Пост для газового зварювання.

Для організації газозварювального поста необхідні:

Мал.6 Мал.7 Мал.8

Кисневий балон з редуктором;

Ацетиленовий генератор із запобіжним затвором, або ацетиленовий балон

Гумові рукави (шланги);

Зварювальні пальники з набором наконечників;

Зварювальний стіл;

Пристосування для складання;

Приладдя та інструмент зварника;

Протипожежні засоби;

Відро з водою;

Система вентиляції.

Зварювальні матеріали.

Контейнери для відходів.

Балони (Мал.6) – 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 газу.

Ацетиленовий генератор (Мал.7) - це апарат, призначений для одержання ацетилену з карбіду кальцію за допомогою води. Маса пустого генератору від 20 – до – 570кг; тиск від 0,07 до 0,15МПа, завантаження карбіду кальцію від 3,5 до 50кг. Ацетиленовий генератор розташовують не ближче 5м від кисневого балону. Перевозити генератор у заправленому стані забороняється.

Редуктори (Мал.8) – 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 (шланги) – 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.

На практиці всі шланги можуть бути чорного кольору, але обов’язково мати дві кольорові смужки.

Манометри – призначені для вимірювання тиску газу, приєднують до камер високого і робочого тиску гаєчним ключем.

Зварювальні пальники – 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. Існують два види пальників: інжекторні й без інжекторні. Для виготовлення зварної ванни обираємо інжекторний пальник.

Інжекторний пальник складається з двох основних частин — ствола і наконечника (мал.9). 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.

Будова інжекторного пальника (Мал.9).

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.

Мал.9

Приладдя і інструмент зварювальника.

Для затиску електроду і підведення до нього зварювального струму служить електродотримач. Електродотримачі випускають 3 типів, залежно від сили струму :

1.Ізв=215А 2. Ізв=125ч315А З.Ізв=315ч500А. Для виготовлення зварної конструкції застосовуємо електродотримач 1 типу.

Зварювальні щитки виготовляються з чорної фібри або пластмаса з матовою поверхнею. Маса щитка не повинна перевищувати 0,48кг. Захисне скло (світлофільтри) призначені для захисту очей і шкіри обличчя від променів дуги, бризок металу і шлаку, розмір світлофільтру 52x102мм.

Зварювальний дріт. Він служить для підведення струму від джерела живлення до електродотримача і виробу. Використовується гнучкий дріт з мідними жилами типу ПРГД (ГОСТ6731-77). Довжина гнучкого дроту складає 2-Зм. З'єднання кабелю до виробу здійснюють швидкодіючими затисками з міді або бронзи. Переріз кабелю при струмі 315А застосовують 5ч2 А/мм².

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; шлаковідділювач для видалення шлакової кірки; зубило; набір шаблонів для перевірки розмірів шва; клеймо; метр; сталева лінійка; косинець; рисувалка; ящик для зберігання і перенесення інструменту.

Приладдя для газового 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 інші.

Відро з водою – для охолодження пальника.

Висновок. Для виготовлення зварної ванни, що складається з ванни, фланця, стойки, кутика, товщиною метала 3мм ручним дуговим зварюванням в якості джерела живлення обираємо випрямляч типу ВСС-300-3. Він пасує за усіма параметрами, а саме: потужності, напрузі, струму, к.к.д., тривалості роботи. Для роботи трансформатору на малих струмах – обмотки трансформатору з’єднаємо послідовно, для роботи на великих струмах – обмотки трансформатору з’єднаємо паралельно.

2 .2. Характеристика зварюваної сталі.

Згідно з темою дипломного проекту зварна ванна кузова екскаватора виготовляється зі сталі Ст4.

Сталь - це залізовуглецевий сплав, що містить вуглецю до 2% і легуючі елементи.

Сталі за призначенням по поділяються на дві групи:

1. леговані

2. вуглецеві

Залежно від змісту домішок сталі розрізняють: якісна, високоякісна і особливо високоякісна.

Вуглецеві сталі поділяються на 3 групи:

А – поставляються по механічним властивостям;

Б – поставляються по хімічному складу;

В – поставляються по механічним властивостям та по хімічному складу.

Вуглецеві сталі за змістом вуглецю бувають:

- низько вуглецеві С=0,22%

- середньо вуглецеві С=0,2ч0,45%

- високо вуглецеві С=0,45ч0,7%

Леговані стали, окрім вуглецю, мають підвищений вміст Mn, Si, Ni, Cu, W, Mo, Cr, V і ін.. Ці елементи додають сталям особливі властивості.

Леговані сталі бувають:

- низьколеговані (легуючі елементи до 2,5%);

- середньо леговані (2,5.10%);

- високолегованими (понад 10%).

За способом виробництва сталь буває: мартенівська, бессемерівська, електросталь.

За призначенням сталь буває: конструкційна і інструментальна;

Для виготовлення зварної ванни використовують сталь Ст4.

Сталь Ст4 - це низько вуглецева сталь звичайної якості. Ця сталь зварюється без обмежень при використанні типових зварювальних матеріалів. Залежно від міри відповідальності зварюваного виробу користуються електродами типу Э38, Э42 і Э42А. Шви, що з’єднують низько вуглецеву сталь, мають цілком задовільну стійкість проти утворення тріщин.

При зварюванні низко вуглецевих сталей типу Ст4 метал шва від основного металу відрізняється пониженим вмістом вуглецю, що знижує міцність металу шва. Збільшення міцності металу шва при ручному дуговому зварюванні здійснюється легуванням металу шва Мп і Si через дріт або покриття електроду, а також за рахунок збільшення швидкості охолоджування.

Хімічний склад сталі Ст4

С,%	Мп,%	Si,%	S,%	P,%
0.28ч0,37	0,50ч0,80	0,05ч0,17	0,045	0,055

Механічні властивості сталі Ст4

G – тимчасовий опір, кГс/мм2	Gт – текучість кГс/мм2	д5 – відносне подовження %	Вигин на 1800
38ч47	24	27	d = 0.5a

d – діаметр стрижня; а – товщина металу.

Технічні властивості сталі Ст4

Зварюваність	Способи зварки	Оброблюваня
		Стан металу	Коеф. обробки
Необмежена	РДЗ, АЗ, в СО2, під флюсом, ЕШЗ	Гарячекатана НВ = 124	1,8

Mn - марганець міститься в сталі в межах 0,3ч0,8%. В цих межах марганець не затрудняє процес зварювання. При зварюванні середньо марганцевих сталей із змістом 1,8ч2,5% Mn- виникають тріщини у зв'язку з тим, що Mn сприяє гартуванню сталі.

Si - кремній міститься в середньо вуглецевій сталі в межах 0,02 ч 0,35%. В цих

межах Si не викликає ускладнень при зварюванні. При вмісті Si вище 0,8ч1,5% зварювання ускладнюється у зв’язку з високою рідко текучістю сталі і утворення тугоплавких оксидів Si.

Сr – хром утруднює зварювання оскільки утворює тугоплавкі карбіди хрому.

В дипломній роботі необхідно визначити групу зварюваності сталі Ст4.

Зварюваністю називається здатність металу або сплаву утворювати високоякісне зварне з'єднання. Зварюваність сталі залежить від хімічного складу і від % вмісту вуглецю. Наявність сірки сприяє утворенню гарячих тріщин. Для запобігання утворення тріщин необхідно щоб :

Mn, при вмісті 0,3.0,8%, покращує зварюваність. При вмісті Si до 0,3% зварюваність не погіршується, але вище 0,8.1,5% знижується через утворення тугоплавких оксидів кремнію і рідко текучості сталі.

На зварюваність сталі впливає вуглець і легуючі елементи, що входять до складу сталі. Про зварюваність сталі судять по еквівалентному вмісту вуглецю. Для цього кожний легуючий елемент оцінюють з погляду його впливу на твердість. Еквівалентний вміст вуглецю в % можна визначити по формулі:

Сталі по зварюваності поділяються на чотири групи:

1 – добре зварювальні Сэкв=0,25%;

2 – задовільно Сэкв=0,25ч0,35%;

3 – обмежено Сэкв=0,3ч.0,45%;

4 – погано зварювальні Сэкв = вище 0,45%.

Висновок. Оскільки сталь Ст4 має Сэкв=0,255ч0,321%, то вона відноситься до 2 групи по зварюваності. Отже ця сталь є задовільно зварювальна. Для одержання зварних з’єднань з доброю якістю необхідне строге виконання всіх режимів зварювання, застосування спеціального присаджувального металу, особливо детального очищення кромок і нормальні температурні умови, а в деяких випадках і попередній підігрів до 100-150⁰С з наступною термообробкою.

2.3.Вибір і характеристика зварювальних матеріалів.

Згідно темі дипломного проекту зварна ванна виготовляється ручним дуговим та газовим зварюванням. В якості зварювальних матеріалів для ручного дугового зварювання застосовуємо штучний електрод.

Електрод для ручного дугового зварювання – 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 низко легованих 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.

Для виготовлення зварної ванни зі сталі Ст4 застосовуємо електроди із стрижнем св08А з основним покриттям марки УОНІ 13/45 типу Э42А. Основне покриття не містить окислів заліза і марганцю. Покриття електродів 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 = 38-47Па;

відносне подовження: δ₅ = 27%;

ударну в'язкість: σ_н · 10⁵ = 24 Дж/м2.

Функції покриття:

- забезпечує стабільне горіння дуги;

- не дає сильне розбризкування розплавленого металу;

- захищає розплавлений метал від кисню і азоту повітря;

- легує метал.