Диаметр электрода (мм)
|
Сварочный ток (А)
|
Напряжение дуги (В)
|
Толщина стыковых соединений, свариваемых без разделки кромок
(мм)
|
Скорость сварки (м/ч)
|
Вылет электрода (мм)
|
Расход газа (л/мин)
|
в аргоне
|
0,6-0,8
|
150-250
|
22-24
|
4-8
|
30-40
|
10-14
|
20-30
|
1,0-1,2
|
280-320
|
24-28
|
5-10
|
30-40
|
17-20
|
25-35
|
1,6-2,0
|
340-520
|
30-34
|
8-12
|
20-25
|
20-25
|
35-45
|
480-750
|
32-34
|
14-34
|
18-22
|
30-35
|
40-50
|
4,0
|
680-980
|
32-36
|
16-36
|
16-18
|
35-40
|
50-60
|
5,0
|
780-1200
|
34-38
|
16-36
|
14-16
|
40-45
|
50-60
|
3.2
Выбор сварочных материалов
В качествe
присадочных материалов пpи сварке титана плавлением испoльзуют холоднотянутую
проволоку и прутки, изготовленныe из листового металла. Выбoр сварочной
проволоки определяется условиями эксплуатации и сварки конструкции. Состав
проволоки должeн быть близок к составу основногo металла. Сварочная проволока
из титана и eго сплавов изготовляется диаметрoм 0,8… 7 мм. Еe подвергают
вакуумному отжигу.
Титановый сплав
ВТ4, отличаетcя хорошей свариваемостью, но прочность и пластичноcть сварных
соединений снижаются нa 5…10% пo сравнению c прочностью и пластичностью
основногo металла.
При ручной сварке
неплавящимся электродом в качестве основного газа применяется аргон - инертный
газ, не способный к химическим реакциям и практически не растворим в металлах.
Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.
Будучи тяжелее воздуха, он хорошо защищает дугу и зону сварки. Дуга в аргоне
отличается высокой стабильностью. Аргонодуговую сварку применяют для соединения
легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, ее выполняют постоянным и
переменным током плавящимся и неплавящимся электродами. Аргон является основной
защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов.
Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ
949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон
чистый» зеленого цвета. Употребление газовых смесей вместо технически чистых
газов аргона или гелия в некоторых случаях повышает устойчивость горения
сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва,
увеличивает глубину противления, а также воздействует на перенос металла
Добавка к аргону
небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно
повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных
швов. Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в
количестве 3-5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый
аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в
зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же,
вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание
или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это
предотвращает пористость.
Применение смеси
аргона и углекислого газа (обычно 18-25%) эффективно при сварке
низкоуглеродистых и низколегированных сталей. По сравнению со сваркой в чистом
аргоне или углекислом газе более легко достигается струйный перенос
электродного металла. Сварные швы более пластичны, чем при сварке в чистом
углекислом газе. По сравнению со сваркой в чистом аргоне меньше вероятность
образования пор. Газовая смесь аргона с кислородом обычно используется при
сварке легированных и низкоуглеродистых сталей. Добавление к аргону кислорода
позволяет предотвратить пористость. Наличие кислорода в дуге способствует
мелкокапельному переносу электродного металла.
Сварку
выполняем на постоянном токе прямой полярности вольфрамовым электродом
ЭВЛ-ФУ-150 ГОСТ 23949-80 в аргоне высшего сорта (ГОСТ 10157-79) с присадочной
проволокой от источника питания ВСВУ-315 на специально изготовленном стенде.
Наибольшей
популярностью пользуется сварка титана вольфрамовым электродом на воздухе. Ее
выполняют на обычных установках для автоматической аргонодуговой сварки
неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности. На сварочной
горелке закрепляется специальная насадка для защиты инертным газом от воздуха
участков металла с температурой 250-300°С и выше. Размеры этих участков, как
правило, определяются расчетами по формулам распространения тепла в металлах
при сварке. Наилучшая защита достигается при помещении в насадку
сетчато-пористого материала для обеспечения ламинарного потока инертного газа.
Обратную сторону шва защищают с применением специальных насадок и подкладок.
Рисунок 4. Сварка
титана неплавящимся электродом на воздухе (с применением специальных подкладок
для подачи инертного газа с обратной стороны шва)
3.3
Выбор сварочного оборудования
Для
сварки титана в промышленности применяют, автоматическую, полуавтоматическую и
ручную сварку неплавящимся электродом, непрерывно горящей и импульсной дугой и
автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом. Для сварки
титана могут быть использованы стандартное сварочное оборудование, снабженное
дополнительными устройствами для защиты зоны сварки, а также специализированные
сварочные установки. Для защиты зоны дуги и расплавленной ванны необходимо
использовать аргон высшего сорта.
Аргонодуговую
сварку непрерывно горящей дугой производят на постоянном токе прямой полярности
от стандартных источников питания. При толщине металла до 3-4 мм сварку
выполняют за один проход, при большей толщине требуются многопроходная сварка.
Увеличение глубины проплавления и производительности сварки достигается при
использовании способа сварки проникающей (заглубленной) дугой при
принудительном погружении дуги ниже поверхности свариваемых кромок. Таким
способом можно сваривать металл толщиной до 10 мм без применения разделки
кромок и присадочного металла.
Аргонная сварка
может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках
сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются
без непосредственного участия сварщика.
Технологические
свойства дуги в значительной мере определяются родом и полярностью сварочного
тока. При прямой полярности на изделии выделяется до 70% теплоты дуги, что
обеспечивает глубокое проплавление основного металла. При обратной полярности
напряжение дуги выше, чем при прямой полярности. На аноде - электроде
выделяется большое количество энергии, что приводит к значительному его
разогреву и, как следствие, повышенному его расходу.
При ручной
аргонодуговой сварке на постоянном токе прямой полярности конец вольфрамового
электрода затачивают на конус. Длина заточки, как правило должна быть равна
двум-трем диаметрам электрода. При сварке на переменном токе рабочий конец
вольфрамового электрода затачивают в виде полусферы.
Аргонодуговой
сваркой можно выполнять всё виды соединений: стыковые, тавровые, нахлесточные и
угловые.
Аргоно-дуговая
сварка отличается от обычной электросварки тем, что вместо обычного
расходуемого электрода применяетсянеплавящийся вольфрамовый, что исключает
образование шлака, который попадает в шов и ухудшает его свойства. Сам процесс
протекает в среде инертного газа. Это делает невозможным окисление, поэтому
аргоно-дуговая сварка обеспечивает качество шва, близкое к идеальному.
Последний получается необычайно прочным, и, благодаря отсутствию шлака,
практически не нуждается в дополнительной очистке.
Рисунок3.
Сварочный
аппарат аргонно - дуговой сварки.
Важное
преимущество, которое имеет аргонная сварка, заключается в том, что ее можно
использовать для соединения практически любых металлов, в том числе алюминия и
его сплавов, нержавеющей стали, чугуна, титана, меди, никеля, магния и др.
Второе
технологическое достоинство - аргоно-дуговая сварка работает в непрерывном
режиме, обеспечивая любую длину шва, что очень востребовано в авиационной,
аэрокосмической и других отраслях промышленности. При этом аргонная сварка еще
и доступна, а потому широко распространена в строительстве, ремонте автомобилей
и др.
Современный
аппарат аргонной сварки представляет собой инверторный сварочный аппарат с
микропроцессорным управлением, в котором в качестве исполнительного устройства
применена горелка с вольфрамовым электродом и инертный газ из внешнего баллона.
Сама
аргонная сварка в зависимости от конкретных условий ведется как на постоянном,
так и напеременном токе, а для поджига дуги используется специальный
генератор-осциллятор. Его необходимость объясняется тем, что при аргоно-дуговой
сварке поджечь дугу касанием сложно, так как этому препятствуют особые свойства
самого инертного газа. Кроме того, касание к изделию вольфрамовым электродом
приводит к его интенсивному оплавлению и износу. Поэтому в аппарате аргонной
сварки для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается
осциллятор, подающий высокочастотные импульсы, обеспечивающие зажигание дуги.
Электрическая
дуга горит между не расходным вольфрамовым электродом и поверхностью
свариваемого изделия. Сам электрод находится в горелке, через сопло которой
непрерывно подается инертный газ аргон. Расходным материалом здесь является
специальная присадочная проволока, которая автоматически или вручную подается в
зону горения дуги.
4.
Выбор инструментов и приспособлений
теплообменный
аппарат сварка титановый
Сварочные посты
комплектующих источником питания, электрододержателем, сварочными проводами,
щитком со светофильтрами, различными инструментами для зачистки и измерения и
другим оборудованием.
Электрододержатель
- это приспособление для закрепления электродов и подвода к ним тока.
Для работы сварщика
выпускаются специальные комплекты (КИ-125, КИ-315, КИ-500), которые содержат
электрододержатели, соединительную муфту, сварочный кабель, запасные части к
электрододержателя, светофильтры, зажимы, шлаковиддильник, металлическую щетку.
Изготавливают также наборы инструментов ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1 в комплект которых
входят электрододержатель, клемма заземления, соединительная муфта, щетка,
зубило, отвертка, плоскогубцы, разводной ключ, клеймо, молоток, светофильтры,
отрезок кабеля (3 м).
Зубило.
Молотки.
Щетка. Шлакоотбойник.
Для выполнения
сварочных работ сварщик должен иметь и вспомогательный инструмент: молоток,
зубило, напильники, стальную щетку, шаблоны, уголок, метр, отвес, линейку.
Иногда сварочный пост оборудуют шлифовальной машиной, специальными кромкорез,
дрели и др. Инструменты и электроды следует хранить в ящиках, сумках или
пеналах. Для просушки электродов используют специальные печи, шкафы и пеналы.
К фиксаторам (рис.
6) относятся карманы (а), упоры: постоянные (б), съемные (в) и откидные (г)
установочные пальцы и штыри: постоянные (д), съемные (е) призмы; жесткие и
регулируемые (ж) и шаблоны (с).
Для защиты глаз и
лица сварщика от лучей электрической дуги и брызг расплавленного металла
применяют щитки или маски со специальными светофильтрами. их изготавливают из
черной фибры или специальной пластмассы изготавливаются по ГОСТ 1361-69. Масса
щитка не должна 0,48 кг, маски - 0,50 кг.
В зависимости от
силы сварочного тока щитки и маски оснащены светофильтрами, которые
изготавливают из темно - синего стекла марки ТС - ВС двух видов: светофильтры
для нормального обзора (размер 52x102 мм) и увеличенного (90x102 мм) с толщиной
от 1,5 до 4,0 мм. С внешней стороны светофильтры защищают от брызг
расплавленного металла оконным стеклом толщиной 2,5 мм, которое при загрязнении
меняют. Категорически запрещается заменять светофильтры самодельным окрашенным
стеклом. Световое излучение дуги должно ослабляться светофильтрами в 102-106
раз. Сейчас в СНГ используют светофильтры серии С, которые подразделяются на 13
классов. Они обеспечивают защиту глаз от излучения при сварке на токах от 5 до
1000 А. Светофильтры подбирают в зависимости от характера работ и силы
сварочного тока.
Рабочие,
выполняющие вспомогательные работы, для защиты глаз используют светофильтры
типа В (В - 1, В - 2, В - 3).
Современная
индустрия охраны труда в сварочном производстве предлагает большой выбор
сварочных масок. Они имеют удобную конфигурацию, малую массу, обеспечивают тепловую
защиту головы и защиты глаз.
5.
Технологический процесс сварки теплообменника
. Технологический
процесс сварки должен обеспечивать требуемые геометрические размеры швов,
хорошее качество и необходимые механические свойства сварного соединения, а также
минимальные усадочные напряжения и деформации свариваемых трубных и обычных
деталей. Поэтому процесс сварки теплообменника следует вести на стабильном
режиме, при котором отклонения от заданных значений сварочного тока и
напряжения на дуге не превышают 5%.
. Корневые слои
шва, выполняемые ручной дуговой сваркой, следует накладывать электродами
диаметром не более 4-5 мм.
. Обеспечить
возможность наложения швов преимущественно в нижнем положении (безопасные
условия работы сварщика) и получить соединения требуемого качества.
. Выполнение
каждого шва следует производить после тщательной очистки металла. Участки шва с
порами, трещинами и раковинами должны удаляться, исправляться.
. При двухсторонней
сварке стык с полным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной
стороны удалить его корень до чистого без дефектного металла. При образовании
прожогов в процессе сварки их следует удалить и заварить.
. Начало и конец
шва следует выполнять за пределами сварного соединения на выводных планках, удаляемых
после сварки. Во всех случаях выводить кратер на основной металл за пределы шва
запрещается.
. Размеры сварных
швов должны соответствовать ГОСТ 16037-80.
. По окончанию
сварки теплообменника швы сварных соединений очищают от шлака и брызг расплавленного
металла. Приваренные сборочные и монтажные приспособления следует удалять без
повреждения основного метала и применения ударных воздействий, а места приварки
нужно зачистить до чистого основного металла.
. К сварке
теплообменника допускаются сварщики, прошедшие аттестацию в соответствии с
утверждёнными правилами. Каждый сварщик должен иметь удостоверение на право
выполнения сварочных работ.
6.
Контроль сварных соединений
Сварку деталей
необходимо производить в стационарных или универсальных приспособлениях,
предусмотренных технологическим процессом данного предприятия.
Качественный
сварной шов при любом виде сварки должен иметь ровную, слегка чешуйчатую поверхность
без свищей, раковин, трещин, подрезов, прожогов, наплывов. Сварные швы должны
иметь усилие в пределах 0,5 - 1 мм толщины свариваемого материала.
Качество сварных
трубопроводов контролируют:
· в процессе
сварки, когда контролируется соблюдение технологических режимов, присадочных
материалов, флюсов;
· пооперационно,
при наличии нескольких переходов;
· после сварки всех
швов производится окончательный контроль.
Окончательный
контроль включает:
· внешний осмотр
всех трубопроводов с целью выявления наружных дефектов (прожогов, подрезов,
трещин, поверхностных свищей и раковин и других дефектов);
· контроль
проходного сечения трубопровода путём прокатки через полость трубы шарика
соответствующих размеров;
· испытание на
герметичность сварных швов у всех трубопроводов;
·
металлографический контроль.
Металлографический
контроль даёт возможность установить качество провара и наличие дефектов в шве
и зоне сплавления сварного соединения. Металлографический контроль труб
целесообразно производить периодически один раз в месяц по одной сварной трубе,
выбранной у каждого сварщика.
7.
Электробезопасность
Электротравмы
возникают при прохождении электрического тока через человека.
Ток силой 0,1А
независимо от рода его принято считать смертельно опасным для человека. При
минимальном сопротивлении организма человека в 600 Ом смертельно опасная
величина тока (0,1А) создаётся при напряжении всего лишь 60В.
Тяжесть поражения
электрическим током зависит от величины тока и напряжения, а также от пути
прохождения тока в организме человека, длительности действия тока, частоты (с
повышением частоты переменного тока степень поражения снижается, переменный ток
опаснее постоянного).
Поражение током в
производственных условиях чаще всего происходят в результате прикосновения
человека к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением.
Опасным напряжением
может оказаться шаговое напряжение, возникающее при растекании электрического
тока в землю. Растекание тока возможно в случаях касания оборванного
электрического провода воздушной сети с землёю или при срабатывании защитного
заземления. Если человек окажется в зоне растекания тока, то между ногой,
находящейся ближе к заземлителю, и ногой, отстоящей от заземлителя на
расстоянии шага (0,8 м), возникает разность потенциалов (шаговое напряжение) и
от ноги к ноге замкнётся цепь тока. Для защиты от шагового напряжения
пользуются резиновой обувью.
Правила безопасной
работы с электроустановками.
Помещения по
степени опасности поражения людей электрическим током подразделяются на три
категории:
· особо опасные
(влажность высокая, температура воздуха выше +30оС, химически
активная среда, приводящая к разрушению изоляции токоведущих частей);
· с повышенной
опасностью (токопроводящие полы, возможности прикосновения человека к
металлическим конструкциям и корпусам электрооборудования и др.);
· без повышенной
опасности (отсутствуют опасности поражения электротоком).
Электрические
установки и устройства считаются опасными, если у них токоведущие части не
ограждены и расположены на доступной для человека высоте (менее 2,5 м),
отсутствует заземление, зануление и защитные отключения токопроводящих
конструкций (металлические корпуса магнитных пускателей, кнопок «пуск», «стоп»
и др.).
Требования к
персоналу, обслуживающему электроустановки.
Правилами
технической эксплуатации электроустановок к работе на них допускаются лица пяти
квалификационных групп.
· Квалификационная
группа I присваивается персоналу, не прошедшему проверку знаний по Правилам
технической эксплуатации электроустановок.
· Квалификационная
группа II присваивается лицам, имеющим элементарные технические знакомства с
электроустановками (электросварщики, электромонтёры и др.).
· Квалификационная
группа III присваивается лицам, имеющим знания специальных правил техники
безопасности по тем видам работ, которые входят в обязанности данного лица
(электромонтёры, техники и др.).
· Квалификационная
группа IV присваивается лицам, имеющим знания в электротехнике в объёме
специализированного профтехучилища.
· Квалификационная
группа V присваивается лица, знающим схемы и оборудование своего участка и др.
8.
Пожарная безопасность
Причинами,
вызывающими пожары в цехах, являются наличие легковоспламеняющих веществ и
горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твёрдых сгораемых материалов,
ёмкостей и аппаратов с пожароопасными продуктами под давлением,
электроустановок, вызывающих в процессе их работы электрические искры и др.
Причин
возникновения пожаров много: самовозгорание некоторых веществ, если их хранение
является неудовлетворительным, зажигание пламенем, электрической искрой, жидким
металлом, шлаком и др. принято по признаку пожарной опасности подразделять
производство на несколько категорий: А - взрывопожароопасные, Б -
взрывоопасные, В-пожароопасные, Г и Д - непожароопасные, Е - взрывоопасные
(имеются только газы).
Сварочные работы
могут выполняться в помещениях каждой категории производства в соответствии с
требованиями ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.3.003-75.
Сварочные работы в
замкнутых ёмкостях должны выполняться по специальному разрешению администрации
предприятия.
Порядок работы по
организации и проведении сварочных работ на шахтах и рудниках определяется
инструкциями, утверждёнными Госгортехнадзором: Запрещается:
· Пользоваться
одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других
горячих жидкостей;
· Выполнять резку и
сварку свежеокрашенных конструкций до полного высыхания краски;
· Выполнять сварку
аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся
под давлением;
· Производить без
специальной подготовки резку и сварку ёмкостей из-под жидкого топлива.
Средствами
пожаротушения являются вода, пена, газы, пар, порошковые составы и др.
При тушении пожаров
водой используют установки водяного пожаротушения, пожарные машины, водяные
стволы (ручные и лафетные). Для подачи воды в эти установки используют
специальные водопроводы. Для тушения пожаров водой в большинстве
производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети
устанавливают внутренние пожарные краны.
Пена представляет
собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе
минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество. Для получения
воздушно-механической пены применяют воздушно-пенные стволы, генераторы пены и
пенные оросители. Генераторами пены и пенными оросителями оборудуют
стационарные установки водопенного тушения пожаров. При тушении пожаров газами,
паром используют двуокись углерода, азот, дымовые газы и др.
Каждый сварочный
пост должен иметь огнетушитель, бачок или ведро с водой, а также ящик с песком
и лопатой. После окончания сварочных работ необходимо проверять рабочее
помещение и зону, где выполнялись сварочные работы, и не оставлять открытого
пламени и тлеющих предметов. В цехах имеются специальные противопожарные
подразделения, из числа работающих в цехе создаются добровольные пожарные
дружины.
Список
литературы
теплообменный
аппарат сварка титановый
1.
Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для
вузов. - 2-е изд., испр. и доп. / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др.
/Под ред. А.И. Акулова. - М: Машиностроение, 2003. - 560 с.
.
Справочник «Сварка. Резка. Контроль» в 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алёшина,
Г.Г. Чернышева, М.: Машиностроение, т. 1, 2004. - 624 с.
. Чернышев
Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов. - М.: издательский центр
«Академия», 2007. - 496 с.
.
Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и
механизированной сварки: Учеб. для проф. учеб. заведений. - 3-е изд., стер. -
М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2000. - 319 с.
.
Теория сварочных процессов: Учебник для вузов / А.В. Коновалов, А.С. Куркин,
Э.Л. Неровный, Б.Ф. Якушин; Под ред. В.М. Неровного. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 2007. - 752 с.
.
Ашихмин В.Н. Закураев В.В. Автоматизированное проектирование технологических
процессов: Учеб. пособ. для вузов. - Новоуральск, Новоуральский гос.
технологич. институт, 2006. - 196 с.
.
Хромченко Ф.А. Справочное пособие электросварщика - 2-е изд., испр. - М.:
Машиностроение, 2005. - 415 с.
.
Ханапетов М.В. Сварка и резка металлов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:
Стройиздат, 1987. - 288 с.