книги из ГПНТБ / Шебеко, Л. П. Преподавание специальной технологии электрогазосварщикам

расплавлении основного металла образуется сварочная ванна, а при расплавлении электродной проволоки образуются капли ме­ талла, которые переходят в шов (рис. 7). Особое внимание в этой подтеме следует уделить силам, действующим на каплю металла

Рис. 7. Схема переноса металла с электрода в шов:

а — горение дуги, б — образование капли, в —*короткое за­ мыкание, г — переход капли в сварочную ванну

в процессе ее перехода в сварочную ванну. Надо отметить, что сила тяжести капли является положительной только при сварке в

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Опишите процесс перехода металла электрода в сварочную ванну.

2.Какие силы действуют на каплю при переходе ее в шов?

3.Какое влияние оказывает сила тяжести капли?

20

4.В чем проявляется сила поверхностного натяжения?

5.Какое влияние оказывают электромагнитные силы?

Д о м а ш н е е з а д а н и е

Стр. 57—58 (1), стр. 45—47 (2).

Подтема

ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ДУГИ

Наглядные пособия

Плакат — Распределение температур и тепла на основных уча­ стках дуги. Рис. 9 настоящего пособия.

Плакат — Примерный тепловой баланс сварочной дуги. Рис. 10 настоящего пособия.

План занятий

1.Распределение температур и тепла в дуге.

2.Тепловой баланс дуги.

3.Коэффициенты расплавления, наплавки и потерь металла на угар и разбрызгивание.

4.Производительность процесса сварки.

Методические указания

В начале урока по плакату следует рассказать, как распреде­ ляется температура и тепло на основных участках (рис. 9). При этом следует отметить, что на положительном полюсе, вследствие

21

После этого дать определение коэффициентам расплавления, наплавки и потерь металла на угар и разбрызгивание. Нужно на­ писать формулы для определения этих коэффициентов и указать, что они имеют большое значение для нормирования процесса свар-

Рассеивание 6 окру­ жающую среду*25%

В)

Рис. 10. Примерный тепловой баланс сварочной дуги:

ки, а также для определения производительности ее. Надо сказать, что такое производительность сварки и по какой формуле она опре­ деляется.

В заключение целесообразно задать учащимся несколько приме­ ров по определению производительности сварки и скорости сварки по типу примеров, приведенных в учебнике на стр. 59 (1). Примеры преподавателю следует составить самому.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Как распределяются температуры и тепло на основных участках дуги?

2.Расскажите о тепловом балансе дуги.

3.Дайте определение коэффициентам расплавления, наплавки и потерь на

угар и разбрызгивание.

22

Т е м а 6

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

Эта тема имеет целью познакомить учащихся с особенностью металлургии сварки, с основными реакциями в зоне сварки, влия­ нием различных элементов на свойства сварного шва, а также дать им основные понятия о кристаллизации металла сварочной ванны и строении сварного шва.

Исходя из этого, материал темы рекомендуется разбить на две подтемы:

1.Особенности металлургии сварки.

2.Строение сварного шва.

Подтема

ОСОБЕННОСТИ МЕТАЛЛУРГИИ СВАРКИ

Наглядные пособия

Плакат — Основные реакции в зоне сварки. Стр. 63—65 (1).

План занятий

1.Особенности металлургических процессов при сварке.

2.Основные реакции в зоне сварки.

3.Легирование металла шва.

Методические указания

В процессе подготовки к занятиям следует учитывать, что с металлургическими процессами в доменных и сталеплавильных пе­ чах учащиеся уже знакомы из предмета «Технология металлов». Исходя из этого, урок можно начать с того, что указать на особенно­ сти металлургических процессов при сварке по сравнению с домен­ ным или мартеновским процессом. При этом надо остановиться на таких особенностях, как малый объем расплавленного металла, большая скорость остывания шва, высокая активность взаимодей­ ствия расплавленного металла с газами, нагретыми до большой температуры. Надо пояснить, к чему приводят эти особенности.

Излагая материал об основных реакциях в зоне сварки, прежде всего надо рассказать о процессах окисления. Нужно еще раз на­ помнить, что атомарный кислород очень активен и образует с желе­ зом три окисла. Реакции образования закиси, закиси-окиси и окиси железа следует написать на доске. Особенно необходимо остано­ виться на закиси железа, так как только она способна растворять­ ся в жидком металле, в то время как остальные окислы находятся в виде шлаковых включений и легко всплывают на поверхность сварочной ванны. После этого можно пояснить, как влияет кисло­ род на механические свойства наплавленного металла. Здесь же следует сделать вывод, что. кислород в металле шва очень вреден

23

и его необходимо удалять, т. е. металл шва надо раскислять. Надо указать на основные источники попадания кислорода в металл шва: из воздуха при плохой защите, из ржавчины и окалины при плохой зачистке кромок и из влаги при сварке сырыми электро­ дами.

Переходя к вопросу о раскислении металла шва, прежде всего следует дать определение раскислителям и указать на такие раскислители, как марганец, кремний, титан, углерод и алюминий. Надо пояснить, как они вводятся в сварочную ванну, написать на доске реакции раскисления и пояснить, как удаляются продукты раскисления. Надо заметить, что при быстром охлаждении шва эти продукты частично могут остаться в шве в виде шлаковых и газовых включений.

Рассказывая о насыщении металла азотом, надо остановиться на двух моментах. Нужно напомнить учащимся, что атомарный азот очень активен, в шов попадает в основном из воздуха, образуя с железом нитриды в виде азотных игл. На доске следует напи­ сать реакции образования нитридов. Кроме того, надо отметить, что азот увеличивает твердость и прочность, но зато значительно снижает пластичность шва, а поэтому сварные швы с повышенным содержанием азота могут работать только на статические нагруз­ ки. В конце надо сказать о мерах защиты сварочной ванны от азота.

О вредном влиянии водорода, серы и фосфора на металл шва следует сказать кратко. Надо отметить, что источником попадания водорода в шов является в основном влага, и объяснить, почему он способствует образованию в металле шва пор и трещин.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Каковы особенности металлургического процесса сварки?

2.Напишите основные реакции окисления в зоне сварки.

3.Назовите элементы, являющиеся раскислителями сварочной ванны.

4.Напишите основные реакции раскисления в зоне сварки.

5.Как влияет кислород и азот на прочность сварных соединений?

6. Каковы источники попадания кислорода и азота в наплавленный металл? 7. Как попадает водород в наплавленный металл и каково его влияние на

механические свойства шва?

Д о м а ш н е е з а д а н и е

Стр. 60—69 (1), стр. 52—58 (2).

Подтема

Фотографии макро- и микроструктур.

24

План занятий

1.Кристаллизация сварочной ванны.

2.Зона термического влияния.

3.Макро- и микроструктура сварных швов.

Методические указания

В начале урока необходимо отметить, что качество сварных соединений зависит не только от химического состава металла шва, но и от характера его структуры. О структуре металла уча­ щиеся уже имеют представление, изучая предмет «Технология ме­ таллов». Для проверки знания этого материала можно задать несколько вопросов. Ответы учащихся должны подтвердить их зна­ ния, отдельные вопросы можно напомнить. Затем по плакату не­ обходимо проследить процесс кристаллизации наплавленного ме­ талла, нужно пояснить характерные особенности кристаллизации сварочной ванны в отличие от кристаллизации слитков металла,

ко напомнить учащимся о строении диаграммы железоуглероди­ стых сплавов, с которой учащиеся уже знакомы из предмета «Тех­ нология металлов». Следует пояснить левую нижнюю часть этой

путем контрольных вопросов, что учащиеся не забыли этот мате­ риал, надо отметить, что в сварном соединении различают три основные зоны: основной металл, зону термического влияния и металл шва. Надо отметить, что основной металл это обычно про­ кат или поковка, а металл шва всегда имеет структуру литья.

Основное внимание следует уделить зоне термического влия­ ния. Рассматривать ее лучше всего по плакату. Учащиеся должны понять, что в зависимости расстояния от шва до электрода и температуры нагрева структура зоны термического влияния на раз­ личных участках будет различна. Надо остановиться на размерах зоны термического влияния при различных способах сварки и пояс­ нить, как эти размеры влияют на качество сварного соединения. Закончить этот вопрос можно перечислением способов, которыми можно улучшить структуру зоны термического влияния.

Вопрос о макро- и микроструктуре сварных швов можно изло­ жить более кратко. Надо показать фотографии макро- и микро­ структур, а если имеются, то и сами макро- и микрошлифы, ука­ зать на их основной металл, металл шва и зону термического влияния. На фотографиях микрошлифов надо показать отдельные структурные составляющие. В заключение следует кратко оста­ новиться на назначении макро- и микроструктурного анализа свар­ ных швов.

25

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Как происходит процесс кристаллизации сварочной ванны?

2.Каковы особенности кристаллизации сварочной ванны?

3. Как влияет скорость кристаллизации на конечную структуру шва?

4.Назовите основные участки зоны термического влияния и охарактери­ зуйте их.

5.Каковы механические свойства отдельных участков зоны термического влияния?

6.Для чего производится макро- и микроанализ сварных швов?

Д о м а ш н е е з а д а н и е Стр. 69—74 (1), стр. 58—62 (2).

Т е м а 7

ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Учащиеся уже достаточно подготовлены к тому, чтобы перейти к изучению сварочных материалов. Они уже познакомились с электродами на занятиях по практическому обучению, но мало еще знакомы с химическим составом и марками проволоки, соста­ вом покрытий и назначением отдельных типов и марок электро­ дов.

Исходя из этого, всю тему рекомендуется разбить на две под­ темы:

1.Сварочная и наплавочная проволока.

2.Электродные покрытия.

Подтема

СВАРОЧНАЯ И НАПЛАВОЧНАЯ ПРОВОЛОКА

Наглядные пособия

Таблица — Химический состав сварочной проволоки. Стр. 76,

табл. 2(1).

Таблица — Обозначение легирующих элементов. Стр. 64,

табл. 3 (2).

Плакат — Схема изготовления порошковой проволоки. Рис. 11 настоящего пособия.

Стенд — Образцы сварочных и наплавочных проволок различ­ ных марок и диаметров.

26

План занятий

1.Марки и химический состав сварочной проволоки.

2.Области применения различных марок проволоки.

3.Наплавочная проволока.

4.Порошковая проволока.

5.Упаковка, хранение и транспортировка проволоки.

Методические указания

Приступая к изучению этой подтемы, учащимся следует ска­ зать, что все проволоки, выпускаемые промышленностью, имеют свое определенное назначение. Бывают проволоки пружинные, телеграфные, вязальные, арматурные, сварочные и др. Все они, кроме сварочной, непригодны для производства сварочных работ, так как имеют разный химический состав и дают сварной шов низкого качества.

Рис. 11. Схема изготовления порошковой проволоки:

I — стальная лента, 2 — бункер с шихтой, 3 — фильеры, 4 — порошковая проволока

Надо сказать, что из сварочной проволоки изготовляют стерж­ ни для электродов, и отметить, что она также применяется в каче­ стве электродного и присадочного материала при механизирован­ ных способах сварки. Особенно подробно следует остановиться на стальной сварочной проволоке. Надо назвать номер ГОСТ на про­ волоку, рассказать о диаметрах проволоки и размерах мотков, подробно остановиться на марках проволоки, химическом составе наиболее распространенных марок и областях их применения. Мар­ кировку проволок учащиеся должны усвоить особенно хорошо. Рассказывать о ней нужно по таблицам. Надо пояснить, что обо­ значают буквы и цифры, входящие в обозначение марок проволо­ ки, и научить учащихся определять по марке примерный химиче­ ский состав ее. Наиболее ходовые марки проволок учащиеся долж­ ны запомнить.

27

Затем необходимо познакомить учащихся с ГОСТ на свароч­ ную проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов, а также с ГОСТ на стальную наплавочную проволоку, отметить их особен­ ности и указать на области применения.

Рассматривая вопрос о порошковых проволоках, надо указать

им. Е. О. Патона в разработке шихты, заполняющей сердечник по­ рошковой проволоки. Здесь же следует кратко рассказать о леги­ рованных проволоках для сварки открытой дугой без дополнитель­ ной защиты.

В заключение следует подробно изложить требования ГОСТ на поставку, упаковку, маркировку, хранение и транспортирование проволоки.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Каково назначение сварочной проволоки?

2.Каких диаметров выпускается стальная сварочная проволока?

3 Назовите марки сварочной проволоки из углеродистой стали.

4.Что обозначают буквы и цифры, входящие в обозначение марки про­ волоки?

5.Как изготовляют порошковую проволоку?

6.Перечислите основные требования ГОСТ к упаковке, хранению и транс­

портированию проволоки.

Д о м а ш н е е з а д а н и е

Стр. 75—77, 91—93 (1), стр. 63—64 (2).

Подтема

ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Наглядные пособия

Плакат — Стальной электрод с покрытием. Рис. 12 настоящего

2Н

План занятий

1.Назначение покрытий электродов.

2.Роль отдельных составляющих покрытий.

3.Размеры покрытых электродов.

4.Типы и марки наиболее распространенных электродов.

5.Краткие сведения о производстве электродов.

6.Упаковка, хранение и транспортирование электродов.

Методические указания

В начале занятий следует рассказать учащимся о назначении покрытий, требованиях к ним и привести классификацию веществ, входящих в их состав. О каждой группе веществ, входящих в со­ став покрытия, надо сказать ее назначение, перечислить вещества, которые к этой группе относятся, и отметить, какие функции они выполняют в готовом электроде. Рассказывая о группе стабили­ зирующих веществ, полезно вспомнить уже известный учащимся материал о потенциале ионизации.

Затем по таблицам необхо­ димо познакомить учащихся с типами и марками электродов

для сварки конструкционных сталей. Нужно еще раз пояснить, ка­ кие марки электродов относятся к тому или иному типу и как рас­ шифровать обозначение типов и марок электродов. Следует также написать на доске составы покрытий наиболее распространенных марок электродов, пояснить назначение отдельных компонентов,

29