DataLife Engine > Версия для печати > Автоматичне зварювання

Московський державний технічний університет ім Н.Е. Баумана

Калузький філія

Реферат по розділу курсу ТКМ

"Зварювальні технології"

Калуга 2008

Зміст

1. Мета роботи

2. Характеристика способу автоматичного зварювання під флюсом

2.1 Джерело енергії зварювального процесу, його енергетична характеристика. Механізм утворення зварного з'єднання

2.2 Вид та характеристика енергії, що підводиться до джерела зварювального процесу. Джерела живлення перетворювачів

2.3 Флюси. Їх визначення, характеристики, властивості

2.3.1 Керамічні неплавленние флюси

3. Автомати АДС

4. Заходи щодо усунення шкідливих факторів

Список використаної літератури

1. Мета роботи

Поглиблене вивчення способу автоматичного зварювання під флюсом.

Аналіз фізико-хімічних і механічних процесів при автоматичному зварюванні під флюсом, що роблять негативний вплив на організм людини і екологію.

Заходи щодо усунення шкідливих впливів процесу автоматичного зварювання під флюсом.

2. Характеристика способу автоматичного зварювання під флюсом

Переваги способу:

Підвищена продуктивність;

Мінімальні втрати електродного металу (не більше 2%);

Відсутність бризок;

Максимально надійний захист зони зварювання;

Мінімальна чутливість до утворення оксидів;

мелкочешуйчатая поверхня металу шва у зв'язку з високою стабільністю процесу горіння дуги;

Не потрібно захисних пристосувань від світлового випромінювання, оскільки дуга горить під шаром флюсу;

Низька швидкість охолодження металу забезпечує високі показники механічних властивостей металу шва;

Малі витрати на підготовку кадрів;

Відсутній впливу суб'єктивного фактору.

Недоліки способу:

Трудовитрати з виробництвом, зберіганням і підготовкою зварювальних флюсів;

Труднощі коректування положення дуги щодо крайок виробу, що зварюється;

Несприятливий вплив на оператора;

Немає можливості виконувати зварювання у всіх просторових положеннях без спеціального обладнання.

Області застосування:

Зварювання в цехових і монтажних умовах

Зварювання металів від 1,5 до 150 мм і більше;

Зварювання всіх металів і сплавів, різнорідних металів.

Шляхи підвищення продуктивності:

Зварювання (Наплавлення) незалежною дугою, що горить між двома електродами (до виробу струм не підводять); при великій відстані від дуги до поверхні виробу основний метал взагалі не проплавляются.

Зварювання трифазної дугою, при якій глибина проплавлення залежить від співвідношення струмів в дугах, що горять між електродами і виробом.

Зварювання різнорідними дугами. Харчування дуги між електродами і виробом здійснюється при цьому постійним струмом, а дуги між електродами - змінним струмом.

Однофазна двохелектродна наплавка, заснована на харчуванні електродів і виробу від кінців і середини вторинної обмотки зварювального трансформатора.

Наплавлення з подачею присадного дроту в дугу (до дроту струм не підводять).

Зварювання (Наплавлення) по підкладці з металу необхідного хімічного складу і виконуючу функції теплопоглинання зварювальної дуги й підвищення коефіцієнта наплавлення.

Зварювання комбінованої дугою (залежної і незалежної, палаючої між основним і додатковим електродами).

Зварювання розщепленим електродом.

Зварювання (Наплавлення) стрічковим електродом.

Зварювання багатодугові:

в загальну ванну;

в розділені ванни.

Основні переваги автоматичного зварювання під флюсом у порівнянні з ручного дугового зварюванням полягають у підвищенні продуктивності процесу зварювання До 20-25 раз, підвищенні якості зварних з'єднань та зменшенні собівартості 1 м зварного шва.

Підвищення продуктивності досягається за рахунок використання великих зварювальних струмів (до 2000 а) та безперервності процесу зварювання. Застосування голою дроту дозволяє наблизити токоподвод на мінімально можливу відстань від дуги і тим самим усунути небезпечний розігрів електрода при великих значеннях струму. Щільна флюсова захист зварювальної ванни запобігає розбризкуванню і угар розплавленого металу в умовах дії потужної дуги. Збільшення струму супроводжується збільшенням глибини проплавлення, що дозволяє зварювати метал великої товщини (до 20 мм) за один прохід без оброблення крайок.

Підвищення якості зварних швів досягається шляхом:

а) підвищення механічних властивостей наплавленого металу, завдяки надійному захисту зварювальної ванни флюсом, інтенсивному розкислення і легування внаслідок збільшення обсягу рідкого шлаку і порівняно повільному охолодженню шва під флюсом і твердої шлакової кіркою;

б) поліпшення форми і поверхні зварного шва та забезпечення сталості його розмірів по всій довжині внаслідок регулювання режиму зварювання, механізованої подачі і переміщення електрод ної дроту.

Автоматична зварювання під флюсом застосовується в серійному і масовому виробництві для виконання довгих прямолінійних і кільцевих швів на металі товщиною від 2 до 100 мм. Під флюсом зварюють вуглецеві і леговані сталі, мідь, алюміній та їх сплави. Автоматичне зварювання широко застосовується в котло-будові, суднобудуванні, виробництві зварних труб і інших галузях машинобудування та будівництва. Вона є одним з основних ланок ряду автоматичних ліній для зварки автомобільних коліс, станів для виробництва зварених прямошовних і спіральних труб.

При автоматичного дугового зварювання під флюсом використовується процес, принципово відрізняється від ручного зварювання покритими електродами. Характерні особливості автоматичного зварювання полягають в наступному:

1) зварювання ведеться непокритою електродним дротом;

2) захист дуги і зварювальної ванни здійснюється флюсом;

3) подача і переміщення електродного дроту механізована.

Зазначені особливості автоматичного зварювання забезпечують значне підвищення продуктивності процесу зварювання і більш високу якість зварних з'єднань у порівнянні з ручним зварюванням.

Дугова зварювання під флюсом проводиться автоматичними зварювальними голівками чи самохідними тракторами, переміщаються безпосередньо по виробу. Основним призначенням зварювальних автоматів є подача електродного дроту в дугу і підтримку постійного режиму зварювання протягом усього процесу. Останнє необхідно для забезпечення однакових розмірів і незмінної якості зварного шва по всій його довжині.

При протіканні реального процесу зварювання завжди мають місце випадкові тимчасово діючі причини, відхиляючі режим зварювання від нормального. Такими причинами є: електричні і магнітні обурення в стовпі дуги; порушення нормальної роботи механізму подачі дроту; нерівності на поверхні зварюваного металу і т.п. Всі ці причини найчастіше призводять до зміни довжини і напруги дуги.

За принципом регулювання режиму горіння дуги розрізняють два види автоматів і зварювальних головок:

1) з постійною швидкістю подачі дроту, що використовують процес саморегулювання довжини і напруги дуги;

2) з регульованою швидкістю подачі дроту під час зварювання, залежною від змін напруги дуги.

2.2 Вид та характеристика енергії, що підводиться до джерелу зварювального процесу. Джерела живлення перетворювачів

Саморегулювання дуги засноване на тому, що зміна, напруги і струму дуги супроводжуються такою зміною швидкості плавлення дроту, яке в кінцевому рахунку призв...одить до відновлення довжини дуги і первісного режиму зварювання. Процес саморегулювання дуги для випадку, коли відхилення режиму пов'язане з нерівностями на поверхні зварюваного металу, ілюструється рис. 200. За відсутності саморегулювання

(рис. 200, а) і постійної подачі дроту траєкторія руху її розплавляється торця буде прямий 1. При проходженні електрода 2 над опуклістю або западиною на поверхні металу 3 дуга відповідно коротшає або подовжується, що призводить до зміни режиму зварювання і погіршення "якості зварного шва аж до утворення прожогов або непроварів металу. При саморегулюванні вкорочення дуги веде до зменшення напруги дуги і збільшенню зварювального струму згідно з ходом зовнішньої характеристики джерела (рис. 200, б, точка | |). Із збільшенням струму зростає швидкість плавлення дроту, що рівносильно більш інтенсивному оплавлению торця електрода і відновленню укороченою дуги до нормальної довжини, а отже, і первісного режиму зварювання (рис. 200, б, точка |).

При подовженні дуги зміна всіх параметрів проходить у зворотному напрямку (рис. 200, б, точка | | |). Якщо процес саморегулювання протікає з великою швидкістю, то торець плавким електродним дроту має траєкторію 4, еквідистантно поверхні зварюваного металу, а режим зварювання залишається постійним (рис. 200, в). Безсумнівно, саморегулювання дуги ефективно тільки при відхиленні поверхні зварюваного металу від площини у визначених межах.

Умовою протікання процесу саморегулювання зі швидкістю, яка забезпечує практичне сталість режиму зварювання, є застосування щільності зварювального струму вище певної межі (приблизно 50 - 100 а/мм г ). При щільності струму нижче цієї межі процес саморегулювання сповільнюється і відновлення режиму при його випадкових відхиленнях затримується. У цьому випадку застосовується штучне регулювання швидкості подачі дроту.

2.3 Флюси. Їх визначення, характеристики, властивості

Результати зварювання під флюсом сильно залежать від властивостей і якості флюсу. До флюсів для автоматичного дугового зварювання пред'являються численні і різноманітні вимоги. Флюс повинен забезпечувати хороше формування наплавленого металу і зварного шва при високій продуктивності зварювання, належні хімічний склад, структуру і високу міцність наплавленого металу. У наплавленому металі не повинно утворюватися пір і в особливості тріщин, стійкість дуги повинна бути достатньою, жужільна кірка повинна легко віддалятися з поверхні шва по закінченні зварювання.

При плавленні флюсу не повинні виділятися у великій кількості шкідливі гази і дим, особливо при зварюванні в тісних приміщеннях, всередині котлів та резервуарів і т.п. Флюс не повинен бути занадто гігроскопічним; зерна його повинні мати достатню механічну міцність, яка допускає багаторазову подачу флюсу до місця зварювання та прибирання нерасплавівшіеся частини флюсу без надмірного дроблення зерен і утворення великої кількості пилу, що знижує якість зварювання. Флюс засипається на місце зварювання товстим шаром, 50-60 мм. У процесі зварювання розплавляється лише 20% флюсу, що утворює жужільну кірку, решта, не розплаву частина флюсу, повинна бути прибрана і потім знову використана при зварюванні.

Сучасні флюси для автоматичного зварювання різноманітні за призначенням, складом і властивостями. Перш за все флюси можна розділити за способом виготовлення на плавлені. і неплавление.

Плавлені виготовляють сплавленням в печах; вони являють собою звичайно більш або менш складні силікати, за властивостями близькі до стекол. До складу плавлених флюсів можна вводити лише речовини, що розчиняються в розплаві, не розкладаються і не летких при температурі виплавки флюсів; це в першу чергу оксиди і галоїдні сполуки металів. Роль плавлених флюсів обмежується створенням шлаків, досить пасивних в металургійному відношенні.

Неплавленние флюси являють собою механічні суміші порошкоподібних і зернистих матеріалів. У них можна вводити будь-які речовини, незалежно від їх взаємної розчинності на стійкості при високих температурах: вільні метали, феросплави, вуглецеві речовини, карбонати і т.д. Тому неплавленние флюси дозволяють інтенсивно проводити різні металургійні процеси легування, розкислення, модифікування, створювати захисну газову атмосферу в зоні зварювання і т.д. і є потужним засобом управління металургійними процесами при зварюванні і їх регулювання.

В Нині наша промисловість застосовує переважно плавлені флюси. Після створення автором цієї книги принципово нового виду неплавленних флюсів, одержали назву керамічних, неплавленние флюси знаходять все більше застосування. Керамічні флюси почали пріменятеся інших країнах, у США вони отримали назву "аггломерірованние".

За характером шлаку розрізняють флюси кислі і основні. За змістом під флюсах з'єднань марганцю і кремнію розрізняють флюси високо - і нізкомарганцовістие або відповідно кременисті; по наявності або відсутності фтору у флюсі - фтористі або бесфторістие і т.д.

За призначенням розрізняють флюси для зварювання низьковуглецевих сталей, легованих спецсталей, кольорових металів, для наплавочних робіт і т.п.

Зварювання під флюсом відрізняється наступними металургійними особливостями. Вихідний метал, основний і електродний, зазвичай відрізняється достатньою чистотою і цілком задовільним хімічним складом. У процесі зварювання низьковуглецевої стали найбільш сильно випаровується і вигоряє марганець; наплавлений метал окислюється з утворенням закису заліза FeO. Тому флюс повинен бути добре розкисла і спільно з електродним дротом поповнювати вміст марганцю в ванні. Але і зовсім розкислення флюс, тобто не містить вищих оксидів марганцю і оксидів заліза, в умовах зварювання вступає в хімічну взаємодія з розплавленим металом.

Найбільш важливими реакціями є відновлення окислів марганцю і кремнію флюсу розплавленим залізом, так званий кремені - і марганцевосстановітельний процес:

MnO + Fe = FeO + Mn і SiOa +2 Fe = 2FeO + Si,

Ці реакції збагачують наплавлений метал кремнієм і марганцем, але одночасно і закисом заліза FeO, для видалення якої необхідно застосовувати відповідні заходи, наприклад підтримувати кислий характер шлаку, що пов'язує FeO в силікат, нерозчинний в рідкому металі. Підвищення вмісту марганцю за рахунок плавлених флюсів практично ніколи не буває надмірним. Збільшення вмісту кремнію іноді перевищує допустимі межі, і доводиться вживати заходів до його зниження.

Фізичні властивості флюсу не менш важливі, ніж його хімічний склад. Температура плавлення флюсу, як правило, не повинна перевищувати 1200 В° С. В'язкість флюсу в розплавленому стані повинна бути незначною. У більшості випадків кращі результати забезпечують флюси, що дають при розплавлюванні короткий шлак.

Для зменшення в'язкості флюсу і зниження його температури плавлення застосовують спеціальні добавки: природний мінерал - плавиковий шпат, за хімічним складом представляє собою майже чистий фтористий кальцій CaF2. Однак при зварюванні він утворює шкідливі гази, що містять фтор, а також знижує стійкість горіння дуги.

Застосовувані плавлені флюси мають стеклообразном вигляд, аморфні, частинки їх полупрозначни; називаються вони склоподібними, або "флюс-скло"; насипна вага 1,5-1,8 г/см3. Іноді застосовується пемзовідний флюс, або "флюс-пемза", що має насипну вагу 0,6-0,9 г/см3 і складається з непрозорих дрібнопористою частинок. Грануляція флюсів ", тобто розміри зерен, в різних випадках коливається від 0,5 до 3 мм.

Частіше всього застосовувані плавлені флюси являють собою штучні силікати, виплавляють у печах, мають слабо кислий характер і, за змістом закису марганцю, відносяться до високомарганцовістой. У флюсі розрізняють основу, добавки, домішки і забруднення. Основою флюсу є звичайно подвійною чи... потрійною силікат закису марганцю, окису кальцію, окису магнію, алюмінію та т.д.лS. якості добавки, що знижує температуру плавлення і в'язкість-, найчастіше використовується плавиковий шпат. З домішок і забруднень, що потрапляють у флюс разом з вихідними матеріалами і паливом, а також з футеровки печей, найбільш важливі закис заліза, окис алюмінію А12О3, сірка і фосфор. Всі ці домішки та забруднення шкідливі для флюсу, і їх граничний вміст обмежується технічними умовами. Склади плавлених флюсів у відсотках для автоматичної дугового зварювання низьковуглецевої сталі електродним дротом Св-08 або Св-08А по ГОСТу 2246-60. Флюси виробляються нашою промисловістю у великих кількостях і є найбільш поширеними; вони відносяться до високомарганцовістой.

Безмарганцовістие флюси при зварюванні низьковуглецевої сталі в даний час не застосовуються. Отримати задовільні результати зварювання низьковуглецевої сталі під среднемарганцовістимі флюсами можна лише користуючись спеціальною електродної дротом з підвищеним вмістом марганцю. Застосування среднемарганцовістих флюсів досить незначно.

Одним з кращих і широко застосовуються в нашій промисловості є високомарганцовістой флюс ОСЦ-45, розроблений К.В. Любавський. Це силікат марганцю MnOSiO2, до якого для зниження температури плавлення і в'язкості та для поліпшення технологічних властивостей доданий при виплавці фтористий кальцій (решта випадкові домішки і забруднення). Флюс має високу жидкотекучестью і малої в'язкістю при температурі плавлення сталі. Внаслідок високого вмісту закису марганцю цей флюс можна застосовувати при зварюванні низьковуглецевих сталей стандартної низьковуглецевої електродним дротом; при цьому шви виходять високої якості. Флюс ОСЦ-45 менш чутливий, ніж інші плавлені флюси, до відхилень у хімічному складі основного металу, електродного дроту і самого флюсу, а також до іржі, що міститься на поверхні основного металу, що практично дуже цінно. * До недоліків флюсу можна віднести високий вміст фтору, що може викликати отруєння працюючих при зварюванні в замкнутих просторах (всередині котлів, резервуарів тощо), і також знижує стійкість дуги.

Флюс АН-348, розроблений в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона, забезпечує трохи більшу стійкість дуги в порівнянні з флюсом ОСЦ-45. Ще вище стійкість дуги при зварюванні під флюсом АН-348-А, виділяє також менше шкідливих газів при роботі зважаючи зниженого змісту. CaF2. Флюси ОСЦ-45 і АН-348 виробляються промисловістю у великих кількостях.

Плавлені

Головною

Складові

Керамічні

До Керамічні

Для речовини. металу.

Керамічні Керамічні Хорошим При Інтенсивна Необхідні

Перевагою

Для дріт.

Відомо

Функціональна

При

Малюнок 1.

Під За Після
3.

Двигуни Якір Обмотки Друга Струм дуги.

Результуюча
При дроту.
Крім. Третя обмотка створює аw 3, по величині пропорційну току генератора, а по напрямку співпадаючу з результуючої Aw обмоток незалежного збудження. Наявність третьої серіесной обмотки збудження ГГЗ покращує динамічні властивості автомата, прискорюючи зміни швидкості подачі дроту при змінах довжини зварювальної дуги.

Генератор ГК живить електродвигун переміщення дуги ДК, який працює з постійною швидкістю, регульованою потенціометром РСК; напрямок переміщення змінюється перемиканням напрямки струму, що живить якір електродвигуна ДК. Зазвичай автомат АДС-1000-2 виконують у вигляді зварювального трактора з двома електродвигунами (рис). Електродвигун ДГ подає дріт, а електродвигун ДК переміщує самохідну каретку трактора. Автомат АДС-1000-2 призначений для зварювання під флюсом струмами до 1200 а дротом діаметром 3-6 мм. Трактор без флюсу і електродного дроту важить близько 60 кг.

4. Небезпечні та шкідливі явища, що викликаються фізико-хімічними процесами джерела енергії і способу автоматичного зварювання під флюсом.

Автоматична зварювання під флюсом є найбільш безпечною для людини, але допустимо ми добре захистили обличчя та очі, але чомусь під час роботи відчуваєте головний біль, болі в горлі і загальну втому, яка не проходить навіть за вихідні дні. Причина в зварювальних аерозолях, які містять цілий комплекс найдрібніших частинок, здатних заподіяти великої шкоди організму. Захворювання розвивається скритно - тижнями, місяцями - і тільки по закінченні, може бути, декількох років стає явним і очевидним.

Правильний вибір захисних засобів - це дуже важливо!

Рівень забруднення залежить від способу зварювання, сили струму при зварюванні і вентиляції на робочому місці. Зазвичай в кожній країні діють свої норми і правила, регламентують проведення зварювальних робіт. Вибір захисних засобів часто визначається угодою між роботодавцем і найманим працівником. Якщо у Вас виникають сумніви з приводу вибору засобів захисту або Вам щось неясно в відношенні шкідливих виробничих факторів, зверніться за роз'ясненням до інженеру з охорони праці або стороннім експертам. Індивідуальна захист органів дихання такі як 3М 9925 респіратор зварювальний (FFP2 клас 2)

4. Заходи щодо усунення шкідливих факторів
Зварювальне обладнання, призначене для зварювання під флюсом на стаціонарних постах, повинно мати:

а) пристосування для механізованого засипки флюсу в зварювальну ванну;

б) флюсоотсос з бункером - накопичувачем і фільтром (при поверненні повітря в приміщення) для збирання використаного флюсу зі шва.

Стаціонарні установки для електродугового зварювання флюсом повинні бути оснащені місцевими відсмоктувачами.

відсмоктуванням повинні бути розташовані безпосередньо біля місця зварювання (на відстані не більше 40 мм від зони дуги у бік формування шва). Рекомендується застосовувати відсмоктувачі щелевидной форми.

Швидкість повітряного потоку повинна бути 4 - 9 м/сек. в залежності від необхідного обсягу відсмоктується повітря.

Стаціонарні установки для зварювання під шаром флюсу повинні бути забезпечені механізованими пристроями для очищення шва від шлакової кірки з одночасним його збором. Ручна прибирання флюсу (в респіраторі) допускається тільки у випадках, коли застосування флюсоотсосов не представляється можливим.

В систему збору та подачі флюсу повинна бути передбачена очистка викидається повітря від пилу й газів.

При засипці флюсу в бункер автомата повинні бути вжиті заходи щодо захисту працюючого і оточуючих робочих місць від запилення.

Для попередження підвищеного виділення аерозолю газів, що застосовуються при механізованого та автоматичного зварювання, флюс повинен бути сухим, не забрудненим сторонніми речовинами (змащувальні маслами, осколками флюсової кірки і т.д.).

При зварюванні під флюсом автоматами, що пересуваються по рейковому шляху, повинні бути забезпечені надійність і правильність закріплення рейкового шляху на виробі або на стенді, а також надійність кріплення зворотних і бічних роликів ходового механізму.

Робітники місця зварювальників при зварюванні труб та інших великогабаритних конструкцій повинні бути обладнані спеціальними кабінами з подачею припливного повітря, тепло - та звукоізоляцією зовнішніх поверхонь і пультом керування зварювальним процесом

Список використаної літератури
1. Кабанов Н.С. Зварювання на контактних машинах. М. вища школа. 1985.

2. Банів М.Д. "Технологія та обладнання контактного зварювання

3. Дубінін Н.П., М.М. Ліференко, А.Д. Хренов. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. М. вища школа. 1999р.

4. Лихачов В.Л. "Електродугове зварювання. Посібник для зварювальників і фахівців зварювального виробництва ", Солон-Прес, 2006р

5. "Зварювання в машинобудуванні "т.1 під редакцією Н.А. Ольшанського.

Вернуться назад