Техника и технология выполнения швов в различных пространственных положениях

Рис. 8. Техника выполнения угловых швов при ручной дуговой сварке:

 А – «в лодочку»; Б –  наклонным электродом.

При ручной сварке в вертикальном положении стекание расплавленного металла также оказывает существенное влияние на формирование шва и глубину проплавления (рис. 9). Вертикальные швы обычно выполняют на подъем. В этом случае удается обеспечивать требуемый провар и поддерживать расплавленный металл на кромках. Однако производительность сварки низкая и увеличивается при сварке на спуск. Однако из-за малой глубины проплавления это возможно только для тонкого металла и при применении специальных электродов.

Рис. 9. Ручная дуговая сварка швов в вертикальном положении.

Особенно неблагоприятные условия формирования шва наблюдаются при выполнении на вертикальной плоскости горизонтальных швов, так как расплавленный металл натекает на нижнюю свариваемую деталь.

Достаточно сложна и ручная сварка в потолочном положении. Расплавленный металл в сварочной ванне в этом случае удерживается от вытекания силой поверхностного натяжения (рис. 10).

Рис. 10. Формирование ванны и шва при ручной дуговой сварке в потолочном положении.

 

 

Поэтому необходимо, чтобы вес расплавленного металла не превысил эту силу. Для этого стремятся уменьшить размеры сварочной ванны, выполняя сварку периодическими короткими замыканиями, давая возможность металлу шва частично закристаллизоваться. Применяют также уменьшенные диаметры электродов, снижают силу сварочного тока, используют специальные электроды, обеспечивающие получение вязкой сварочной ванны.

  

 

3.3 Техника выполнения кольцевых швов

 

Формирование кольцевого шва в нижнем положении.

При сварке кольцевого шва, например регистра - заглушки со сгонами. Используемый шов – тавровый.

В этом случае будет использоваться комбинация движений к себе и влево. Угол наклона электрода по ходу шва должен быть больше 450 во избежание прожога. Так же чтобы не было подреза на вертикальном элементе и наплыва на горизонтальном, электрод должен занимать среднее положение между ними, т.е. под углом 450 к любому (рис. 11).

Рис. 11. Формирование кольцевого шва в нижнем положении.

Наиболее хорошее качество швов при сварке труб регистра с заглушками обеспечивается с применением роликового стенда (рис. 19).

Рис. 12. Сварка кольцевого шва с применением роликового стенда.

Как видно из рисунка, по ходу шва угол будет составлять 150 к перпендикуляру восстановленному к поверхности трубы, так как при таком положении шов получается наиболее плотным  и проплавляется на наибольшую глубину. Поперёк шва электрод будет располагаться вертикально к поверхности трубы.

Наиболее сложный шов во время изготовления регистра тот, которым будет соединяться труба с переходниками и перемычками. При выполнении этих швов кроме того, что соседняя труба мешает их наложению, ещё и во время движения электрода вдоль шва он меняет своё положение в двух плоскостях(рис. 13).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13. Сварка кольцевого шва с переменным углом.

 

Вдоль регистра угол электрода составляет 650 к переходнику или перемычке, а в начале 450. И с 450  в начале сварки с расположением держака поперёк регистра при достижении нижней точки угол плавно достигает 65 – 700, т.к. общий угол сварочного соединения тоже увеличивается. В связи с этим, увеличением, возрастает и угол наклона электрода вдоль шва, т.к. необходимо наплавить больше металла, чем у прямого угла, и чтобы не перегреть и не прожечь металл.

 Окончание шва будет происходить следующим образом: электроду не сообщаются никакие движения, и он горит до обрыва дуги. При этом расплавленная часть электрода заполняет кратер. На тонком металле может быть применен способ неоднократного зажигания и обрыва дуги. Качество шва несколько ухудшиться, но уменьшится вероятность образования прожога.

 

4 Изготовление урны

 

 

4.1 Наименование  конструкции,  и  ее  назначение

 

 Конструкция,  технологию  изготовления  которой  я  должен  разработать,  называется «Мусорка». Он представляет  собой четырехгранную усеченную  пирамиду с основанием вверху. Данная Мусорка подвешивается на двух опорах шарнирно, позволяющих ее относительное вращение. Это удобно для удаления из нее накопившегося мусора. Еще по внешнему виду можно сделать вывод, что эта Мусорка стационарная.

Основное предназначение мусорки состоит в сборе и кратковременном хранении мусора. Особенно широкое распространение мусорки получили в местах скопления людей. Здесь их можно встретить как в, так и  возле благоустроенных домов, в частном секторе, производственных помещения, парках отдыха и т.д. Мусорка является неотъемлемой частью нашего города и от их количества напрямую зависит чистота окружающей среды.

К достоинствам данной мусорки еще можно отнести прочность, долговечность, надежность. А недостатком ее является дороговизна и необходимость для ее изготовления специального оборудования.

4.2 Краткое  описание  применяемых  материалов.

 

При  изготовлении мусорки  используется:   сталь  ВСт3пс.

           Сталь  – это  сплав  железа  с  углеродом,  где  углерода  содержится  до  2,14%.  Сталь  подразделяются  на  углеродистую  и  легированную.  В  моем  случае  используется  углеродистая  сталь.  И  судя  по  марке,  эта  сталь  обыкновенного  качества.

           Сталь    Ст3пс  содержит:   Углерода (С) – 0,14-0,22%;

                                                          Марганца (Mn) – 0,4-0,65%;

                                                          Кремния (Si) – 0,05-0,17%;

                                                          Серы (S)  -  менее  0,04%; 

                                                          Фосфора (Р) – менее  0,05%.

             Расшифровка марки стали ВСт3пс:

В – сталь поставляется по физическим свойствам и химическому составу;  Ст. – сталь обыкновенного качества; 3– третьей группы; пс – полуспокойная.

 

          Определение свариваемости стали

Сэ = С + Mn/20 + Ni/15+ (Cr+Mo+V)/10 = 0,22 + 0.65/20 = 0,25

Так  как  содержание  углерода  в  этой  стали  незначительное,  также  как  и  вредных  примесей,  то  свариваемость  ее  хорошая.  Раз  свариваемость  хорошая,  то  для  сварки,  я  выбираю  распространенные  в  нашем  регионе    электроды  марки  МР-3  и  переменный  сварочный  ток.  Следовательно,  источником  питания  дуги  будет  трансформатор.

           Рутиловое  покрытие  электродов  марки   МР-3   менее  вредно  для  дыхательных  органов  сварщика.  Шлак  на  шве  образуется  тонкий,  быстро  затвердевает  и  поэтому,  рутиловымы  электродами  можно  выполнять  швы  в  любом  пространственном  положении.

Расшифровка  марки  электродов:

Э 46 – МР-3 – 4 – УД2             ГОСТ  9466 - 75

Е 431 – Р26                              ГОСТ  9467 – 75.

     Э46 – тип  электрода  (Э- электрод  для  дуговой  сварки;  46 – минимально                    гарантируемый  предел  прочности  металла  шва, 460 МПа);

     МР-3  -  марка  электрода  (Состоит  из  рутила(50%),  талька,  мрамора,  каолина,  ферромарганца,  целлюлозы  и  жидкого  стекла);

     4– диаметр  электрода  (4 мм);

     У – электроды  для  сварки  углеродистых  и  низколегированных  сталей;

     Д – с толстым  покрытием;

     Е – электрод;

     431 – группа  индексов,  указывающих  характеристики  наплавленного  металла  и  металла  шва  (43 – временное  сопротивление  разрыву,430МПа; 1 – относительное  удлинение,  не  менее  18%);

 

     Р – электроды  с  рутиловым  покрытием;

     2 – для  сварки  во  всех  пространственных  положениях,  кроме  вертикального  сверху  вниз;

     6 – на  переменном  или  постоянном  токе  обратной  полярности;

 

 

 

 

 

4.3 Проектирование  формы  конструкции

 

       По  заданию  дано:  конструкция – «Урна».

 

 

 

 

 

 

Применяемый   материал:

Листовой  прокат 2150 × 1000 × 2, сталь ВСт3пс;

Прокат угловой равнополочный  №50, сталь ВСт3пс;

Прокат листовой полосный 2000×50×5, сталь ВСт3пс.

 

Необходимо  спланировать:

1  Последовательность изготовления  конструкции;

2  Относительное расположение  стенок  в конструкции;

3  Относительное расположение  стенок и дна мусорки;

4  Расположение углового проката  в конструкции;

5  Расположение стоек в конструкции;

6  (Определить) размеры заготовок;

7  (Определить) виды применяемых  швов.

 

Последовательность   изготовления урны:

-   Сборка  стенок между  собой;

-   Сборка стенок и дна  конструкции;

-   Сварка листов конструкции;

-   Сборка и сварка рамки  опоры;  

-   Приваривание шпилек;

-   Приваривание стоек.

 

     Расположение  стенок урны между собой:

 

     При проектировании  расположения листового проката  я делал упор на то, что погрешность  в 1-5мм при изготовлении мусорки  браком являться не будет. Беря  это во внимание, заготовки на стенки мусорки будут изготовляться одинаковой величины, а соединяться стенки между собой будут, так как

 показано на рисунке.  Т.е. две стенки будут перекрывать  торцы двух других стенок. Это сделано для упрощения технологического процесса по изготовлению конструкции.

     Расположение  стенок и дна в конструкции:        

        Дно мусорки  будет перекрывать торцы стенок. Такое расположение дна, хоть  и удлиняет процесс сварки, в  плане того, что перед выполнением  следующего шва, конструкцию необходимо переворачивает, но облегчает сборку дна  со стенками. А как известно от сборки на 30% зависит качество будущего шва. 

 

          

Расположение  углового проката в конструкции:

       Угловой прокат, как показано на рисунке, совместно с листовыми полосами  будет  образовывать прочную рамку. Это необходимо для придания устойчивости мусорке и жесткости всей конструкции. Ширина этой рамки определяется шириной мусорки, и необходимым зазором для опор и швов при приваривании шпилек. Длина еще дополнительно увеличена, чтобы мусорка была более устойчива при опрокидывании.

    Расположение  стоек в конструкции;

 

Если шпильку приварить ниже середины, то сместится центр тяжести и она развернется дном вверх. А чем она будет ближе приварена к верхней границе мусорке, тем тяжелее ее переворачивать. Исходя из этих соображений я решил приварить их на расстоянии 100мм от края.

 

  Определение  размеров  заготовок.

- Боковые стороны:                                                        - Дно:

 

- Уголки:

 

 

 

- Пластины опорной рамки:

 

 

 

- Стойки:

 

 

-  Шпильки:

 

 

 

Применяемые  швы:

Сварные швы подразделяют по разным признакам: по типу шва, по протяженности, по способу выполнения, по пространственному положению,  по форме разделки кромок и т.д.

При сварке мусорки используются следующие сварные швы:

- Прямолинейный прерывистый тавровый  шов  в  нижнем  положении;

- Прямолинейный прерывистый угловой  шов в нижнем положении;

- Прямолинейный сплошной  нахлесточный  шов  в  нижнем  положении;

- Кольцевой прерывистый тавровый  шов  в  нижнем  положении.

 

4.4  Разработка технологии изготовления заготовок «Урны»

 

     Подготовка  металла  под  сварку   заключается  в  правке,  очистке,  разметке,  резке,  и  обработке  кромок.