Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Ручне електродугове зварювання покритими електродами.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Зварювання
Група:
ПЦБ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет
«Львівська політехніка»
Звіт
на тему: «Ручне електродугове зварювання
покритими електродами»
Виконав:
ст. гр. ПЦБ-3
Львів 2006 1.МЕТА РОБОТИ
1.1. Вивчити основні теоретичні положення ручного електродугового зварювання покритими електродами.
1.2. Ознайомитись з обладнанням для зварювання та правилами його експлуатації.
1.3. Ознайомитись з технологією зварювання будівельних сталей та оволодіти елементами техніки ручного дугового зварювання покритими електродами.
2. ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАЦИЯ РОБОТИ
2.1. Загальна характеристика ручного дугового зварювання плавким електродом
Зварюванням називають процес утворення нероз'ємних монолітних з'єднань шляхом встановлення між атомних зв'язків між зварюваними частинами при їх місцевому нагріві або пластичному деформуванні, або сумісній дії того та іншого. При зварюванні плавленням метал з'єднують за рахунок місцевого розплавлення металу елементів, що зварюють, без прикладання тиску При цьому розплавляється або тільки основний метал (вибір) по кромках, або основний і додатковий метал (електродний або присадковий).
В даний час основним видом зварювання плавленням є електричне дугове зварювання, при якому нагрів та плавлення металу здійснюється дуговим розрядом, що виникає між електродами.
Зварювальна дуга - це пружний електричний розряд, що виникає в газовому проміжку між електродами, до яких підведена напруга. Електричний струм в дузі є результатом руху заряджених частинок - електронів та іонів. Джерелом заряджених частинок в газах можуть служити самі молекули газу, які можуть іонізуватись, отримавши достатню кількість енергії. При цьому основним чинником, що викликає іонізацію, є висока температура газу, яка підтримується надходженням енергії від електричного джерела живлення. Така іонізація називається термічною і відбувається за схемою: нейтральна газова молекула + енергія активації = позитивний іон + електрон. Крім того, потужним джерелом заряджених частинок є від'ємно заряджений електрод - катод, який емітує в об'єм стовпа дуги велику кількість вільних електронів. Емісія або вихід електронів з катода, а саме з поверхні катодної плями можлива в результаті нагріву катода (термоелектронна емісія) та створення біля його поверхні електричного поля дуже високої напруженості (автоелектронна емісія).
На електронну емісію затрачається енергія і катод охолоджується. Однак в результаті бомбардування поверхні катода позитивними іонами загальний баланс енергії на катоді додатній. Ця енергія витрачається на нагрів, плавлення та випаровування матеріалу катода. Анод дугового розряду бомбардується електронами, що надходять зі стовпа дуги. На поверхні анода електрон віддає потенційну енергію, що відповідає роботі виходу анодної поверхні, та кінетичну енергію, отриману в області анодного падіння напруг. При цьому анод інтенсивно розігрівається та плавиться.
Ступінь іонізації дугового газу визначається його температурою. В нормальній зварювальній дузі найвища температура спостерігається в осьовій частині стовпа дуги, де вона досягає 6000°С, що дає ступінь іонізації в декілька процентів. На поверхнях електродів в ділянці електродних плям температура звичайно близька до температури кипіння матеріалів електродів.
Потенціал іонізації змінюється в межах від 3,9еВ (Сs) до 24,5еВ (Не).Основний газ стовпа дулі при зварювати сталей - це пари заліза з потенціалом іонізації 7,8еВ. Для легкого запалювання та стійкого горіння дуги бажано мати у стовпі дуги гази з малим потенціалом іонізації. Це перш за все пари лужних та лужноземельних металів, особливо калію (потенціал іонізації 4,ЗеВ). Теорія та практика показують, що для стійкого горіння дуги достатньо присутності в стовпі дулі 5-8% парів металів з, малим (потенціалом іонізації.
Система "дуга - джерело струму", що і живить дугу, через короткий час після запалювати приходить в стан рівноваги. Дуговий розряд втрачає в оточуюче середовище велику кількість енергії, яку необхідно безперервно поповнювати від джерела живлення.
Якщо дуга горить між зварюваним металом та електродом, цей спосіб називають зварюванням дугою прямої дії При використанні дуги прямої дії розрізняють зварювання електродом, що не плавиться (вугільним, графітовим або вольфрамовим), і металевим електродом, який плавиться. В останньому випадку шов утворюється за рахунок розплавленім основного металу та електрода. Дуга живиться від джерела змінного або постійного струму Зварювання на постійному струмі може виконуватись при прямій та зворотній полярності. При прямій полярності електрод з'єднують з від'ємним полюсом джерела постійного струму, а при зворотній полярності - навпаки Типова зовнішня форма дуги при прямій та зворотній полярності подана на рис. І. Дуга прямої полярності забезпечує глибше проплавлення основного металу, а в дузі зворотної полярності підвищується швидкість плавлення електрода. Дугове зварювання електродом, що плавиться, може бути ручним, механізованим та автоматичним.
Рис. 1. Зовнішня форма зварювальної дуги при прямій(а) та зворотній (б) полярності.
Ручне дугове зварювання металевим покритим електродом відрізняється високою універсальністю та значною мобільністю, що зумовлює переважне його застосування у будівництві. Спосіб дозволяє без заміни зварювального інструменту та обладнання (при відповідному режимі зварювання) виконувати шви різних типів, перерізів та призначення, а також вести зварювання у будь-якому просторовому положенні та у важкодоступних місцях.
При дуговому зварюванні відбувається енергійна взаємодія розплавленого металу електрода та зварювальної ванни з киснем і азотом повітря, що приводить до зміни механічних, корозійних та інших властивостей металу шва. Тому виникає необхідність захисту зони зварювання від оточуючого повітря. Цю функцію виконує спеціальне покриття, що наноситься на поверхню електродного дроту або стержня Роль покриття полягає не тільки у захисті зони зварювання, а також в легуванні металу шва, очищенні його від шкідливих домішок та стабілізації дугового розряду.
При зварюванні покритим електродом по мірі плавлення стержня 1 розплавляється покриття 2, створюючи залежно від його хімічного складу шлаковий або газовий захист 3, що ізолює зону дуги та зварювальну ванну 4 від атмосферного повітря (рнс.2). При віддаленні дуги відбувається охолодження та кристалізація металу зварювальної ванни і формування шва 5. Розплавлене покриття спливає на поверхню і після затвердіння утворює шлакову кірку 6.
Рис.2. Зварювання покритим електродом. Стрілкою показано напрям зварювання
При зварюванні деталей та вузлів металевих конструкцій переважно застосовують покриті електроди діаметром 3-б-мм. Основний обсяг робіт виконується струмом 90-350А при напрузі на дузі 18-ЗОВ. Якість швів та зварних з'єднань, викопаних ручним дуговим зварюванням, суттєво залежить від умов роботи та виробничих навичок зварників.
2.2. Електроди
Покритий електрод - це металевий стержень з електродного дроту, на поверхню якого нанесене покриття з порошкоподібних речовин, скріплених клеючою речовиною (найчастіше розчином рідкого скла).
За призначенням в склад покрить входять такі компоненти:
- шлакоутворювальні, які створюють захисним шлакове покриття на поверхні крапель рідкого металу та на поверхні зварювальної ванни, знижують швидкість охолодження металу, сприяють усуненню неметалевих і газових включень;
- газоутворювальні, які створюють газовий захист (з окису вуглецю, вуглекислого газу, вуглеводнів) рідкого металу від шкідливого впливу повітря;
- розкислювальні компоненти, які призначені для розкислення рідкого металу, тобто зниження в ньому вмісту кисню;
- легувальні компоненти, які призначені для легування рідкого металу окремими елементами з метою палання йому необхідних властивостей підвищеної міцності, пластичності, зносостійкості, корозійної стійкості та інше;
- стабілізувальні компоненти, що підвищують стійкість горіння дуги;
- зв'язувальні компоненти, що призначені для зв'язування всіх компонентів покриття між собою та стержнем електрода.
Залежно від складу покриття електродів бувають: кислі (А), рутилові (Р), основні (Б), целюлозні (Ц) та змішаного типу (подвійне позначення). Типи
для зварювання покриттів та марки електродів загального призначення вуглецевих та низьколегованих сталей наведені в таблиці.
Тип електрода згідно з ГОСТ 9467-75 характеризує механічні властивості металу шва (наплавленого металу).
Наприклад, електрод марки СМ-11 належить до типу; електродів 342Л. Число після букви З показує гарантовану мінімальну межу міцності наплавленого металу в кгс/мм2, що забезпечується при зварюванні електроламп даного типу. Якщо метал шва має підвищені пластичні властивості, то до позначення додасться буква Л. Одному типу електрода може відповідати декілька марок електродів.
Таблиця 1
Типи покриттів та марки електродів загального призначенні для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей.
2.3. Обладнання
Схема робочого місця зварника зображена на рис.З
Джерелами живлення дуги змінним струмом є зварювальні трансформатори, а джерелами живлення постійним струмом - зварювальні випрямлячі та перетворювачі Для оцінки джерел живлення використовують їх зовнішню характеристику, якою називають залежність напруги па виході джерела живлення від струму навантаження Зовнішня характеристика джерела живлення дуги для ручного дугового зварювання мас бути падаючою або крутопадаючою. Тільки в цьому випадку забезпечуються мінімальні зміни встановленого зварювального струму при коливаннях довжини дуги І стає можливим стійке горіння душ. В табл. 2 наведені технічні характеристики зварювальних трансформаторів та випрямлячів вітчизняного виробництва, що Застосовуються для ручного дугового зварювання.
Рис.З. Схема поста ручного дугового зварювання: 1 - робочий стіл; 2 - зварюваний виріб; 3 - електрод; 4 - електродотримач; 5,7 - ізольований провід; 6 - джерело живлення дуги; 8 – струбцина
Джерелами живлення дуги змінним струмом є зварювальні трансформатори, а джерелами живлення постійним струмом - зварювальні випрямлячі та перетворювачі. Для оцінки джерел живлення використовують їх зовнішню характеристику, якою називають залежність напруги на виході джерела живлення від струму навантаження. Зовнішня характеристика джерела живлення дуги для ручного дугового зварювання має бути падаючою або крутопадаючою. Тільки в цьому випадку забезпечуються мінімальні зміни встановленого зварювального струму при коливаннях довжини дуги і стає можливим стійке горіння дуги. В табл. 2 наведені технічні характеристики зварювальних трансформаторів та випрямлячів вітчизняного виробництва, що застосовуються для ручного дугового зварювання.
Максимальна сила струму зварювання обмежується силою струму короткого замикання, яка не повішена перевищувати робочий струм більш ніж в 1,5 раз. Напруга, необхідна для збудження дуги, називається напругою холостого ходу джерела живлення. Звичайно її значення становить 60-70 В, тоді як напруга горіння дуги при ручному зварюванні становить 16-30 В. Спадаюча характеристика (джерела живлення створюється за рахунок конструкції останнього або за допомогою додаткового пристрою. Для джерел живлення змінного струму (зварювальних трансформаторів) - це регульований індуктивний опір, який називають дроселем. Для джерел живлення постійного струму - не пристрій з регульованим активним опором, який називають баластним реостатом. За допомогою баластного реостата, послідовно увімкненого в коло дуги, також здійснюють ступінчате регулювання струму зварювання в досить широких межах. Реостат складається з п'яти ступенів паралельно з'єднаних опорів, які за допомогою п'яти рубильників можуть вмикатися в коли зварювальної дуги. При цьому мінімальний зварювальний струм буде при увімкненні рубильника 1, а максимальний - при увімкненні всіх п'яти рубильників.
Таблиця 2
Технічні характеристики трансформаторів та випрямлячів для дугового зварювання
ДС* - на змінному струмі; АС*- на постійному струмі
2.4. Техніка та загальна технологія виконання швів різних типів.
Технологія ручного дугового зварюванім передбачає виконання таких операцій: підготовку металу до зварювання, збирання деталей, зварювання, обробку після зварювання та контроль якості.
Техніка ручного дугового зварювання складається з таких етапів: запалювання та підтримання дугового розряду; маніпулювання електродом для І надання шву необхідної форми та підтримання постійної довжини дуги; переміщення дуги вздовж зварюваних кромок та закінчення процесу.
2.4.1. Параметри режиму ручного дугового зварювання.
Основними параметрами режиму зварювання є струм 1 та швидкість зварювання. Значення струму значною мірою обумовлює теплову потужність дуги. Зі збільшенням струму зростає довжина та ширина зварювальної ванни, а також глибина проплавлення металу При виборі струму враховують товщину металу, діаметр електрода, тип шва і положення його у просторі.
Діаметр електрода підбирають з прикупанням товщини металу:
товщина металу, мм 1-2 3 4-5 6-12 13 і більше
діаметр електрода, мм 1,5-2 З З-4 4-5 5-8
Значення струму можна підрахувати, користуючись емпіричною формулою:
l=Kd
де d – діаметр електрода;
K – коефіцієнт. Що залежить від діаметра електрода і має такі значення
діаметр електроду, мм 2 3 4 5 6
К, А/мм 25-30 30-45 35-50 40-55 45-60
Напруга при ручному дуговому зварюванні змінюється у вузьких межах (20-36В) і при розрахунку режиму не регламентується.
2.4.2. Зварювання швів у різних просторових положеннях.
Залежно від положення у просторі змінюється процес утворення валика, його зовнішній вигляд та якість, а також продуктивність зварювання.
Нижнє положення - найзручніше для зварювання всіх типів з'єднань Зварювання виконують дугою нормальної довжини (5-6мм) електродами діаметром 3-8мм. .Якість швів найкраща при максимальній продуктивності.
При зварюванні у вертикальному положенні процес зварювання ускладнений, оскільки як розплавлений метал намагається стекти донизу Зварювання ведуть короткою дугою електродами діаметром не більше ніж 4мм. занижуючи значення струму на 10-15%, порівняно зі зварюванням у нижньому , положенні. Використовують два способи: зварювання знизу - вверх, що забезпечує, глибоке проплавлення, використовується при зварюванні металу середньої і великої товщини; зварювання зверху - вниз, що забезпечує неглибоке проплавлення, застосовується при зварюванні першого шару та при зварюванні тонкого (до 3мм) металу.
Зварювання у горизонтальному положенні складніше від вертикального в зв'язку з нахиленим станом зварювальної ванни та можливістю підрізу верхньої кромки. Зварювання ведуть короткою дугою електродами не більше за 4мм, також зменшуючи значення струму на 10-15%.
Зварювання у стельовому положенні складніше у виконанні. З метою зменшення об'єму зварювальної ванни та попередження витікання металу зварювання здійснюють максимально короткою дугою електродами діаметром до 4мм, зменшуючи значення струму порівняно зі зварюванням у нижньому положенні на 15-20%. Продуктивність процесу мінімальна.
Рис.4. Зварювання стикових швів: а-г - форма поперечного перерізу швів, 1-7 - послідовність виконання шарів шва; 0 - підварювальний шов
2.4.3 Зварювання стикових швів.
Стикові з'єднання без розроблення кромок зварюють розширеним швом з однієї або з двох сторін стику. Стикові з'єднання з розробленням кромок виконують одношаровими (однопрохідними) або багатошаровими (багатопрохідними) залежно від товщини металу та форми підготовки кромок (рис.4).
При зварюванні багатошарових швів спочатку ретельно проварюють корінь шва електродом не більше за 4мм, наступні шви наплавляють розширеними валиками, використовуючи електроди більшого діаметру. У відповідальних конструкціях корінь шва усувають вирубанням зубилом або газовим різаком для поверхневого різання, а потім накладають підварювальний шов.
2.4.4. Зварювання кутових швів
Найкращі результати при зварюванні кутових швів досягаються при встановленні площин; елементів, що з'єднуються, в положення "в човник" (рис.5а), тобто під кутом 45° до горизонталі. При цьому досягається добре проплавлення кута і стінок елементів без небезпеки підрізу або не провару, а також створюється можливість наплавляти за один прохід шви великого перерізу.
Рис.5.Зварювання кутових швів: а-г - форма поперечного перерізу швів та положення деталей пр» зварюванні; 1-4 - послідовність виконання шарів
Часто елементи, що зварюються, займають у (рнс.5б,в,г). Зварювання таких швів труднощами, пов'язаними з можливістю не провару горизонтальної стінки, а також підрізу стінки вертикального
просторі інше положення супроводжується додатковими вершини з'єднання або елемента
2.4.5. Зварювання тонколистового металу
При дуговому зварюванні на вазі стикових з'єднань з металу товщиною 0,5-3мм можливе пропалювання наскрізь кромок з утворенням отворів, які важко піддаються виправленню. Разом з тим в зв'язку з обмеженою можливістю регулювання тепла дуги, крім пропалів в таких швах утворюються не провари шлакові включення та інші дефекти.
Для забезпечення необхідної якості зварювання , тонколистової сталі застосовують:
• відбортування кромок;
• змінні тепловідвідні підкладки (масивні мідні або бронзові плити),
• залишкові стальні підкладки, якщо це допускається проектом;
• електроди зі спеціальним покриттям (марок ОМА-2, МТ-2);
• спеціальне зварювальне обладнання (випрямлячі або перетворювачі з підвищеною напругою холостого ходу).
2.4.6. Зварювання швів різної довжини
За довжиною шви поділяються на короткі (250-350мм), середні (350-1000мм) та довгі (більше за 1000мм).
Короткі шви зварюють на прохід, тобто при незмінному напрямі зварювання, від одного кінця шва до другого; шви середньої довжини - від середини конструкції до кінців; довгі шви - зворотноступінчатим зварюванням. Довжина ділянок приймається в межах 100-350мм, при цьому більш коротші ділянки призначають при зварюванні тонкого металу і навпаки. Зворотноступінчате зварювання виконується переважно при загальному напрямі зварювання А від середини до кінців і може виконуватись одним або двома зварниками.
2.4.7 Зварювання металу великої товщини
Зі збільшенням товщини металу (20мм і більше) у зварних з'єднань помітно зростають зварювальні напруження, які створюють небезпеку виникнення та розвитку у швах тріщин. З метою уникнення них явищ шви товстолистової сталі викопують такими способами:
- подвійним швом, при якому на ділянці довжиною 250-300мм наплавляють перший шар шва, відразу очищають його від шлаку і по першому шару, який мас температуру не нижче за 150-200, наплавляють другий шар. У такій послідовності виконують шов на суміжних ділянках з'єднання;
- блоками, при якому багатошаровий шов викопується окремими ділянками на повний його переріз.
- каскадом, при якому кожна наступна ділянка багатошарового шва перекриває всю попередню його ділянку або його частину.
3. ОБЛАДНАННЯЯ.ТА МАТЕРІАЛИ
3.1. Випрямляч зварювальний ВДГМ-1001
3.2. Реостат баластний РБ-300.
3.3. Стіл зварювальний з вбудованою припливно-витяжною вентиляцією.
3.4. Електродотримач важільний пружинного типу.
3.5. Електроди певної марки та діаметру - 10 штук
3.6. Механічний інструмент: зубило, молоток.
3.7. Пластини з низьковуглецевої сталі завтовшки 6-10мм.
3.8. Амперметр і вольтметр.
3.9. Захисні засоби: щиток зі світофільтром, спецодяг та ширма.
4.ПОСЛІДОВНИІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
4.1. Підібрати діаметр електроду.
4.2. Визначити значення величину сили струму зварювання
4.3. Встановити з допомогою баластного реостата необхідний струм.
4.4. Затиснути електрод в електродотримачі.
4.5. Наплавити декілька швів на пластину.
4.6. Занотувати зміну електричних параметрі процесу при запалюванні дуги, зміні довжини лупі від 0 до її обриву (за приладами)
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора