Разработка технологического процесса получения в единичном производстве сварки ящика для хранения стружки

Вятская Государственная Сельскохозяйственная

академия 

Инженерный  факультет 
 

Кафедра конструкционных материалов 
 
 
 
 
 

Домашнее  задание № 2 

«Разработка технологического процесса получения  в единичном производстве сварки ящика для хранения стружки» 
 
 
 
 
 
 
 

     Студент                                                                           
 

     Группа:  

      Руководитель  
 
 
 
 
 
 
 

Киров 200 
 
 

Классификация и сущность дуговой  сварки 

     Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при котором нагрев свариваемых кромок осуществляется тепловой электрической дуги. Дуговая сварка классифицируется по следующим основным признакам: по виду электрода (плавящимся или неплавящимся электродом), по виду дуги (свободной или сжатой дугой), по характеру воздействия дуги на основной металл (дугой прямого или косвенного действия, трёхфазной дуговой). Плавящиеся электроды подразделяются на штучные, проволочные и ленточные. Они применяются как сплошного сечения, так и порошковые. Неплавящиеся электроды применяются: вольфрамовые, угольные и графитовые.

     Дуговую сварку производят постоянным током  прямой и обратной полярности, переменным током как промышленной, так и  повышенной частот и пульсирующим током. При этом сварка может быть выполнена как одно-, двух- и многодуговая (с раздельным питанием каждой дуги), так и одно-, двух- и многоэлектродная (с общим подводом сварочного тока).

     В промышленности и строительстве  получили наибольшее применение следующие  основные разновидности дуговой  сварки.

     Ручная  дуговая сварка производится двумя способами: неплавящимся и плавящимся электродом. По первому способу (рис. 1) свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение, между неплавящимся (угольным или графитовым) электродом и изделием возбуждают электрическую дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления и образуют ванну расплавленного металла, который после затвердевания превращается в сварной шов. Этот способ используется иногда при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твёрдых сплавов.

      Второй  способ сварки (рис. 1) выполняемой плавящимся электродом, является основным при ручной дуговой сварке. Электрическая дуга возбуждается между металлическим (плавящимся) электродом и свариваемыми кромками изделия. Теплота дуги расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует сварной шов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1- сварка плавящимся металлическим электродом

     Автоматическая  сварка под флюсом (рис. 2) – это дуговая сварка, в которой механизированы основные движения (на рис. показаны стрелками), выполняемые сварщиком при ручной сварке – подача электрода 1 в зону дуги 2 и перемещение его вдоль свариваемых кромок изделия 7. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производится сварщиком вручную. Жидкий металл сварочной ванны 5 защищают от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком 4, образованным от плавления флюса 3, подаваемого в зону дуги. После затвердевания металла сварочной ванны образуется сварной шов 6. Хорошее качество швов и высокая производительность обеспечили автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом широкое применение. 
 
 
 

     

 
 
 

     Рисунок 2-автоматическая сварка под флюсом

           Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счёт металла расплавляемых кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный металл. Во втором подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании сварного шва. Расплавленный металл защищают от окисления и азотирования струёй защитного газа оттесняющей атмосферный воздух из зоны дуги. 
 
 
 
 

     Электрическая сварочная дуга 

     Электрическая сварочная дуга представляет собой устойчивый длительный электрический разряд в газовой среде между твёрдыми или жидкими электродами при высокой плотности тока, сопровождающийся выделением большого количества теплоты. Электрический разряд в газе есть электрический ток, проходящий через газовую среду благодаря наличию в ней свободных электронов, а также отрицательных и положительных ионов, способных перемещаться между электродами под действием приложенного электрического поля (разности потенциалов между электродами).

     В начальный момент для возбуждения  дуги необходимо несколько большее  напряжение, чем при её последующем  горении. Это объясняется тем, что  при возбуждении дуги воздушный  зазор недостаточно нагрет, степень  ионизации невысокая и необходимо напряжение, способное сообщить свободным электронам такую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация. Увеличение концентрации свободных электронов в объёме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение падает до значения, необходимого для устойчивого горения дуги.

     Длина дуги – это расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной  ванны. «Короткой» называют дугу длиной 2…4 мм. Длина «нормальной» дуги – 4…6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют «длинной».

     Оптимальный режим сварки обеспечивается при  короткой дуге. При длинной дуге процесс протекает неравномерно, дуга горит неустойчиво, металл, проходя  через дуговой промежуток, больше окисляется и азотируется, увеличиваются угар и разбрызгивание металла.  
 

     Сварочные аппараты 

     Сварочные аппараты переменного  тока, применяемые на заводах и строительно-монтажных площадках, подразделяются на четыре основные группы: сварочные аппараты с отдельным дросселем; сварочные аппараты со встроенным дросселем; сварочные аппараты с подвижным магнитным шунтом; сварочные аппараты с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной обмоткой. Они отличаются по конструкции и по электрической схеме. Сварочные аппараты состоят из понижающего трансформатора и устройства – дросселя, подвижного магнитного шунта, подвижной обмотки – для создания падающей внешней характеристики и регулирования сварочного тока. Трансформатор обеспечивает питание дуги переменным током напряжением 60…70 В.

     Сварочные аппараты с отдельным  дросселем – это сварочные трансформаторы типа СТЭ. Трансформаторы СТЭ-24-У и СТЭ-34-У не сложны по устройству и безопасны в работе и поэтому их широко применяют при ручной дуговой сварке.

     Сварочные аппараты со встроенным дросселем – это сварочные аппараты ТСД, применяемые главным образом при автоматической сварке, имеют дистанционное управление регулирование сварочного тока.

     Сварочные аппараты с увеличенным  магнитным рассеянием и подвижным магнитным шунтом – это аппараты типа СТШ (СТШ-250, СТШ-300, СТШ-500, СТШ-500-80), имеющие магнитный шунт, состоящий из двух половин, которые могут сдвигаться и раздвигаться.

     Сварочные выпрямители  получили большое распространение. Основные их преимущества следующие: высокий к.п.д. и относительно небольшие потери холостого хода; высокие динамические свойства при меньшей электромагнитной индукции; отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе; равномерность нагрузки фаз; небольшая масса; возможность замены медных проводов алюминиевыми. По основным технико-экономическим показателям сварочные выпрямители являются более прогрессивными, чем, например, сварочные преобразователи.

Выпрямители марок  ВС-300, ВС-500, ВСС-300-3, ВД-102 и ВЖ-2М наиболее применимы в производстве. 

Принадлежности  и инструмент 

     Электродержатели служат для зажима электрода и подвода к нему сварочного тока. Они должны прочно удерживать электрод, обеспечивать удобное и прочное закрепление сварочного кабеля, а также быстрое удаление огарка и закладку нового электрода. Электродержатели бывают следующих типов: ЭД-12, ЭД-20, ЭД-25, ЭД-31, ЭД-40, Эд-50.

     Щитки, маски или шлемы служат для защиты глаз и лица сварщика от излучения сварочной дуги и брызг металла. В них имеется смотровое отверстие, в которое вставляют свето-фильтр, задерживающий инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и снижающий яркость световых лучей дуги. Снаружи светофильтр защищён от брызг металла простым прозрачным стеклом.

     Металлические щётки (ручные и с электроприводом) для зачистки, разделки швов и очистки сварных швов от шлака.

     Молоток, зубило, крепёжный инструмент.

     Набор шаблонов для контроля размеров швов.

     Стальные  клейма для клеймения сварных швов. 

     Сварные соединения и швы 

     ГОСТ 5264-80 устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железо-никелевой и никелевой  основах, выполняемых ручной дуговой сваркой металлическим электродом при толщине свариваемого металла до 175 мм. Установлены следующие типы соединений: стыковое – условное обозначение С, нахлёсточные – Н, тавровые – Т и угловые – У.

     В нашем случае, для заварки бака стиральной машины будет использоваться стыковое соеденение.

     Стыковые  соединения (рис. 3) – самые типичные сварные соединения, в которых торцы или кромки соединяемых деталей располагаются так, что поверхность одной детали является продолжением поверхности другой детали. Стыковые соединения без скоса свариваемых кромок применяют при соединении листов толщиной до 12 мм. Кромки листов срезают под прямым углом к плоскости листа и при сварке располагают с зазором 1…2 мм. Листы толщиной до 4 мм сваривают односторонним швом, 2…12мм – двусторонним швом. Стыковые соединения с V-образной разделкой кромок применяют при сварке металла толщиной 3…60 мм. При этом разделка кромок может быть одно- и двусторонней. Для толщин металла 15…100 мм применяют V-образную разделку шва с криволинейным скосом одной или обеих кромок. Стыковые соединения с Х- и К- образной разделкой кромок применяют при сварке металла толщиной 8…175 мм. При этом расход электродного металла, а отсюда и электроэнергии почти вдвое меньше, чем при V-образной разделке кромок. Кроме того, такая разделка обеспечивает меньшую величину деформаций после сварки. При V- и Х-образной разделках кромки притупляют, чтобы предотвратить прожог металла при сварке. 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 3.-стыковое соединение 
 

     Выбор режима сварки и техника 

     выполнения шва 

      Для выполнения сварного шва прежде всего  определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установленные размеры и форму при минимальных затратах материалов, электроэнергии и труда.

      Режимом сварки называется совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и сварочный ток, скорость перемещения электрода вдоль шва и др. Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и значение сварочного тока. Остальные параметры выбирают в зависимости от марки электрода, положения свариваемого шва в пространстве, вида оборудования и др. Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемых кромок, вида сварного соединения и размеров шва. Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых кромок. 

 

     При выполнении угловых и тавровых соединений принимают во внимание значение катета шва: при катете 3…5 мм сваривают  электродами диаметром 4…5 мм. При  многопроходной сварке швов стыковых соединений первый проход выполняют  электродом диаметром не более 4 мм; это необходимо для хорошего провара корня шва в глубине разделки.

     По  выбранному диаметру электрода устанавливают  значение сварочного тока. Обычно для  каждой марки электродов значение тока указано на заводской этикетке, но можно также определить его по формулам: I=(40…50) d при d=4…6 мм;

                     I=(20+6d)d при d<4 мм и d>6 мм,