«Стойка ограждения»

О возможности применения «электрических искр» для плавления металлов еще в 1753 году говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследовании атмосферного электричества. В 1802 году профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области её практического использования. Однако потребовались многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных на создание источников энергии, для реализации процесса электрической сварки металлов. Важную роль в создании этих источников сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.

В 1882 году российский ученый Н.Н. Бенардос, работая над созданием аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.

В 1888 году российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварки плавящимся металлическим электродом. С его именем связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействия на состав металла шва, создание первого электрического генератора.

В середине 1920 годов интенсивные исследования процессов сварки были начаты во Владивостоке (В.П. Вологдин, Н.Н. Рыкалин), в Москве (Г.А. Николаев, К.К. Окерблом). Особую роль в развитии и становлении сварки в нашей стране сыграл академик Е.О. Патон, организовавший в 1929 году лабораторию, а затем институт электросварки (ИЭС).

В 1924 – 1935 годах в основном применяли ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под руководством академика В.П. Волошина были изготовлены первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. С 1935 – 1939 годов начали применять толсто-покрытые электроды, в которых стержни изготавливали из легированной стали, что обеспечивало широкое использование сварки в промышленности и строительстве. В 1940 годы была разработана сварка под флюсом, которая позволила повысить производительность процесса и качество сварных соединений, механизировать производство сварных конструкций. В начале 1950 годах в институте электросварки имени Е.О. Патона создают электрошлаковую сварку для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых заготовок, что снизило затраты при изготовлении оборудования тяжелого машиностроения. С 1948 года получили промышленное применение способы дуговой сварки в защитных газах: ручная сварка неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая сварка плавящимся и неплавящимся электродами. С 1950 – 1952 годах ЦНИИТМаше при участии МГТУ имени Н.Э. Баумана и ИЭС Е.О. Патона был разработан высокопроизводительный процесс сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа, обеспечивающий высокое качество сварных соединений.

В последние десятилетия создание учеными новых источников энергии концентрированных электронного и лазерного лучей обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки. Эти способы сварки успешно применяют в нашей промышленности.

Сварка потребовалась и в космосе. В 1969 году наши космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и 1984 году С. Савицкая и В. Джанибеков провели в космосе сварку, резку и пайку различных металлов.

Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве – широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов (переход от ручного труда сварщика к механизированному), так и о комплексной механизации и автоматизации, охватывающей все виды работ, связанных с изготовлением сварных конструкций и созданием поточных и автоматических производственных линий. С развитием техники возникает необходимость сварки деталей разных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.

Выполнение настоящей работы учит самостоятельно решать несложные технологические задачи при проектировании сварной конструкции, пользоваться сварочно-технической литературой по сварке, увязывать теоретические знания с практикой.

Стойки ограждений могут быть крашенными (Ø48мм) или хромированными (Ø50мм). Цвет и тип покрытия (для установки ограждений внутри или снаружи помещения) оговаривается при заказе. Конструктивные исполнения стоек стационарных ограждений с жесткими горизонтальными перемычками показаны ниже в табл.2. Изготавливается из стали 20.

Стойка состоит из:

Стойка — 4шт.

Труба — 1шт.

Платформа — 1шт.

Стенка — 1шт.

Крючки — 2шт.

1.2. Спецификация сварной конструкций

№ п/п Наименование деталей Эскиз Материал (марка стали) Кол-во

(шт.) Размеры(мм)

длина ширина толщина

1. Стойка Сталь 20 4 1150 100 3

2. Труба Сталь 20 1 1550 Ø32 3

3. Платформа Сталь 20 1 700 400 3

4. Стенка Сталь 20 1 1000 100 3

5. Крючки Сталь 20 2 3

Пламя должно быть нормальным. Избыток кислорода не допускается, так как при этом получается большое количество трудноудаляемой окиси алюминия. Избыток ацетилена может привести к образованию пор в шве.

Присадочный металл выбирают в зависимости от свариваемого основного металла: для алюминия — алюминий или сплав АК; для алюминиево-марганцовых — сплав АК; для алюминиево-магниевых — подобный основному металлу, но с содержанием магния не более 6%; для дюралюминов — алюминий или сплав, подобный основному металлу (если будет производиться термообработка после сварки); для литых деталей — силуминовые стержни.

Диаметр проволоки в зависимости от толщины металла следующий:

Толщина металла в мм. 1,5, 1,5—3, 3—5, 5— 7, 7—10

Диаметр проволоки в мм. 1,5—2, 2,5—3, 3—4, 4—4,5, 4,5—5,5

При сварке алюминия и его сплавов необходимо применять флюсы, с помощью которых из сварочной ванны удаляются окислы алюминия. Рекомендуется брать флюс состава: 50% хлористого калия, 28% хлористого натрия, 14% хлористого лития, 8% фтористого натрия. Флюс наносят на кромки изделия в виде порошка или пасты. Все флюсы интенсивно поглощают влагу из воздуха, поэтому их нужно хранить в герметически закрытых сосудах.

Листы толщиной до 2—2,5 мм сваривают без присадочного металла с отбортовкой кромок. Высота отбортовки составляет 2—3 толщины листа. Отбортовку можно не делать, если в зазор между листами уложить полоску металла толщиной, равной толщине свариваемого листа. При сварке в стык листов толщиной до 4 мм скос кромок не делают, а листы укладывают с зазором 0,5 мм. При толщине от 4 до 15 мм производят односторонний скос кромок, а при большей—двухсторонний. Угол раскрытия шва составляет 60— 70°. В вершине шва оставляют притупление, равное толщины металла. Не следует применять соединение внахлестку, так как флюс, затекающий в зазор между листами, в процессе эксплуатации может вызвать разрушение соединения.

Кромки листов и присадочная проволока перед сваркой должны быть тщательно очищены от пленки окиси алюминия механическим либо химическим путем. При механической очистке кромки вначале обезжириваются в щелочном растворе, а затем очищаются стальной щеткой. Лучшие результаты дает химическая очистка. Для этого кромки вначале обезжириваются, а потом протравливаются в 5-процентном растворе каустической соды. После обезжиривания и травления необходимо детали тщательно промыть в воде, протереть чистой тряпкой и просушить. Листы, очищенные механическим путем, нужно сваривать не позже чем через 2 ч, а после химической очистки не позже чем через 8 ч.

Сварку начинают на расстоянии 50—80 мм от края листа и ведут к более отдаленному концу; оставшийся участок шва заваривают в обратном направлении. В начале сварки горелку держат под увеличенным углом к поверхности листа, а затем, уменьшая его, доводят до 30—45°. Проволоку держат под углом 45°. Сварку ведут непрерывно. Нельзя отводить пламя горелки в сторону, так как это приведет к окислению нагретого металла сварочной ванны. Шов заваривается в один проход. При перерывах в работе пламя медленно отводят от места сварки, чтобы металл застывал под защитой пламени, препятствующего действию кислорода воздуха на металл. После сварки шов слегка проковывается в холодном состоянии. Остатки флюса и шлака должны быть тщательно удалены со шва, иначе оставшийся флюс будет разъедать алюминий.

Разделка.

Флюс удаляют промывкой изделия кромок при сварке в горячей или теплой воде, а затем в 5-про-алюминиевого сплава без флюса. центром растворе азотной кислоты с добавлением 2% хромпика, после чего изделие промывают в холодной воде и сушат.

При сварке литого алюминия требуется предварительно подогревать все изделие до 200—250° С. Так как алюминий при нагревании не изменяет своего цвета, то момент окончания подогрева узнают следующим путем: нагреваемый металл натирают сосновой щепочкой. Появление на поверхности детали темных линий указывает на то, что нагрев произведен до требуемой температуры. Подогрев ведется медленно с тем, чтобы все части изделия прогревались равномерно.

Присадочную проволоку выбирают марки АК (эта проволока отличается хорошей жидко текучестью и небольшой усадкой) или из сплава с содержанием 92% алюминия и 8% меди. Флюс, мощность и состав пламени выбирают такие же, как при сварке листового алюминия. После сварки изделие медленно охлаждают и очищают от остатков флюса. Для улучшения механических свойств сварного соединения после сварки рекомендуется произвести отжиг детали при температуре 300—350° С с последующим медленным охлаждением.

Высококвалифицированные сварщики сваривают алюминий без предварительной зачистки кромок и без флюса.

При заварке трещин можно не делать предварительную разделку кромок механическим способом. Зону, где расположена трещина, вначале подогревают до температуры плавления. Когда образуется ванночка расплавленного металла, стальным прутком удаляют окись алюминия и посторонние включения. Одновременно удаляют также часть расплавленного металла, в результате чего кромки оказываются разделанными. Затем берут алюминиевый пруток и начинают процесс сварки. Чтобы металл присадочного прутка соединился с основным, а окисел был оттеснен, необходимо непрерывно двигать пруток вверх—вниз. Конец прутка при этом должен все время находиться в расплавленном металле ванночки.

Таким способом особо хорошо ремонтируются поршни и головки блоков двигателей внутреннего сгорания, изготавливаемые из сплавов алюминия. Головки блоков перед сваркой промывают каустической содой, а раковины и трещины очищают механическим способом для удаления накипи.

Литые детали (в частности головки блоков) перед сваркой подогревают в печи до 250—300° С. Подогрев ускоряет процесс сварки и устраняет коробление деталей.

Для сварки литых деталей присадочные стержни диаметром 5— 7 мм отливают из отбракованных деталей. Поверхность стержня должна быть ровной и чистой.

При заварке сквозных отверстий или наплавке бортов следует подкладывать гладкую стальную пластину, которая будет препятствовать растеканию металла.

При сварке листового материала используют для этих целей асбест.

Невысокая температура плавления алюминия и его сплавов позволяет использовать для сварки газы — заменители ацетилена. Особенно рекомендуется применять заменители для сварки небольших толщин (3,5—6 мм).

7. Каталог «Электросварочное оборудование», Ленинград, 1984г.

8. Каталог А.О. «Электродный завод», Электроды сварочные, 2001г. Санкт-Петербург 2001г.

9. ОСТ 26-291-98 «Отраслевой стандарт». Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования. Москва.

10. Сварка «Защитные газы, сварочные флюсы», Том 2, Том 3, Том 4, Машиностроение, 1989г.

11. Степанов В.В. «Справочник сварщика», Машиностроение, Москва 1982 г.

12. Шебеко И.П.: «Оборудование и технология автоматической и полуавтоматической сварки», Издательство «Высшая школа», 1975г.

13. Шебеко И.П. Гитлевич А.Д. Ш36 «Экономика, организация и планирование сварочного производства» 2-е изд. перераб. - М.: «Машиностроение».