Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
кафедра ЗВДВ
Звіт з лабораторних робіт
з дисципліни:
« Метали та зварювання в будівництві »
Львів 2014
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
Тема: Ручне електродугове зварювання покритими електродами
Мета роботи:
Вивчити основні теоретичні положення ручного електродугового зварювання покритими електродами.
Ознайомитись з обладнанням для зварювання та правилами його експлуатації .
Ознайомитись з технологією зварювання будівельних сталей та оволодіти елементами технік ручного дугового зварювання покритими електродами.
Теоретичні відомості
Зварюванням називається процес утворення нероз’ємних монолітних з’єднань шляхом встановлення міжатомних зв’язків між зварюваними частинами при ії місцевому нагріві або пластичному деформуванні або сумісній дії того та іншого.
В даний час основним видом зварювання плавленням є електричне дугове зварювання, при якому нагрів та плавлення металу здійснюється дуговим розрядом, що виникає між електродами.
Під режимом зварювання розуміється сукупність ряду факторів (параметрів) зварювального процесу, що забезпечують стійке горіння дуги й одержання зварених швів заданих розмірів, форми і якості. При ручному дуговому зварюванні покритими електродами до таких факторів (параметрів) відносять: діаметр електрода; силу зварювального струму; тип і марку електрода; напругу дуги; рід і полярність зварювального струму; швидкість зварювання; положення шва в просторі; попередній підігрів і наступну термічну обробку.
Діаметр електрода при зварюванні в нижньому положенні шва встановлюється в залежності від товщини металу, що зварюється.
Рід струму і полярність встановлюється в залежності від виду металу, що зварюється і його товщини. При зварюванні постійним струмом зворотної полярності на електроді виділяється більше теплоти. Виходячи з цього зворотна полярність застосовується при зварюванні тонкого металу, щоб не пропалити його і при зварюванні високолегованих сталей щоб уникнути їхнього перегріву. При зварюванні звичайних вуглецевих сталей застосовують змінний струм, що є більш дешевим у порівнянні з постійним.
Ручне зварювання можна робити у всіх просторових положеннях шва, однак варто прагнути до нижнього положення, як найбільш зручного й забезпечуючого кращу якість зварного шва.
Обладнання та матеріали:
Випрямляч зварювальний ВДГМ-1001.
Реостат баластний РБ-300.
Стіл зварювальний з вбудованою припливно-витяжною вентиляцією.
Електродотримач важільний пружинного типу.
Електроди певної марки та діаметру – 3 штуки.
Механічний інструмент: молоток.
Пластини з низьковуглецевої сталі завтовшки 4-10 мм.
Амперметр і вольтметр.
Захисні засоби.
Рис.1. Схема поста ручного дугового зварювання
1-робочий стіл;2-зварювальний виріб;3-електрод;4-електродотримач; 5,7-ізольований провід;6-джерело живлення дуги; 8-струбцина;
Послідовність виконання роботи:
Підібрати діаметр електроду.
Зварюємо метал товщиною 4 мм, для якого підбираємо електрод марки Э42 діаметром 3, 4 мм.
Визначити величину сили струму зварювання.
Сила струму становить в межах 90-200 А, напруга при дуговому зварюванні змінюється у вузьких межах 20-36 В.
Струм зварювання:
I4=(20+6de)·de=(20+6·4)·4=176 A
I3=30de=90 A
Встановити за допомогою баластного реостата необхідний струм.
Затиснути електрод в електродотримачі.
Наплавити декілька швів на пластину.
Занотувати зміну електричних параметрів процесу при запалюванні дуги, зміні довжини дуги від 0 до її обриву.
Висновок:
Максимальна сила струму зварювання обмежується силою струму короткого замикання, яка не повинна перевищувати робочий струм більше ніж в 1,5 рази.
Отже, величина струму впливає на довжину та ширину зварювальної ванни, глибину проплавлення металу, а також на формування зварювальної дуги (мала сила струму призводить до «залипання», а завелика до проплавлення металу). Швидкість зварювання визначає якість шва.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
Тема: Газополуменева обробка металів
Мета роботи:
Вивчити основні теоретичні положення процесів газополуменевої обробки металів.
Ознайомитись з обладнанням для зварювання та правилами його експлуатації .
Ознайомитись з технологією зварювання та кисневого різання.
Оволодіти елементами техніки виконання основних процесів газополуменевої обробки металів.
Обладнання та матеріали:
Газовий пост з пальником і різаком.
Стальні пластини для зварювання розміром 200х25х2.
Стальні полоси розміром 500х100х10.
Інструмент: молоток, зубило, напильник, тиски, ножовка.
Послідовність виконання роботи:
Перевірити справність обладнання та апаратури газового поста.
Відкрити вентиль подання води до заповнення бака.
Відкрити кран подання газу на затворі.
Відкрити вентиль кисню на пальнику.
Відкрити вентиль подання горючого газу на пальнику.
Запалити горючу суміш біля сопла пальника.
Виконати зварювання зразків.
Закрити на пальнику спочатку вентиль подачі горючого газу, а потім кисневий.
Закрити на затворі кран подання газу.
Візуально оцінити якість зварювання та різання.
Хід роботи
Після ознайомлення з будовою пальника, принципами роботи приладу, візуально встановлюємо швидкість подання газу та кисню за формою і кольором полум’я пальника. Попередньо підігріваємо метал до температури горіння, яка повинна бути нижчою від температури його плавлення. Тоді проводимо різання металевої пластини, спостерігаючи методику різання за допомогою газополуменевої обробки металу.
Висновок:
Якість газополуменевого різання залежить від потужності газового полум’я, тиску та витрати ріжучого кисню, швидкістю та шириною розрізу. При низькій швидкості спостерігається припинення процесу, а при швидкості різання більшій за оптимальну поверхня розрізу не є гладкою, кромки підправляються
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
Тема: Механізоване зварювання плавким електродом
Мета роботи:
Ознайомитись з сутністю механізованого електродугового зварювання.
Ознайомитись з будовою напівавтоматів та правилами їх експлуатації.
Знати технологію механізованого зварювання будівельних сталей
Навчитись вибирати режими зварювання сталей та оволодіти технікою їх механізованого зварювання.
Теоретичні відомості
Особливість механізованого зварювання полягає в тому, що операції подачі електродного дроту та флюсу або газу – механізовані, а переміщення зварювального пальника під час зварювання здійснюється вручну. Залежно від типу електродного дроту та захисного середовища розрізняють такі види механізованого зварювання плавким електродом:
у середовищі захисних газів (аргону, вуглекислого газу та їх сумішей);
під флюсом;
порошковим дротом.
Для механізованого зварювання у захисних газах, переважно, застосовують джерела живлення постійного струму (випрямлячі або перетворювачі), що мають жорстку зовнішню характеристику, якою називають залежність напруги на затискачах джерела живлення від сили струму навантаження. Для механізованого зварювання під флюсом краще застосовувати джерела живлення змінного струму з похило спадною зовнішньою характеристикою.
Для захисту зони зварювання застосовують три групи газів: інертні(аргон, гелій), активні(вуглекислий газ, азот, водень), суміші газів інертних, активних та газів першої і другої груп між собою. Вибір захисного газу визначається хімічним складом металу, що зварюється, вимогами до зварних з’єднань, економічністю процесу та інше.
Обладнання та матеріали:
Напівавтомат КП 002.
Стальні пластини - 5 шт.
Зварювальний дріт марки Св-08Г2С та Св-08ГС.
Балон з вуглекислим газом.
Слюсарний інструмент.
Рис.2. Схема поста для механізованого зварювання:
1 – джерело живлення постійного струму; 2 – балон з газом; 3 – підігрівник газу; 4 – осушувач газу; 5 – редуктор; 6 – ротаметр; 7 – газовий клапан; 8 – електродний дріт; 9 – привід подання електродного дроту; 10 – струмоведуча втулка; 11 – сопло пальника; 12 – зварювальний виріб; 13 – апаратура управління.
Послідовність виконання роботи:
Ознайомитись з конструкцією та правилами експлуатації напівавтомата КП 002.
За довідниковими даними підібрати параметри режиму зварювання.
Встановити необхідну швидкість подачі електродного дроту.
Встановити витрати вуглекислого газу за ротаметром.
Увімкнути джерело живлення.
Наплавити декілька валиків при різній швидкості зварювання.
Провести наплавлення декількох валиків механізованим зварюванням під флюсом.
Зняти показники та виміри. Записати у таблицю1.
Оцінити якість та порівняти формування швів , отриманих різними способами зварювання.
dел, мм
Марка дроту
Iст, A
Р, Па
t, c
L, cм
Витрати СО2, л/хв
Vзв, м/год
0,8
Св-08ГС
100
8
22,3
10,5
16
17
Висновок:
Зварювання виконується у газовому середовищі діоксиду вуглецю. Серед переваг варто відмітити відсутність шлакової корки, високу якість з’єднання і можливість візуального контролю якості шва.
Недоліком механізованого зварювання плавким електродом є підвищене розбризкування розплавленого матеріалу через вплив вуглекислого газу на метал та як наслідок відкритої дуги. Тому в результаті спостерігається характерна вугристість шва з різким переходом до основного металу.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Тема: Автоматичне зварювання під флюсом.
Мета роботи:
1. Вивчити сутність автоматичного зварювання металів.
2. Ознайомитись з обладнанням для автоматичного зварювання під флюсом та правилами його експлуатації.
3. Оволодіти технологією та основними прийомами техніки автоматичного зварювання під флюсом сталей.
Теоретичні відомості
Автоматичне зварювання застосовується у масовому та серійному виробництвах на заводах будівельної індустрії при виготовленні виробів з досить довгими прямолінійними або круговими швами.
При автоматичному зварюванні збудження дуги на початку процесу, подача електрода у зону зварювання, переміщення уздовж зварюваних кромок та завершення процесу (заварювання кратера) здійснюється за допомогою спеціальних автоматичних пристроїв.
Автоматичне зварювання може виконуватись закритою або відкритою дугою. Закрита дуга використовується при електродуговому зварюванні під флюсом. При цьому способі зварювання електрична дуга горить між кінцем електродного дроту та зварюваним металом під шаром гранульованого флюсу.
Для зварювання під флюсом застосовують зварювальний дуговий автомат, який складається з 3ох основних частин: зварювальної головки, джерела живлення постійного або змінного струму, що має спадну або похило спадну зовнішню характеристику, пульта управління.
Рис. 3. Схема зварювання під флюсом
1 – електроживлення дуги; 2 – струмопідвід; 3 – подаючі родики; 4 – електродний дріт; 5 – газовий пузир; 6 – флюс; 7 – розплавлений флюс; 8 – шлакова корка; 9 – зварний шов; 10 – зварна ванна; 11 – дуга; Vпод – швидкість подачі електродного дроту; Vзв – швидкість зварювання; h – глибина проплавлення основного металу
Рис. 4. Зварювальний трактор ТС-17-М
1 – пульт управління; 2 – касета для електродного дроту; 3 – бункер для флюсу; 4 – електродвигун; 5 – ходовий механізм; 6 – мундштук; 7 – зварювальна головка; 8 – механізм коректування.
Обладнання та матеріали:
1. Зварювальний трактор ТС-17-М з джерелом живлення.
2. Самохідний автомат АБС.
3. Стальні пластини 500х300х10.
4. Електродний дріт Св-08А.
5. Флюс АН-348А – 3-4 кг.
6. Сито для просіювання флюсу.
7. Слюсарний інструмент.
8. Совок та металева щітка.
Послідовність виконання роботи:
1. Ознайомитись з конструкцією та роботою самохідного зварювального автомата АБС та зварювального трактора ТС-17-М.
2. Провести настроювання автоматів на певну швидкість подачі електродного дроту та швидкість зварювання.
3. Підібрати значення струму зварювання відповідно до встановленої швидкості подачі електродного дроту.
4. Виконати зварювання згідно із вибраним режимом та оцінити якість формування швів.
5. Записати режим зварювання конкретних зразків та зробити висновки.
dел, мм
Марка дроту
Iст, A
U, В
t, c
l, cм
Марка флюсу
Vзв, м/год
2
Св-08
250
50
30
15
АН-348А
18
Висновок:
Зварювання під флюсом дозволяє підвищити продуктивність зварювання при збільшенні якості зварного з’єднання (дуга у повній ізоляції від повітря). Втрати тепла у навколишнє середовище мінімальні, завдяки охолодженню флюсом, витрати якого приблизно рівні втратам основного металу.
Для отримання високої якості шва потрібно дотримуватись високої точності розмірів оброблення кромок та рівномірного зазору між ними.
Головним недоліком такого способу є обмеженість положення металу при зварюванні – горизонтальне і відхилення допускається лише до 15о. А також потрібно ретельно збивати крайки, щоб розплавлений метал не витікав.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
Тема: Контактне стикове зварювання
Мета роботи:
Вивчити основні теоретичні положення стикового зварювання металів.
Ознайомитись з обладнанням для стикового зварювання.
Навчитись вибирати режими та оволодіти технікою виконання стикового зварювання сталей.
Теоретичні відомості
Контактним зварюванням називають утворення нероз’ємних монолітних з’єднань металів нагріванням електричним струмом зварюваних поверхонь до розплавлення або пластичного стану з наступною пластичною деформацією зони з’єднання. Температура нагріву ділянок, що прилягають до зони з’єднання, повинна забезпечувати необхідну пластичну деформацію сталей. Під час цієї деформації відбувається утворення фізичного контакту по всій поверхні та усунення оксидів, забруднень із зони контакту. Розрізняють три основні види контактного зварювання: стикове, точкове та шовне.
Для нагріву деталей при контактному зварюванні використовують джоулеве тепло, тобто тепло, що виділяється у деталях при проходженні електричного струму.
Корисним для зварювання є тепло, що виділяється в основному металі, та тепло, що виділяється в зоні контакту між деталями.
Контактне стикове зварювання виконується на спеціальних стикових машинах, що під час роботи виконують такі функції:
створюють зусилля осадження
підводять струм від джерела живлення до зварювального виробу
керують послідовністю операцій під час зварювання
Обладнання та матеріали:
Стикова машина МСР-75.
Стрижні з маловуглецевої сталі діаметром 10 мм та довжиною 120-150 мм.
Слюсарний інструмент.
Послідовність виконання роботи:
Ознайомитися з конструкцією та роботою стикової машини.
При вимкненому струмі зварювання випробовувати роботу та взаємодію всіх вузлів машини.
Підібрати режим стикового зварювання опором та провести зварювання зразків.
Підібрати режим стикового зварювання перервним оплавленням зразків та провести їх зварювання.
Порівняти зварні з’єднання, отримані різними способами стикового зварювання та оцінити їх якість.
Записати режими зварювання конкретних зразків та зробити висновки.
Рис. 5 .Схема контактного стикового зварювання
Опором Оплавленням
Висновок:
Стикове зварювання проводиться двома способами: опором та оплавленням. При стиковому зварюванні опором зона з’єднання підігрівається до температури плавлення металу. Тоді дається тиск осадження. При зварюванні оплавленням торці оплавляють, після чого дають осадження.
Для максимально якісного зєднання потрібно встановити деталі так, щоб їхні осі співпадали, а час зварювання був оптимальним (момент між недогрівом і перегрівом металу).
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6
Тема: Контактне точкове та шовне з’єднання
Мета роботи:
Вивчити основні теоретичні положення точкового та шовного зварювання металів.
Ознайомитись з конструкцією обладнання для точкового та шовного зварювання.
Навитись вибирати режими точкового зварювання сталей.
Оволодіти технікою виконання точкового та шовного зварювання сталей.
Теоретичні відомості
При контактному точковому зварюванні з’єднання утворюється при стисканні переважно листових деталей між торцями електродів, що здійснюють струмовідвід та передачу зусилля. З’єднання деталей відбувається в окремих місцях, які називають точками.
Розміри та структура точки, які визначають міцність з’єднання, залежать від форми та розмірів контактної поверхні електродів, сили струму зварювання, часу його походження через заготовки, зусилля стиску та стану поверхні заготовок. Якісна точка характеризується наявністю спільного для обох заготовок литого ядра певних розмірів.
Машини для точкового та шовного зварювання повинні забезпечувати стискання деталей з певним зусиллям та підвід до них струму зварювання.
Точкова машина МТ-1215 складається з таких основних вузлів, агрегатів та систем: корпусу, зварювального трансформатора з перемикачем ступенів, тиристорного контактора, регулятора циклу зварювання, вторинного контура та пневмоприводу зварювального зусилля.
Обладнання та матеріали:
Точкова машина МТ-1215.
Стальні пластини для зварювання розміром 150х25х2.
Слюсарний інструмент.
Послідовність виконання роботи:
Ознайомитись з конструкцією та роботою точкової машини.
За довідниковими даними вибрати необхідні параметри режиму зварювання дослідних зразків.
Разом з викладачем перевірити справність машини та налагодити її на вибраний режим.
Виконати пробне зварювання та оцінити якість зєднання.
Виконати зварювання серії зразків, змінюючи один з параметрів та оцінити їх вплив на зварювання.
Записати режими зварювання конкретних зразків та зробити висновки.
Ознайомитись з конструкцією та роботою шовної машини.
Перевірити разом з викладачем справність машини та настроїти її на необхідний режим зварювання.
Виконати шовне зварювання стальних зразків та оцінити якість зварного зєднання.
Рис. 6. Схема точкового та шовного зварювання
1 – лите ядро точки; 2 – лита зона шва; dm – діаметр литого ядра зварної точки; dK – діаметр зварної точки
Висновок:
Основними параметрами режиму точкового зварювання є струм, тривалість дії, імпульсу струму, зусилля стискання та діаметра плоскої контактної поверхні електродів. Для маловуглецевої сталі завдовжки до 4 мм, що застосовують для виготовлення будівельних конструкцій, використовують жорсткий режим зварювання, а при товщині більше 4 мм – м’який режим. Точкове зварювання застосовують для зварювання листових заготовок однакової або різної товщини стрижнів.
Для шовного зварювання застосовують дискові електроди діаметром 40…400 мм. Неперервне зварювання досить нестійке через зростання перегріву металу, з чого можна зробити висновок, що перервне шовне зварювання є кращим.
При точковому зварюванні збільшення величини струму призводить до збільшення діаметру зварюваної точки, а при зварюванні неочищених елементів з’єднання не формується (не відбувається проходження електричного імпульсу).
Недоліком є обмеження на товщину зварних деталей.