Курсовая работа (т): Дуговая резка металлов

Рис. 2

При дуговой резке расплавленный металл удаляется из зоны резки механическим воздействием сварочной дуги и под действием собственного веса. Этим методом можно резать низкоуглеродистые стали, легированные, цветные металлы и чугун.

Воздушно-дуговая резка представляет собой новый способ обработки металлов и объединяет два физических процесса: расплавление металла теплом электрической дуги и выдувание жидкого металла струей сжатого воздуха. Окисление металла при этом происходит лишь как попутное явление, не влияющее на процесс резки.

Количество выплавленного металла зависит от количества тепла, подведенного электрической дугой, от теплоемкости и теплопроводности металла. Воздушно-дуговым способом можно резать углеродистую, легированную, высоколегированную сталь, чугун, бронзу, латунь, алюминий и его сплавы.

При правильном ведении процесса расплавленный металл полностью удаляется и поверхность основного металла, вследствие кратковременности воздействия нагрева, не изменяет своего состава. Воздушно-дуговая резка применяется при поверхностной обработке металла для выплавки дефектных участков корня сварных швов, срезки заклепок, разделки трещин, выплавки пороков в отливках, для V-образных подготовок кромок под сварку, для пробивки отверстий для соединительных скоб, заклепок и др.

Преимущество воздушно-дуговой резки - ее экономичность, возможность использования недефицитных материалов, простота оборудования.

Воздушно-дуговая резка наиболее производительна при использовании постоянного тока обратной полярности, а при резке цветных металлов - прямой полярности.

При дуге прямой полярности под действием высокой температуры катод эмитирует электроны, получающие ускорение в катодной зоне и, тем самым, увеличивающие свою кинетическую энергию. Анод получает от столба дуги энергию в виде потока электронов и в виде теплового излучения. Эта энергия и энергия, выделяемая током за счет сопротивления раскаленного анода, расходуется на плавление металла на широком участке.

Рис. 3. Схема ванны расплавленного металла при горении дуги на прямой (а) и обратной полярности (б)

При этом образуется чашеобразное углубление, по которому растекается расплавленный металл (рис. а), удаление которого затруднено. Производительность резко падает.

При дуге обратной полярности расплавленный металл образует форму конического выступа (рис. б), который обусловлен тем, что движение потока электронов, направленное от катода к аноду (в данном случае от изделия), как бы центрирует массу расплавленного металла, стремясь увлечь металл в своем движении. Металл, расплавленный дугой обратной полярности, более подвижен и текуч. Струя воздуха легко удаляет жидкий металл.

5. Разделительная дуговая резка металла

При разделительной резке металла изделие устанавливают в положение, в котором наиболее благоприятны условия для вытекания расплавленного металла из места реза. При вертикальных резах резку металла ведут сверху вниз, для того чтобы выплавляемый металл не засорял выполненный разрез. Для отклонения дуги магнитным дутьем в направлении реза второй сварочный кабель присоединяют сверху у начала разреза. Разделительную резку металла начинают с кромки или с середины листа. В последнем случае вначале прорезают отверстие. Затем, наклонив электрод так, чтобы кратер был расположен на торцовой кромке реза, оплавляют ее. Если толщина разрезаемого металла меньше диаметра электрода, последний располагают перпендикулярно поверхности и просто перемещают вдоль линии реза без дополнительных колебаний.

6. Поверхностная дуговая резка металла

При поверхностной резке металла электрод наклоняют к поверхности под углом 5-20° и перемещают, частично погружая его конец в образовавшуюся полость. Широкие канавки выплавляют с поперечными колебаниями электрода в вертикальном положении. Глубина канавки зависит от скорости перемещения дуги и наклона электрода. Глубокие канавки выполняют за несколько проходов. Для прорезания дугой круглых отверстий различного размера электрод устанавливают перпендикулярно к поверхности и возбуждают дугу возможно большей длины.

7. Подводная дуговая резка металлов

Подводную дуговую резку производят так же, как и резку на воздухе. Электроды, применяемые при подводной резке, необходимо покрывать водонепроницаемой обмазкой толщиной около 1 мм. Сила тока, применяемого при подводной резке, должна быть на 20-25% больше, чем при резке на воздухе. Для подводной резки применяют угольные и металлические электроды с дополнительной подачей в дугу режущего кислорода.

8. Вырезка отверстий в металле

Для вырезки больших отверстий вначале прорезают маленькое отверстие, несколько отступя внутрь от края реза, а затем рез продолжают, выводя его на края основного отверстия. Особое внимание при дуговой резке металла следует обращать на предохранение от брызг и капель металла и шлака, которые могут вызвать ожоги и загорания.

2.3 Основные рабочие инструменты используемые при резке металла

Основным рабочим инструментом является резак. Резаки, в зависимости от назначения и метода подачи воздуха, можно разделить на следующие группы:

резак с обтекаемой подачей воздуха;

резак с боковой подачей воздуха;

резак с двухсторонней подачей воздуха;

универсальный держатель-резак;

резак специального назначения.

Резаком с обтекаемой подачей воздуха можно производить резку в любом направлении: справа налево, слева направо, от себя, на себя. Недостатком резака с обтекаемой подачей воздуха является круговое обдувание электрода воздухом, что вызывает большой расход воздуха.

Резку резаком с боковой подачей воздуха ведут в одном направлении (обычно справа налево), а воздух подается параллельно электроду сзади.

Резак с двусторонней подачей воздуха перемещают при операции справа налево и слева направо. Воздух подается и перед электродом и за ним.

Универсальные держатели употребляются не только для резки, но и для сварки металлов металлическим электродом.

Резаки специального назначения снимают большие поверхности металла за один проход.

Производительность воздушно-дуговой резки прямо пропорциональна силе тока, т.е. целесообразно применять мощные сварочные генераторы. Рекомендуемые значения тока в зависимости от диаметра электрода приведены ниже:

Питание резака сжатым воздухом производится от цеховой сети под давлением 4-6 ати или от сети индивидуального компрессора. Если давление больше, обрывается дуга, а если меньше - слабо выдувается металл.

Рис. 4. Схема воздушно-дуговой строжки: 1 - электрод, 2 - резак, 3 - воздушная струя, 4 - канавка

Вылет электрода не должен превышать 100 мм. При работе электрод «обгорает» и периодически должен выдвигаться на ту же величину. Воздушный вентиль открывают до начала резки. Возбуждение дуги производится при поступлении воздуха. Выплавка металла начинается немедленно с появлением дуги, поэтому дугу надо возбуждать в намеченной точке реза. Во всех случаях электрод устанавливается с наклоном 35-40 град. к поверхности металла.

При использовании электрододержателей с боковой подачей воздуха (рис. 4. Схема воздушно-дуговой строжки) воздушные отверстия должны быть внизу, но отношению к рабочему концу угольного электрода в призме электрододержателя. Движение резака производится в направлении конца электрода.

После появления дуги резак движется вперед с постоянным касанием передней кромки расплавленной ванны. Нажимать на электрод не следует, так как при нагреве электрод становится непрочным - может легко сломаться. Скорость перемещения принимается примерно 500-2000 мм/мин, а глубина канавки увеличивается с возрастанием силы тока, увеличением угла между электродом и металлом и с уменьшением скорости продвижения электрода.

При устойчивом ведении электрода канавка получается постоянной формы с ровной поверхностью, без брызг расплавленного металла. Если ширину канавки требуется получить больше диаметра электрода, то резка ведется с поперечными колебаниями по ширине реза.

Рис. 5. Схема разделительной воздушно-дуговой резки

При резке (рис. 5. Схема разделительной воздушно-дуговой резки) электрод располагается под углом 45-60° по отношению к изделию, причем электрод проходит через всю толщину металла. Скорость резки увеличивается с возрастанием силы тока и уменьшением толщины разрезаемого металла. Однако при равных условиях она уменьшается с увеличением диаметра электрода.

При воздушно-дуговой разделительной резке получается чистая гладкая кромка реза. Если придать электроду наклон в поперечном направлении к линии реза, то можно получить резку со скосом кромок. Особого внимания заслуживает резка этим способом нержавеющей стали толщиной до 15 мм.

Воздушно-дуговой поверхностной и разделительной резке могут подвергаться цветные металлы и их сплавы. Однако применение этого способа для разделения цветных металлов требует повышения погонной энергии ввиду более высокой теплоемкости и теплопроводности этих материалов. Кромки у этих металлов получаются неровными, окисленными и требуют последующей механической обработки. С помощью воздушно-дуговой резки можно удалить все дефекты в стальном литье: газовые и усадочные раковины, шлаковые включения, земляные засоры, трещины, рыхлости, пористости.

Чем больше площадь дефекта и глубина его залегания, тем больше требуется диаметр электрода. Этим способом можно удалять и прибыли на литых деталях, прожигать отверстия. При достаточном навыке можно получить отверстие правильной формы.

2.4 Организация рабочего места сварщика

Непрерывное совершенствование научной организации труда - одна из важнейших предпосылок ускоренного роста экономической эффективности общественного производства.

Научная организация труда (НОТ) на предприятии есть совокупность организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий, обеспечивающих наиболее целесообразное использование рабочего времени, производственных навыков и творческих способностей каждого члена коллектива, устранение тяжелого ручного труда и неблагоприятных воздействий окружающей среды на организм работающего. НОТ базируется на научно обоснованных нормах труда, новейших достижениях науки и техники. Основной задачей НОТ является всемерное сокращение затрат труда на единицу выпускаемой продукции благодаря более полному использованию новейших достижений техники, широкому обобщению и распространению передового опыта, достижение высшей производительности труда.

Внедрение научной организации труда должно осуществляться прежде всего на рабочих местах.

Рабочим местом называют закрепленный за рабочим или бригадой рабочих участок производственной площади, оснащенной в соответствии с требованиями определенного технологического процесса оборудованием, инструментом, приспособлениями и т. д.

При обслуживании рабочего места необходимо обращать внимание на определенный круг вопросов:

своевременность получения сменных заданий, нарядов, чертежей; поддержание оборудования в работоспособном состоянии;

своевременность и способы доставки на рабочее место материалов, заготовок, электродов и т. п.;

контроль качества изготовляемой на рабочем месте продукции;

поддержание на рабочем месте надлежащего порядка.

Рабочие кабины. Для защиты рабочих от излучения дуги в постоянных местах сварки устанавливают для каждого сварщика отдельную кабину размером 2X2,5 м. Стенки кабины могут быть сделаны из тонкого железа, фанеры, брезента. Фанера и брезент должны быть пропитаны огнестойким составом, например раствором алюмокалиевых квасцов. Каркас кабины изготовляют из трубы или из угловой стали. Пол в кабине должен быть из огнестойкого материала (кирпич, бетон, цемент). Стенки окрашивают в светло-серый цвет красками, хорошо поглощающими ультрафиолетовые лучи (цинковые или титановые белила, желтый крон). Освещенность кабины должна быть не менее 80-100 л к. Кабину оборудуют местной вентиляцией с воздухообменом 40 м3/ч на каждого рабочего. Вентиляционный отсос должен располагаться так, чтобы газы, выделяющиеся при сварке, проходили мимо сварщика.

Сварку деталей производят на рабочем столе. Крышку стола изготовляют из чугуна толщиной 20-25 мм. Сварочный пост оснащен генератором, выпрямителем или сварочным трансформатором.

Щитки и шлемы (маски) применяют для защиты лица сварщика от вредного действия лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла. Их изготовляют по ГОСТ 1361-69 из фибры черного матового цвета или специально обработанной фанеры. Щитки и шлемы должны иметь массу не более 0,6 кг. В щиток или шлем вставляют специальный светофильтр, удерживаемый рамкой размером 120Х 60 мм.

Нельзя пользоваться случайными цветными стеклами, так как они не могут надежно защищать глаза от невидимых лучей сварочной дуги, вызывающих хроническое заболевание глаз.

Защитные светофильтры имеют различную плотность. Наиболее темное стекло имеет марку ЭС-500 и применяется при сварке током до 500 А, среднее ЭС-300 - для сварки током до 300 А, более светлое стекло ЭС-100 - для сварки током 100 А и менее. Снаружи светофильтр защищают от брызг расплавленного металла обычным прозрачным стеклом, которое нужно 2-3 раза в месяц заменять новым.

Электрододержатели применяют для закрепления электрода и подвода к нему тока при ручной электро-дуговой сварке.

Основные параметры электрододержателей должны соответствовать указанным в ниже приведенной таблице.

Электрододержатели должны допускать возможность захвата электрода не менее чем в двух положениях: перпендикулярно и под углом не менее 115° к оси электрододержателя. Конструкция электрододержателя должна обеспечить время на смену электрода не более 4 с. Токоведущие части электрододержателей должны быть надежно изолированы от случайного соприкосновения со свариваемым изделием или руками сварщика. Сопротивление изоляции должно быть не менее 5 Мом.

Изоляция рукоятки должна выдерживать без пробоя в течение 1 мин испытательное напряжение 1500 В при частоте 50 Гц.

Превышение температуры наружной поверхности рукоятки при номинальном режиме работы не должно быть более 55° С. Поперечное сечение рукоятки на длине, охватываемой ладонью сварщика, должно вписываться в круг диаметром не более 40 мм.

Электрододержатели должны обладать достаточной механической прочностью.

Схемы некоторых конструкций электрододержателей показаны на рисунке 6.

Рис. 6

Дополнительный инструмент сварщика. Для присоединения провода к изделию применяют винтовые зажимы типа струбцин, в которые конец провода впаивают твердым припоем. Зажимы должны обеспечивать плотный контакт со свариваемым изделием.

Для зачистки швов и удаления шлака применяют проволочные щетки - ручные и с электроприводом.

Для клеймения швов, вырубки дефектных мест, удаления брызг и шлака служат клейма, зубила и молотки. Для хранения электродов при сварке на монтаже применяют брезентовые сумки длиной 300 мм, подвешиваемые к поясу сварщика. В цеховых условиях для этой цели используют стаканы, изготовленные из отрезка трубы диаметром 50-75 мм, длиной 300 мм, с приваренным донышком-подставкой.