Каким образом преимущественно свариваются длинные швы металлоконструкций. Заполнение сварного шва по сечению и длине

Мелитопольский Профессиональный Лицей

Железнодорожного Транспорта

Курсовая работа

По сварке

на тему:

Выполнил:

Учащийся группы ТУ-6

Проверил:

Иванов О.К

Мелитополь - 2014 г

Введение

Способы выполнения сварных швов по длине и сечению

Сварка стыковых швов

Сварка угловых швов

Сварка металла большой толщины

Сварка тонколистового металла

Строительные материалы: строительный кирпич и мелкие стеновые блоки

Строительный кирпич

Мелкие стеновые блоки

Требования, предъявляемые к системам отопления

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время рабочие профессии востребованы во всех отраслях промышленности. С развитием экономики государства повышается спрос на высококвалифицированных специалистов (сварщиков, строителей, монтажников и т.д.). Постоянное внедрение новых технологий, увеличение объема работ, расширение материальной базы требует повешенного внимания к подготовке, переподготовке, повышении квалификации специалистов данных профессий.

Сварка металла представляет собой технологический процесс получения неразъемного соединения за счет установления межатомных или межмолекулярных связей или диффузии. Применяют ее для соединения однородных и разнородных металлов и их сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, стеклом и др.), а также пластмасс. Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным и в значительной степени механизированным технологическим процессом. Она широко применяется практически во всех отраслях машиностроения и строительной промышленности, в судостроении при изготовлении цельносварных корпусов судов.

Все здания и инженерные сооружения возводятся из разнообразных строительных материалов, поэтому правильный их выбор, умение оценить их качество и степень сохранности и обеспечить нормальные условия эксплуатации конструкций из этих материалов - все это необходимо для строителей любой специальности.

Трудно назвать отрасль народного хозяйства, в которой не применялась бы тепловая энергия. Обеспечение нормальных микроклиматических условий в помещениях жилых, общественных зданий и зданий промышленного назначения, обеспечение нормального хода технологических процессов в промышленности, обеспечение чистоты атмосферы в помещениях и на рабочих местах - далеко не полный перечень сторон разнообразной деятельности и жизни человека, требующих применения тепловой энергии. Поэтому так остро поставлены вопросы развития техники теплогазоснабжения и вентиляции.

Дипломная работа состоит из введения, трех частей, заключения и списка использованной литературы. В первой части рассмотрим способы выполнения сварных швов по длине и сечению, а именно технику сварки стыковых и угловых швов, технику сварки металла большой толщины и тонколистового металла в различных пространственных положениях. Во второй - виды строительных материалов - строительные кирпичи и мелкие стеновые блоки (назначении, размеры, виды кладки, растворы). Третья часть посвящена требованиям, предъявляемым к системам отопления.

Способы выполнения сварных швов по длине и сечению

Сварка в различных пространственных положениях

Сварка начинается с зажигания сварочной дуги, которое происходит при кратковременном касании концом электрода изделия. Благодаря протеканию тока короткого замыкания - методом «впритык» или скользящим движением конца электрода с кратковременным касанием изделия - методом «спички» (рис. 1). При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. После этого сварку ведут в нужном направлении.

Рис. 1 Зажигание сварочной дуги: а - кратковременным прикосновением электрода к поверхности изделия; б - чирканьем конца электрода о поверхность изделия.

Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика. Дугу перемещают таким образом, чтобы обеспечивалось проплавление свариваемых кромок и получалось требуемое качество наплавленного металла при хорошем формировании шва. Это достигается поддержанием дуги постоянной длины и соответствующим перемещением конца электрода (рис. 2). При ручной сварке длина дуги в зависимости от марки и диаметра электрода, условий сварки составляет 0,5-1,2 диаметра электрода. Большое увеличение дуги приводит к снижению глубины провара, ухудшению качества шва, увеличению разбрызгивания, а иногда и к порообразованию; значительное уменьшение - к ухудшению формирования и короткому замыканию.

Рис. 2. Основные виды траектории поперечных движений рабочего конца электрода

При отсутствии поперечных колебательных движений конца электрода ширина валика равна 0,8-1,5 d электрода. Такие швы (или валики) называют узкими, или ниточными. Их применяют при сварке тонкого металла и при наложении первого слоя в многослойном шве. Получение средних швов (или валиков), ширина которых обычно не более 2-4 d электрода, возможно за счет колебательных движений конца электрода. Основные варианты колебательных движений конца электрода показаны на рисунке 2. Движения, не способствующие усиленному прогреву обеих свариваемых кромок - на рис. 2, в-ж; способствующие усиленному прогреву одной кромки - на рис. 2, з-и; способствующие прогреву корня шва - на рис. 2, к.

Сварку нужно стремиться выполнять в нижнем положении, так как при этом создаются наиболее благоприятные условия для получения швов хорошего качества. В этом положении расплавленный металл переносится в сварочную ванну, которая занимает горизонтальное положение, в направлении силы тяжести. Более того, сварку в нижнем положении выполнять удобнее и легче наблюдать за процессом.

Существуют различные способы сварки швов по длине и сечению. Выбор их зависит от длины шва и толщины свариваемого металла. Условно принято швы длиной до 250 мм называть короткими, 250-1000 мм - средними, более 1000 мм - длинными.

Рис. 3. Сварка швов различной протяженности: а - короткий шов; б - средний шов; в-д - длинные швы; I, II - слои шва; 1-10 - порядок и направление сварки участков шва; А - общее направление сварки

Короткие швы сваривают на проход, т. е. при неизменном направлении сварки, от одного конца шва к другому (рис. 3, а); швы средней длины - от середы соединения к концам (рис. 3, б); длинные швы - обратноступенчатой сваркой, при которой сварный шов выполняется следующими один за другими участками а направлении, обратном приращению шва (рис. 3, в). Длина ступени (участка) принимается в пределах 100-350 мм, причем более короткие ступени назначают при сварке тонкого металла и более длинные - при сварке толстого металла.

Обратноступенчатая сварка ведется преимущественно при общем направлении А от середины к концам и может выполнятся одним или двумя сварщиками (рис. 3, г, участки 1 и 1а, 2 и 2а и т.д.).

При многослойных швах (рис. 3, д) также используется обратноступенчатая сварка, при этом смежные участки вышележащих слоев выполняют в направлении обратном сварке нижележащих швов. Концы швов смежных участков должны быть смещены относительно друг друга на 25-30 мм.

Сварка швов в положении, отличных от нижнего, имеет ряд особенностей.

При сварке в вертикальном положении металл в сварочную ванну переносится перпендикулярно силе тяжести. Поэтому сварка покрытыми электродами должна выполняться по возможности наиболее короткой дугой. При этом диаметр электродов должен быть не более 4-5 мм, а ток на 15-20% ниже значений тока при сварке в нижнем положении. При переходе металла электрода в сварочную ванну количество жидкого металла в ней увеличивается и под действием силы тяжести металл может вытечь. Поэтому электрод необходимо быстро отвести в сторону, чтобы металл затвердел. Сварку вертикальных швов веду сверху вниз (рис. 4 а) или снизу вверх (рис. 4 б).

Рис. 4. Схема сварки вертикальных швов: а - сверху вниз; б - снизу вверх

Более удобной является сварка снизу вверх, когда дуга возбуждается в самой нижней точке, где образуется площадка для затвердевшего металла, на которой удерживаются следующие капли расплавленного металла. Выполнять сварку сверху вниз значительно труднее, чем снизу вверх. Обычно этот метод применяется для сварки тонкого металла. В начале сварки электрод располагают перпендикулярно поверхности и дуга возбуждается в верхней точке шва. После появления заметной капли жидкого металла на свариваемой поверхности электрод наклоняют вниз под углом 10-15˚, а дугу направляют на расплавленный металл.Горизонтальные швы сваривать труднее, чем вертикальные, поэтому их выполняют сварщики более высокой квалификации. Чтобы расплавленный металл не мог стечь, кромки на нижнем листе не скашивают, а сварку начинают на кромке нижнего листа, затем проваривают корень шва и переносят дугу на кромку верхнего листа (рис. 5). При наложении верхних уширенных валиков поперечные колебания конца электрода совершают под углом 45˚ к оси шва. Сварку ведут электродами тех же диаметров и на тех же режимах, что и сварку вертикальных швов.

По технике выполнения сварка потолочных швов наиболее трудная. В данном случае сила тяжести препятствует переносу капель металла электрода в сварочную ванну и они стремятся стечь вниз. Преодолеть силу тяжести и удержать расплавленный металл от вытекания можно при небольшом объеме сварной ванны. Для этого сварку осуществляют электродами диаметром не более 4 мм при силе тока на 20-25% меньше, чем при сварке в нижнем положении короткой дугой и узкими валиками. Дуга должна быть как можно короче для перехода капель металла электрода в металл шва (рис. 6).

Рис. 6. Сварка потолочных швов

Сварка стыковых швов

Стыковые соединения без скоса кромок сваривают уширенным швом с одной или двух сторон стыка.

Стыковые соединения с разделкой кромок выполняют однослойными (однопроходными) или многослойными (многопроходными), в зависимости от толщины металла и формы подготовки кромок (рис. 7).

Рис. 7. Сварка стыковых швов: а-г - формы поперечных сечений швов; 1-7 - порядок выполнения слоев шва; 0 - подварочный шов

Таблица 1 Число слоев при сварке стыковых и угловых швов

Сварку многослойных швов начинают, тщательно проваривая корень шва электродом диаметром не более 4 мм, а последующие швы направляют уширенными валиками, используя электроды большего диаметра.

В ответственных конструкциях корень шва удаляют вырубкой, зубилом или газовым резаком для поверхностной резки, а затем накладывают подварочный шов.

Сварка угловых швов

Наилучшие результаты при сварке угловых швов обеспечиваются при установке плоскостей соединяемых элементов в положении «в лодочку» (рис. 8, а), т.е. под углом 45 к горизонтали. При этом достигается хорошее проплавление угла и стенок элементов без опасности подреза или непровара, а также создается возможность наплавлять за один проход швы большего сечения. Однако не всегда можно установить соединяемые элементы в положение «в лодочку».

Рис. 8. Сварка угловых швов: а-г - формы поперечных сечений и положение деталей при сварке; 1-4 - порядок выполнения слоев шва

В ряде случаев соединяемые элементы занимают иное (рис. 8, б-г) положение в пространстве. Сварка таких угловых швов сопровождается дополнительными сложностями, так как возможны непровары вершины угла соединения или горизонтальной стенки, а также подрезы стенки вертикального элемента. В этих случаях катеты однослойного углового шва не должны превышать 8 мм. Швы с катетами свыше 8 мм выполняют в два слоя и более.

Угловые швы таврового соединения с двумя симметричными скосами одной кромки сваривают в один слой или в несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла.

Технология сварки угловых швов в вертикальном и потолочном положениях существенно не отличается от сварки стыковых швов со скосом кромок. Для обеспечения необходимого провара вершины угла первый слой выполняют электродами диаметром 3-4 мм.

При сварке угловых швов нахлесточных соединений нельзя допускать излишнего проплавления (подреза) кромки верхнего элемента и наплыва металла (при недостаточном сплавлении) на плоскость нижнего элемента.

Чтобы заполнить сечение шва, может понадобиться не один проход. И в зависимости от этого могут быть однослойные, многослойные, многослойно-многоходные швы. Схематично такие швы изображены на рис.

Рис. 1. Движение электрода при различных режимах прогрева. 1 - при слабом прогреве кромок, 2- при усиленном прогреве кромок, 3 - при усиленном прогреве одной кромки, 4 - при хорошем прогреве корня шва

Если число слоев равно числу проходов дутой, то шов называют многослойным. В случае, если некоторые из слоев выполняются за несколько проходов, такой шов называют многопроходным. Многослойные швы чаще применяют в стыковых, соединениях, многопроходные - в угловых и тавровых. По протяженности все швы условно можно разделить на три группы: короткие - до *300 мм, средние - 300-1000, длинные - свыше 1000 мм.

В зависимости от протяженности шва, свойств свариваемого материала, требований к точности и качеству сварных соединений сварка швов выполняется различными способами. На рис. 3 представлены такие схемы сварки. Самое простое - это выполнение коротких швов.

Рис. 2. Виды заполнения сварного шва: 1 - однослойный шов; 2 - многопроходной шов; 3 - многослойный многопроходной шов

Осуществляется движение напроход - от начала до кон-ца шва. Если шов более длинный (назовем его швом средней длины), то сварка идет от средины к концам (обратноступенчатым способом). Если варится шов большой длины, то выполняться он может как обратносту-пенчатым способом, так и вразброс. Одна особенность - если применяется обратноступенчатый способ, то весь шов разбивается на небольшие участки (по 200-150 мм). и сварка на каждом участке ведется в направлении, об ратном общему направлению сварки.

«Горка» или «каскад» применяются при выполнении швов конструкций, несущих большую нагрузку и конструкций значительной толщины. При толщинах в 20-25 мм возникают объемные напряжения и появляется опасность возникновения трещин. При сварке «горкой» сама зона сварки должна постоянно находиться в горячем состоянии, что очень важно для предупреждения появления трещин.

Разновидностью сварки «горкой» является сварка «каскадом».

При сварке, низкоуглеродистой стали каждый слой шва имеет толщину 3-5 мм в зависимости от сварочного тока. Например, при токе 100 А дута расплавляет металл на глубину около 1 мм, при этом металл нижнего слоя подвергается термической обработке на глу бину 1-2 мм с образованием мелкозернистой структуры. Нри сварочном токе до 200 А толщина наплавленного слоя возрастает до 4 мм, а термическая обработка нижнего слоя произойдет на глубине 2-3 мм.

Рис. 3. Схемы сварки. 1- сварка иапроход; 2 - сварка от середины к краям; 3 - сварка обргвгноступеичатым способом; 4 - сварка блоками; 5 - сварка каскадом; 6- сварка горкой

Чтобы получить мелкозернистую структуру корневого шва, надо нанести подварочный валик, использовав для этого электрод диаметром 3 мм при силе тока в 100 А. Перед этим корневой шов должен быть хорошо зачищен. На верхний слой шва наносится отжигающий (декоративный) слой. Толщина такого слоя - 1-2 мм. Этот слой можно получить электродом диаметром 5- 6 мм при силе тока в 200-300 А.

Окончание шва. При окончании сварки - обрыве дуги в конце шва - следует правильно заваривать кратер. Кратер является зоной с наибольшим количеством вредных примесей, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. По окончании сварки не следует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все перемещения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющийся при этом электродный металл, заполнит кратер.

При сварке низкоуглеродистой стали кратер иногда выводят в сторону от шва - на основной металл. Если сваривают сталь, склонную к образованию закалочных структур, вывод кратера в сторону недопустим ввиду возможности образования трещин.

Рис. 22. Сварочный трансформатор:
а - внешний вид; б - схема регулирования сварочного тока

Вопрос 2. Способы заполнения шва по сечению.
По способу заполнения по сечению швы:
однопроходные, однослойные (рис. 23, а);
многопроходные многослойные (рис. 23, б);
многослойные (рис. 23, в).

Рис. 23. Сварные швы по заполнению сечения шва

Рис. 24. Заполнение шва по сечению:
а - каскадом; б – блоками

Рис. 25. Сварка горкой

3. Задача. Объясните влияние серы и фосфора на качество сварного шва.
Сера и фосфор являются вредными примесями стали и чугуна. Их избыточное количество вызывает образование трещин в сварном шве. Сера вызывает трещины в горячем состоянии шва (явление красноломкости), фосфор - в холодном (явление хладноломкости).

Для начинающего сварщика очень важно овладеть навыком зажигания дуги. Зажигание дуги выполняется кратковременным прикосновением конца электрода к изделию или чирканьем концом электрода о поверхность металла (рис. 64).

«Ведут» дугу таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва. Основные, наиболее широко применяемые способы перемещения конца электрода при РДС приведены на рис. 65.

Существуют различные способы выполнения швов по длине и сечению. Выбор способа выполнения швов определяется длиной шва и толщиной свариваемого металла. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250-1 000 мм – средними, а более 1 000 мм – длинными (рис. 66).

Рис. 64. Способы зажигания дуги плавящимся покрытым электродом: а – прикосновение электрода в точке; б – чирканье концом электрода о поверхность металла

Рис. 65. Основные способы перемещения конца электрода при РДС: а, б, в, г – при обычных швах; д, е, ж – при швах с усиленным прогревом кромок

Рис. 66. Способы выполнения шва: а – сварка швов «на проход»; б – сварка швов средней длины; в – сварка швов обратноступенчатым способом; г, д – сварка длинных швов

Короткие швы по длине обычно сваривают «на проход» (рис. 66, а). Швы средней длины сваривают от середины к краям (рис. 66, б) либо обратноступенчатым способом (рис. 66, в). Длинные швы однопроходных стыковых соединений и первый проход многопроходных швов сваривают от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 66, г), а в соединениях с угловыми швами также от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 66, д).

Обратноступенчатая сварка является наиболее эффективным методом уменьшения остаточных напряжений и деформаций.

Предыдущий шов остывает до температуры 200-300 °С. При охлаждении одновременно с уменьшением ширины шва уменьшается и первоначально расширенный зазор, именно поэтому остаточные деформации становятся минимальными.

При сварке стыковых или угловых швов большого сечения шов выполняется несколькими слоями (рис. 67). При этом каждый слой средней и верхней части шва может выполняться как за один проход (рис. 67, а), так и за два и более проходов (рис. 67, б).

С точки зрения уменьшения остаточных деформаций сварка за один проход предпочтительнее. Если ширина шва достигает 14-16 мм, то чаще применяется многопроходный способ сварки швов.

При сварке металла большой толщины (> 15 мм) выполнение каждого слоя «на проход» является нежелательным. Такой способ приводит к значительным деформациям и образованию трещин в первых слоях, так как первый слой успевает остыть. Для предотвращения образования трещин заполнение разделки кромок при РДС следует производить каскадным методом или «горкой». В этом случае каждый последующий слой накладывается на еще не успевший остыть предыдущий слой, что позволяет снизить сварочные напряжения и деформации. Схемы заполнения разделки кромок каскадным методом и «горкой» приведены на рис. 68, а, б.

Рис. 67. Многослойные швы: а – сварной многослойный шов, выполненный за один проход; б – многослойный шов, выполненный за несколько проходов; I-IV – количество слоев сварных швов; 1-7 – количество проходов.

Рис. 68. Схема заполнения разделки кромок при

РДС металла большой толщины: а – каскадный метод; б – метод заполнения разделки «горкой»

При каскадном методе заполнения шва весь шов разбивается на короткие участки в 200 мм, и сварка каждого участка производится таким методом. По окончании сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают выполнение первого слоя на соседнем участке. При этом каждый последующий слой накладывается на неуспевший остыть металл предыдущего слоя.

Сварка «горкой» является разновидностью каскадного способа и ведется двумя сварщиками одновременно, от середины к краям. Эти оба метода выполнения шва представляют собой обратноступенчатую сварку не только по длине, но и по сечению шва.

Прежде чем приступить к сварке, необходимо ознакомиться с технической документацией. Процесс изготовления любой конструкции представлен в технологических картах. Кроме технологических карт к технологическому процессу прилагаются чертежи изделия: общий вид и деталировка с необходимыми пояснениями и техническими условиями. На общем виде указываются обозначения сварных швов. При РДС малоуглеродистых сталей в зависимости от прочностных показателей металла широко используют электроды с рутиловым покрытием типов Э42 и Э46, например, АНО-6, АНО-4 и др. Для сварки ответственных стальных конструкций применяют электроды с основным покрытием типов Э42А и Э46А, например: УОНИ-13/45, СМ-11, Э-138/45Н и др.

Контрольные вопросы:

1. Как различаются сварные швы по длине?

2. Что дает обратноступенчатая сварка?

3. Какие существуют методы наложения швов при сварке металла большой толщины?

4. Какие электроды применяются при РДС малоуглеродистых сталей?

Сварочные швы разделяют по такой характеристике, как протяженность. В этом плане, все швы можно разделить на три отдельные группы. Таким образом, имеем:

К ороткие швы, протяженностью 250-300 мм;

Ш вы средней длины, протяженность которых составляет 300-1000 мм;

Д линные швы, длина которых составляет 1000 мм и более.

Все три категории имеют свои особенности, и поэтому свариваются по-своему. Так, например, короткие швы свариваются от начала к концу лишь в одном направлении. Средние швы сваривают несколькими участками. При этом длина участка выбирается такой, чтобы на нем можно было полностью выварить два, три, четыре электрода. Сварка участков начинается в центре шва и ведется от средины к ее концам. Или же это происходит обратноступенчатым способом, то есть от одного края к другому.

Длинные же швы очень широко применяются в таких отраслях, как резервуаростроение. То есть, на тех участках, где необходимо сварить трубы или цистерны большого диаметра, длины и так далее. Например, это также может быть сфера судостроения. В таких случаях, сварка проходит, как правило, вразбивку, при помощи обратноступенчатого способа.

Также, достаточно распространенной и характерной является сварка металлов большой толщины. Как правило, в этих случаях используются многослойные швы, которые рекомендуют сваривать, так называемым, методом «горка» или же каскадным методом. Во время сварки «горкой» наноситься первый слой шва на участке, длиной около 200-300 мм. После этого, рабочую поверхность очищают, удаляя окалины и шлак, после чего, приступают к нанесению второго слоя. Это делается таким образом, чтобы длина второго слоя была в два раза больше первого. В конце концов, отступив от конца второго слоя, также на 200-300 мм, наноситься третий сварочный шов. Таким образом, образуется сварочный шов, который располагается в обе стороны от центральной точки, при помощи коротких швов.

Каскадный же метод сварки используется при толщине сварных листов более 25 мм, и данный способ является разновидностью предыдущего метода. Если же вы имеете дело с листами, толщина которых превышает 60 мм, в таком случае целесообразнее пользоваться сварочными автоматами, которые будут сообщать электродной проволоке поперечные и возвратно-поступательные передвижения. Таким образом, сварка металла большой толщины является достаточно трудоемкой, при использовании любого возможного метода сварки.