Реферат: Технология автоматической сварки стали 18Г2АФпс автоматической сваркой под слоем флюса

3) Площадь поперечного сечения наплавленного шва вычисляется по формуле:

н = B*(a + h), см²

где В - ширина наплавленного шва, мм;

а - толщина наплавленного шва, мм;- высота наплавленного шва, мм.

н = *20*(4+20) = 240 мм2 = 2,4 см²;

) Скорость сваривания вычисляется по формуле:

св =  , м/час

где  - коэффициент наплавления =16 г/(А*час);

 - сила сварочного тока, А;

 - плотность металла, г/см³;

 - площадь поперечного сечения наплавленного шва, см².

св =  = 13,6 см/час =0,13 м/час;

Количество флюса, который расходуется при сварке, равно количеству наплавленного металла.

) Масса наплавленного металла вычисляется по формуле:

= *L*p, г

где GHM - масса наплавленного металла на всё изделие, г;

 - площадь поперечного сечения наплавленного шва, см²;- длина сварных швов на всё изделие, см;

 - плотность металла, г/см³;= 300, см

= 2,4*300*7,8 = 5616, г

6) Определяем расход сварочной проволоки

пр= GHM *(1+ψ),

где GHM -масса наплавленного метала, гр;

ψ - коэффициент потерь (ψ=0,5).

Gпр=5616*(1+0,5)=8424г=8,42 кг;

) Значение напряжения на дуге при использовании самых распространенных марок электродов составляет в среднем 25-28 В.д = 28 B

) Время сварки вычисляется по формуле:

св = , час

где GHM - масса наплавленного металла на всё изделие, г;

 - коэффициент наплавления, г/(А*час);

 - сила сварочного тока, А.

св =  = 0,21 часа

) Количество электроэнергии, которая используется при сварке изделия, вычисляется по формуле:

= Iсв*Uд*tсв, (Вт*час)

где  - сила сварочного тока, А;д - напряжения на дуге, B.св - время сварки, час.

= 1600*28*0,21 = 9408 Вт*час

. Термообработка сварных соединений из стали 18Г2АФпс

Соединения из низколегированных сталей обладают высокой стойкостью против холодных трещин. Однако при сварке ряда сталей в особенности с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов необходимо учитывать опасность их возникновения в зоне термического влияния. Для их предотвращения предварительно подогревают начальный участок шва или участки с повышенной жесткостью, а также ограничивают время между окончанием сварки и термообработкой (кроме изделий из сталей 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС).

Меры предосторожности против образования трещин необходимо усиливать при сварке в зимнее время, когда скорость охлаждения соединения возрастает. В этих случаях приходится еще более ограничивать время до термообработки соединений и предусматривать эту меру, так же как и предварительный подогрев, для менее жестких конструкций и менее легированных сталей. Поскольку зарождению и развитию холодных трещин способствуют дефекты в швах, рекомендуется сразу после окончания сварки их удалять.

Термообработка сварных конструкций из стали 18Г2АФпс (и подобных): при электрошлаковой сварке многих низколегированных сталей, в особенности большой толщины, последствия перегрева могут быть устранены только высокотемпературной термообработкой.

Нормализация наиболее часто применяется для повышения свойств соединений в отдельных узлах либо в конструкциях сравнительно небольших размеров или повышенной жесткости. Нередко низколегированные стали поставляются в горячекатаном состоянии, и нормализация сварных узлов служит одновременно нескольким целям: обеспечению требуемых свойств основного металла, повышению стойкости сварных соединений против хрупкого разрушения и нагреву металла для обработки давлением (например, для калибровки цилиндрических обечаек с продольными швами или штамповки и гибки сварных днищ).

В остальных случаях применение нормализации сопряжено со значительными затратами на оснащение предприятий мощными высокотемпературными печами, с увеличением сроков и стоимости изготовления конструкций.

Для многих же конструкций печная нормализация вообще неприменима вследствие их деформации в процессе высокотемпературного нагрева. Примером могут служить цилиндрические конструкции, в которых недопустимые деформации в процессе нормализации возникают при соотношении толщины стенки к диаметру, равном 1/15 и менее. Это означает, что при толщине металла, например 50 мм, цилиндрический сосуд можно нормализовать только в том случае, если его диаметр не превышает 900 мм. Однако на практике такие конструкции имеют значительно большие размеры.

С учетом этих обстоятельств развиваются или уже находят применение термообработка при более низких, чем нормализация, температурах (в межкритическом интервале) и местная нормализация конструкций. Местная нормализация сварных соединений возможна с использованием индукционного или газового нагревов. Успешному ее применению способствует то обстоятельство, что перекристаллизация и повышение до требуемого уровня ударной вязкости металла различных участков соединений из многих низколегированных сталей происходят уже при кратковременном нагреве до температур нормализации. Вследствие этого местная нормализация может сопутствовать сварке. Индуктор или горелки в этом случае устанавливают ниже зоны сварки и термообработку соединения осуществляют со скоростью сварки. Однако большее применение находит местная нормализация как самостоятельная операция. Нагрев при этом может быть одно- или двусторонним, последовательным или одновременным по всей длине шва. Температурный интервал нормализации для соединений из низколегированных сталей составляет 1173-1273 К (900-1000°С), время выдержки 30 мин, перепад температур по толщине металла обычно не более 40 К (40°С). Максимальная толщина металла при двустороннем нагреве 160 мм, при одностороннем 80 мм. Местная нормализация вызывает перераспределение напряжений в конструкциях. Поэтому для обеспечения их высокой работоспособности необходим последующий общий высокий отпуск для снятия напряжений.

Термообработку в межкритическом интервале температур Ас1-Ас3, как и печную нормализацию, можно применять только для конструкций повышенной жесткости. Однако вследствие более низких, чем при нормализации, температур нагрева (на 150 - 200 К) она уменьшает опасность возникновения в конструкциях недопустимых деформаций и во многих случаях может быть выполнена в печах, предназначенных для отпуска.

Наиболее часто в строительстве применяют высокий отпуск для углеродистых и легированных сталей с целью снижения сварочных напряжений и улучшения структуры. При этом обязательна небольшая скорость охлаждения после выдержки (300-400°С/ч) в интервале от температуры выдержки до 300°С, после чего охлаждение на спокойном воздухе.

Термический отдых применяют для сварных соединений из низколегированной стали, имеющую склонность к образованию трещин вследствие выделения растворенного водорода, диффундирующего из шва в зону термического влияния. Нагрев производят до 250-300°С и выдерживают несколько часов.

Стабилизирующий отжиг применяют для тех же сталей с целью снижения сварочных напряжений на 70-80%, обеспечения стабильной структуры и предупреждения появления коррозионных трещин.

Улучшение относится к полной термической обработке и производится в стационарных термических печах. Оно снижает остаточные сварочные напряжения и полностью восстанавливает структуру и свойства металла, изменившиеся от сварки.

Для термической обработки применяют несколько способов нагрева: в стационарных термических печах; радиационный (электросопротивлением и газопламенный), индукционный; термохимический и смешанный (электросопротивлением и индукционный токами промышленной частоты).

. Методы контроля качества сварных швов

В процессе образования сварного соединения в металле шва в зоне термического влияния могут возникать дефекты, т.е. отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности, точности, а также ухудшению внешнего вида изделия.

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры. К внутренним - скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; внутренними - поры, включения флюса, трещины и др.

Качество сварных и паяных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных или паяных соединений.

К неразрушающим методам контроля качества сварных соединений относят внешний осмотр, контроль на непроницаемость (или герметичность) конструкций, контроль для обнаружения дефектов, выходящих на поверхность, контроль скрытых и внутренних дефектов.

Сварные конструкции контролируют на всех этапах их изготовления. Кроме того, систематически проверяют приспособления и оборудование. При предварительном контроле подвергаются проверке основные и вспомогательные материалы, устанавливается их соответствие чертежу и техническим условиям.

Наиболее ответственным моментом является текущий контроль выполнения сварки. Организация контроля сварочных работ может производиться в двух направлениях: контролируют сами процессы сварки либо полученные изделия.

Внешним осмотром сварных швов выявляют наружные дефекты: непровары, наплывы, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т.п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз.

Обмеры сварных швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое - увеличивает внутренние напряжения и деформации. Размеры сечения готового шва проверяют по его параметрам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту, размер выпуклости со стороны корня шва, в угловом - измеряют катет. Замеренные параметры должны соответствовать ТУ или ГОСТам. Размеры сварных швов контролируют обычно измерительными инструментами или специальными шаблонами.

Внешний осмотр и обмеры сварных швов не дают возможности окончательно судить о качестве сварки. Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить их сомнительные участки, которые могут быть проверены более точными способами.

Контроль непроницаемости сварных швов и соединений. Сварные швы и соединения ряда изделий и сооружений должны отвечать требованиям непроницаемости (герметичности) для различных жидкостей и газов. Учитывая это, во многих сварных конструкциях (емкости, трубопроводы, химическая аппаратура и т.д.) сварные швы подвергают контролю на непроницаемость. Этот вид контроля производится после окончания монтажа или изготовления конструкции. Дефекты, выявленные внешним осмотром, устраняются до начала испытаний. Непроницаемость сварных швов контролируют следующими методами: капиллярным (керосином), химическим (аммиаком), пузырьковым (воздушным или гидравлическим давлением), вакуумированием или газоэлектрическими течеискателями.

Контроль керосином основан на физическом явлении капиллярности, которое заключается в способности керосина подниматься по капиллярным ходам - сквозным порам и трещинам. В процессе испытания сварные швы покрываются водным раствором мела с той стороны, которая более доступна для осмотра и выявления дефектов. После высушивания окрашенной поверхности с обратной стороны шов обильно смачивают керосином. Неплотности швов выявляют по наличию на меловом покрытии следов проникшего керосина. Появление отдельных пятен указывает на поры и свищи, полос - сквозных трещин и непроваров в шве. Благодаря высокой проникающей способности керосина обнаруживаются дефекты с поперечным размером 0,1 мм и менее.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластинки-щупа (пьезокристалла) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластинкой-щупом, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрический сигнал.

Эти колебания после их усиления подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа, которые свидетельствуют о наличии дефектов. По характеру импульсов судят о протяженности дефектов и глубине их залегания. Ультразвуковой контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления и предварительной обработки поверхности шва.

6. Техника безопасности при дуговой сварке

При выполнении работ по дуговой сварке на человека воздействуют вредные газы и испарения, облучение сварочной дугой, опасность поражения электрическим током.

При работе с электрической дугой возникают летучие соединения (сварочная пыль). В состав такой пыли входят оксиды марганца, кремния, железа, хрома, фтористых соединений. Первое место среди них по вредному воздействию занимают хром и марганец. Кроме всего перечисленного воздух при сварке загрязняется оксидами азота, углерода, фтористым водородом. Наряду с кратковременным отравлением, которое проявляется в виде головокружения, головной боли, тошноты, рвоты, слабости, отравляющие вещества могут откладываться в тканях организма человека вызывать хронические заболевания.

Больше всего воздух загрязняется при работе с покрытыми электродами. Меньше всего выделений при автоматических способах сварки.

Вредное воздействие сварочной дуги заключается в том, что она является источником светового, инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Инфракрасное излучение при длительном действии вызывает помутнение хрусталиков глаз (катаракту), что может привести к ослаблению и потере зрения, тепловое действие этих лучей вызывает ожоги кожи.

Защита органов зрения и кожи лица при дуговой сварке обеспечивается с помощью щитков, масок или специальных шлемов со светофильтрами.

Для того, чтобы защитить тело, необходимо работать в одежде из плотного брезента или аналогичного материала.

Световые лучи оказывают ослепляющее действие, так как их яркость значительно превышает допустимые нормы. Ультрафиолетовое излучение даже при кратковременном действии (в течение нескольких секунд) вызывает заболевание глаз, называемое электроофтальмией. Оно сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век. Продолжительное действие ультрафиолетового излучения приводит к ожогам кожи.

Чтобы избежать опасности поражения электрическим током необходимо соблюдать ряд условий. В общем и целом безопасность обеспечивается:

.        Надежной изоляцией, применением защитных ограждений, автоблокировками, заземлением электрооборудования и его элементов, ограничением напряжения холостого хода источников питания (генераторов постоянного тока - до 80 В, трансформаторов - до 90 В);