Обробка різанням
			Стан металу	Коефіцієнт обробки, К0
10	Без обмежень	РДЗ, АЗ НАЗ	Горячекатана НВ=126-131 ϭв=46 - 50 кГс/мм2	1,7 (твердий спл.) 1,6 (швидкоріжуча сталь)

Механічні властивості сталі

Сталь	Термообробка деталі	Ϭт кГс/мм2	Ϭв кГс/мм2	δ5 %	Ψ %	α кГс/мм
10	Нормалізація	25	42	25	55	15

Зварюваністю сталі називається здатність металів утворювати при встановленій технології зварювання зварне з'єднання, метал шва, якого мав би механічні властивості, близькі до основного металу.

На зварюваність чинить вплив вуглець і легуючі елементи, що входять до складу сталі.

Про зварюваність сталі стежать за еквівалентним змістом вуглецю. Еквівалентний вміст вуглецю, %, може бути визначений по формулі:

С_екв = С + +

По зварюваності сталі поділяються на 4 групи:

1-а – добре зварювальна сталь Секв < 0.25%

2-а – задовільно зварювальна сталь С_екв =0,25÷0, 35% ;

3-а – обмежено зварювальна сталь Секв=0,35÷0, 45% ;

4-а – погано зварювальна сталь Секв ≥ 0.45%.

Для сталі 10 Секв. визначається по формулі:

С_екв = С + + ;

C_екв = 0,07÷0,1+ + ;

С_{екв =} 0,07+ + = 0,191%

С_екв=0,1 + + = 0,284%

Висновок. Так як сталь 10 має С_екв = 0,191÷0,284% то вона відноситься до

1-групи зварюваності - добре зварювальна сталь.

Ця сталь не дає тріщини, зварюється без підігріву й після зварювання не потрібно послідовну термообробку. Зварні з'єднання отримують високу якість.

2.3. Вибір і характеристика зварювальних матеріалів.

Згідно темі дипломного проекту зварний кожух виготовляється ручним дуговим зварюванням. В якості зварювальних матеріалів для ручного дугового зварювання застосовуємо штучний електрод..

Електрод для РДЗ – це металевий стрижень з нанесеним на нього покриттям. В якості металевого стриженя застосовують зварювальний дріт по ГОСТ 2246-60. Електроди, згідно ГОСТу, класифікуються:

- для зварювання вуглецевих і низколегованих сталей;

- для зварювання легованих сталей;

- для зварювання легованих теплостійких сталей;

- для зварювання високолегованих сталей;

- для наплавлення.

По товщині покриття залежно від Dел_./d_ст бувають:

- з тонким Dел_./d_ст≥ 1,20;

- з середнім 1,20≥ Dел_./dс_т ≤1,45;

- з товстим 1,45≥ Dел_./d_ст≤1,80;

- з особливо товстим Dел_./d_ст >1,80.

По виду покриття бувають: кислі, рутилові, целюлозні, основні, змішані,та інші. До складу дроту повинні увійти ті легуючі елементи, що входять в основний метал.

Кожух виготовляється з сталі 10, до складу якої входить С, Mn, Si, то і дріт повинен складатися з таких же елементів. Застосовуємо електроди з стрижнєм марки Св-08А з основним покриттям, типу Э42А, марки УОНИ13/45.

Хімічний склад дроту Св.08А:

С,%	Мп, %	Si, %	Cr, %	Ni, %	призначення
0,35-0,6	0,03	0,12	0,25	0,02	Для відповід. виробів

Буква і цифра в написанні марки дроту означає

Св - зварювальний дріт;

08-0,08% вуглецю;

А - понижений вміст сірки і фосфору.

Основне покриття не містить окислів заліза і марганцю. Покриття марки УОНІ 13/45 складається з мармуру, плавикового шпату, кварцового піску, ферросіліція, ферромарганця, ферротитана, рідкого скла. Електроди типу Э42А мають тимчасовий опір розриву: Gв · 107 = 50Па;

відносне подовження: δ₅ = 22%;

ударну в'язкість: σ_н · 105 = 15 Дж/м2.

Функції покриття:

- забезпечує стабільне горіння дуги;

- не дає сильне розбризкування розплавленого металу;

- захищає розплавлений метал від кисню і азоту повітря;

- легує метал шва.

На кресленнях і в тих. документації електроди позначаються таким чином:

де: Э42А – тип; УОНИ13/45 – марка; 5,0 – діаметр; У – для вуглецевих сталей;

С – з середнім покриттям; 2 – другої групи; Е43 2(5) – група індексів, яка вказує на характеристики наплавленого металу і металу шва; Б – основне покриття; 1 – у всіх просторових положеннях; 0 – на змінному струмі.

Для зварювання кожуху з сталі 10 обираємо електрод типу Э42А, марки УОНИ 13/45, з основним покриттям, середньої товщини.

Матеріали для газового зварювання.

В якості матеріалів для газового зварювання використовують:

присаджувальний дріт, яки призначений для формування шва, флюс, кисень, ацетилен.

Дріт обирають в залежності від марки основного металу. Так як кожух виготовляється з сталі 20, то обираємо зварювальний дріт марки св..08А (див. матеріали ручного дугового зварювання).

Висока температура полум’я досягається спалюванням горючого газу або парів рідини в кисні.

Кисень – це прозорий газ без запаху, кольору і смаку. Зріджується при нормальному тиску і температурі мінус 182,9⁰С. рідкий кисень прозорий, має голубий відтінок.

Кисень одержують при розкладені води електричним струмом або при глибокому охолодженні атмосферного повітря. Масла і жири при дотику із киснем з великою швидкістю окислюються, що призводить до само загорання або вибуху.Тому треба уникати забруднення кисневих балонів маслами.

Ацетилен при згоранні у кисні дає найбільшу температуру полум’я – 3050-3150⁰ С.

Ацетилен – газ без кольору з різким неприємним запахом, в 1,1 рази легший за повітря, розчиняється в рідинах. Ацетилен вибухонебезпечний. Одержують ацетилен трьома способами: 1) розкладанням карбіду кальцію водою; 2) термоокислювальним піролізом нагрітого природного газу в суміші з киснем; 3) розкладанням рідких вуглеводів (нафти, гасу) електричною дугою.

Висновок. Для виготовлення зварного кожуху з сталі10 для ручного дугового зварювання застосовуємо електроди типу Э42А, марки УОНІ13/45 з основним покриттям, для газового зварювання – дріт марки св.08А, оскільки хімічний склад цих матеріалів дає наплавлений метал шва подібний до основного металу виробу.

2.4. Підготовка металу до зварювання.

Підготовка металу полягає в правці, очищенні, розмітки, різання і складанні.

Правка. Усуває деформацію листової сталі. Правлять в холодному стані на листоправильних вальцях і пресах. Метал, що сильно деформується, правлять в гарячому стані.

Вузол, згідно з темою дипломної проекту складається з основи, поз.1 (листовий метал товщиною 16мм), 1шт. й 3 стаканів поз.2 (труба 155х8мм).

Розмітка - це перенесення розмірів деталі з креслення на метал у натуральну величину. При цьому використовуються універсальні інструменти: рулетка, лінійка, косинець, рисувалка. При розмітці заготівель враховується укорочення деталей в процесі зварювання. Тому передбачається припуски, з розрахунку 1 мм на кожен поперечний стик, і 0,1 - 0,2 мм на 1 м подовжнього шва.

Після розмітки проводять різання металу. Різання металу виконують двома способами: термічне й механічне. Механічне різання проводять на ножицях, відрізних верстатах, в штампах на пресах. Термічне – це киснево-ацетиленовими різаками, або гасорізом.

Литі, ковані і штамповані заготовки поступають на місце зварювання з заданим розміром, згідно креслень.

Згідно теми дипломного проекту зварний кожух складається з:

Поз.1 – фланець; мм; товщиною 5мм (мал.7а);

Поз.2 – муфта мм; товщиною 10мм (мал.7б);

Поз.3 – труба мм; товщиною 5мм (Мал.7в)

Обробка кромок необхідна для забезпечення повного провару кореня шва. Кожух виготовляється з металу товщиною S=5 мм, деталі зварюються в тавр, кутовими швами тому обробка кромок не потрібна.

Притуплення й зазор між деталями не встановлюється.

Поз.1 - фланець; мм; товщиною 5мм;

Мал.7а

Поз.2 – муфта мм; товщиною 10мм;

Мал.7б

Поз.3 – труба мм; товщиною 5мм

Мал.7в

2.5.Складання деталей під зварювання.

Якість готового зварного виробу на 30% залежить від якості збирання деталей під зварювання. Збирання залежить від ряду умов: відсутність зазору приводить до не провару, наявність великого зазору - до пропалу, а зміщення зварюваних кромок не дозволить отримати монолітного зварного з'єднання.

Для зменшення часу складання і підвищення його якості використовуються різні пристрої. Для збирання кожуху в якості складального пристрою застосовуємо гвинтову упорну скобу – для збирання фланця з трубою й клиновий розпір для збирання муфти з трубою. Точність, продуктивність та економічність виготовлення зварного кожуху залежить від правильності вибору базових поверхонь. За базові приймають поверхні з найбільшими розмірами. При виготовленні зварного кожуху в якості базової поверхні використовуємо зварювальну трубу, тому, що до труби почергово приєднують фланець та муфту.

Існують три способи збирання деталей під зварювання:

- повне складання з усіх деталей які входять у виріб, з подальшим обварюванням всіх швів;

- почергове приєднання до вже звареної частини виробу;

- попереднє складання вузлів, з яких складається виріб, з подальшим складанням й обварюванням виробу з зібраних вузлів.

Згідно темі дипломного проекту зварний кожух складається з трьох деталей.

Для збирання зварної конструкції застосовуємо другий спосіб – почергове приєднання до вже звареної частини виробу.

1 операція. Встановлюємо фланець поз.1 на зварювальний стіл у горизонтальному положенні. Згідно креслень на фланці наносимо мітки розташування труби поз.3. Встановлюємо трубу на мітки додержуючись центрації деталей. Затискаємо гвинтовою упорною скобою, щоб не допустити зміщення фланця відносно труби.

Перевіряємо точність збирання за допомогою шаблонів та лінійки. Виконуємо прихватки в 3 місцях з послідовним обварюванням.

Зварювальні прихватки це - короткі шви, з поперечним перетином до 1/3

поперечного перетину повного шва. Довжина прихваток від 10 до 100 мм, залежно від довжини шва, товщини металу. Довжина прихваток при збиранні фланця з трубою складає 10мм. Прихватки не допускають зміщення кромок деталей. Прихватки виконуються тими ж електродами, що й зварювання.

2 операція. До вже зібраної й обвареної частини виробу виставляється згідно креслень, торцем в тавр муфта поз.2, фіксується спеціальною розпіркою, для попередження зміщення кромок, прихвачується в 3 місцях. Перевіряється точність збирання. Виріб перевертається на 180⁰, й обварюється у нижньому положенні кутовими, кільцевими швами.

Після обварювання шви зварного кожуху зачищають механічним шляхом.

Такий спосіб збирання і обварювання зварного вузла попереджує виникнення деформацій та напружень у готовому виробі.

Зібраний вузол зображений на мал.8

Мал.8

2.6. Вибір режимів зварювання.

Режими зварювання - це сукупність різних факторів зварювального процесу, які забезпечують стійке горіння дуги і одержання швів заданих розмірів, форми та якості.

Зварний кожух виготовляється ручним дуговим та газовим зварюванням.

Розрахунки параметрів ручного дугового зварювання.

Режими зварювання поділяються на основні та додаткові.

До основних режимів ручного дугового зварювання відносяться:

1.S – товщина металу (мм);

2.d_ел. – діаметр електроду (мм);

3.І_зв – сила зварювального струму (А);

4. U_д – напруга на дузі (В);

5. V_зв – швидкість зварювання (м/год);

6. Рід і полярність струму.

До додаткових параметрів відносяться величина вильоту електроду, склад і товщина покриття електроду, положення електроду і положення виробу при зварюванні.

Діаметр електроду вибирають залежно від товщини металу, катета шва, положення шва в просторі. Для виготовлення зварного кожуху товщиною 5;10мм, застосовуємо електроди діаметром 4 мм. Чим менше діаметр електроду, тим більше густина струму в електроді і більше глибина провару. Чим менше діаметр електроду, тим менше ширина шва за рахунок зменшення катодної і анодної плям. Для зварювання обираємо електрод dел=4мм.

Сила струму залежить від діаметра електроду, від довжини його робочої частини, складу покриття і положення зварювання. Чим більше струм, тим більше продуктивність, тобто більша кількість металу, що наплавляється. Але при надмірному струмі електрод перегрівається вище за допустиму межу, що знижує якість шва і збільшує розбризкування. При малому струмі дуга нестійка, часто обривається, в шві можуть бути не провари. Величину струму можна визначити по формулі:

I =k ·dел;

де: dел – діаметр електроду, мм;

k – коефіцієнт, залежний від марки і складу електроду, положення зварювання

k = 35÷60 А/мм.

Iзв = 40 · 4 = 160( А), або

Iзв = (20 + 6 · dел) · dел = (20 + 6 · 4) ·4 = 176 (А)

Зварювання швів у вертикальному положенні виконують на знижених струмах на 10÷20%.

Напруга на дузі майже не робить впливу на глибину провару, але впливає на ширину шва. При збільшенні напруги ширина шва збільшується, при зниженні – зменшується. При ручному дуговому зварюванні напруга зменшується незначно, від 18 до 22 В – що не робить впливу на ширину шва. Згідно типу вибраного джерела живлення, трансформатор типу ТСК-500 – напруга на дузі Uд = 60В.

Швидкість зварювання : при малих швидкостях ручного дугового зварювання, що становлять 1÷1,5 м/год., глибина провару виходить мінімальною. Підвищення швидкості зварювання знижує глибину провару і ширину шва. Теоретично швидкість зварювання визначається по формулі:

м/год.

Vзв = 2500/160 = 15,6 м/год.

Допоміжні параметри:

- Рід і полярність струму. При одній і тій же величині струму найбільша величина глибини провару при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні на прямій полярності глибина провару менше на 40÷50%, а при зварюванні змінним струмом - менше на 15÷20%, ніж при зварюванні постійним струмом зворотної полярності.

Для виготовлення кожуху застосовуємо змінний струм, оскільки в якості джерела живлення обраний зварювальний трансформатор.

- Довжина дуги. В процесі зварювання підтримують певну довжину дуги, яка залежить від марки і діаметра електроду. Довжина дуги визначається по формулі:

мм

Lд = (0,5÷1,1) · 4 = 2,0÷4,4 мм

Довжина дуги робить вплив на якість шва і його геометричну форму. При довгій дузі метал шва окислюється і розбризкується. При зварюванні кожуху, кільцевими швами, довжина дуги повинна бути якомога короткою, щоб запобігти стіканню металу. Довжина дуги повинна бути в межах L_д = 2÷4мм.

- Рухи електродом. На формування шва робить вплив коливальні рухи електродом. При виготовленні натяжного барабану застосовуємо поперечно-коливальні рухи у вигляді півмісяця. Щоб запобігти витіканню металу з ванни необхідно здійснювати коливальні рухи електродом із відводом його вверх і почергово в різні сторони. Це забезпечує швидку кристалізацію рідкого металу. Ширина валика шва визначається по формулі:

мм

С = (2÷3) · 4 = 8÷12 мм

- Нахил електроду в просторі. Зварювання вузлів кожуху здійснюється кільцевими швами з нахилом електроду уздовж шва кутом назад. Кільцеві шви зварюємо знизу догори, дуга збуджується в найнижчій точці шва і після утворення зварної ванни електрод, спочатку встановлений горизонтально, відводиться догори на кут 45 – 50⁰. При цьому нижня частина починає кристалізуватися і утворюється поличка, на якій утримуються краплі металу.

- Заповнення швів по довжині і перетину. Шви кільцеві виконуємо на прохід – знизу до гори з одного боку, з поворотом виробу на 180⁰ з іншого боку. За способом заповнення швів по перетину розрізняють одношарові шви, багатопрохідні,багатошарові. Для виготовлення кожуху застосовуємо одношарові шарові шви, без розробки кромок.

Всі параметри режимів ручного дугового зварювання зводимо в таблицю:

S, мм	dел, мм	Iзв, А	Uд, В	Vзв, м/год.	αд, мм	С, мм	Кут нахилу
5	4	176	60	15,6	2÷4	8÷12	15°

Режими газового зварювання.

До параметрів режиму газового зварювання зварного кожуху відносяться:

1. Спocоби зварювання. Існують два способи газового зварювання – лівий і правий.

Лівий - використовують при зварюванні тонких та легкоплавких металів.

Правий - використовують для зварювання металу товщиною понад - 5мм.

Зварний кожух має товщину метала 5мм, тому обираємо правий спосіб.

2. Потужність полум'я визначається по формулі:

П = К × S (л/год);

Де, S - товщина металу, мм;

К -кофіцієнт пропорційності К = 12 для вуглецевої, легованої сталі.

П = 12 ×10 = 120 (л/год)

З.Вид полум'я. Існують три основні види полум'я:

1.нормальне;

2.окислювальне;

3.навуглецоване.

Нормальне - використовують для зварювання сталі.

Окислювальне - використовують при зварюванні латуні й паянні твердими припоями.

Навуглецоване - використовують для зварювання чавуну й при наплавленні твердими сплавами.

Зварювальний кожух виготовляється з низьковуглецевої сталі10, тому для зварювання обираємо нормальне полум'я.

4. Діаметр присадкового дроту - D (мм); визначають по формулам:

- для лівого способу зварювання:

D =( S/2) +1 (мм)

- для правого способу зварювання:

D =S/2 (мм)

Діаметр дроту для зварювання кожуху розраховуємо по формулі для правого способу:

D = 5 / 2 = 2,5мм.

Для зварювання кожуху застосовуємо дріт D = 3мм.

5.Марка дроту обирається в залежності від марки основного

металу. Основний метал сталь10, тому марку дроту обираємо св.08А.

6.Маса дроту визначається по формулі:

m = К × S², (г );

m = 12 × 5² = 300(г)

7. № наконечника - обирають в залежності від товщини металу та по таблицям довідника. Для зварювання кожуху обираємо наконечник №4.

8.Тиск кисню та ацетилену (мПа), установлюють в залежності від товщини металу, № наконечника пальника (по таблицям довідника). Для зварювання встановлюємо тиск ацетилену:

Р = 0,001 – 0,1Мпа;

тиск кисню: Р = 0,2 – 0,3 Мпа.

9.Витрати кисню й ацетилену (л/год) залежать від товщини металу, № наконечника, тиску, діаметра мундштука (обираємо по таблиці). Для наконечника №4 витрати ацетилену –420–600 (л/год); кисню – 450 – 650 (л/год).

10. Кут нахилу пальника й присадки залежить від товщини металу. Кут нахилу пальника при S=5мм складає – 40- 50⁰.

11. Площа поперечного перетину кореневого і послідовного швів визначаються по формулі:

F_к = (6 – 8)×D_е (мм²) F_к = (6-8)×3 = 18 – 24 мм²

F_п = (8 – 12) ×D_е (мм²) F_п= (8-12)×3= 24-36мм²