Курсовая работа: Процес ручного дугового зварювання

- нагріванням матеріалу до розтоплювання;

- нагріванням до пластичного стану та одночасним стисненням деталей.

Стисненням без нагрівання, можна зварювати в окремих випадках лише пластичні метали: алюміній, мідь, свинець та ін. Це так зване «холодне» зварювання. Другий спосіб застосовується для металів і сплавів, які здатні переходити в пластичний стан при нагріванні до температур, нижчих від температури плавлення (сталь, алюміній та ін.), що дозволяє здійснювати зварювання в пластичному стані шляхом стиснення двох попередньо нагрітих частин металу. При стисненні оксидна плівка на поверхнях дотик} руйнується і стає можливим взаємопроникнення (дифузія) кристалічних зерен однієї частини в зерна іншої, що забезпечує їх зварювання. З підвищеннях! температури нагріву величина зусилля, потрібного для стиснення, зменшується.

Третій спосіб - зварювання плавленням, при якому стиснення деталей не потрібне. Цим способом можна зварювати всі метали і сплави, в тому числі і такі, які при нагріванні не переходять у пластичний стан, а відразу переходять в рідкий стан (чавун, бронза, литті сплави алюмінію та магнію та ін.).

Електродугове зварювання - зварювання плавленням, під час якого нагрівання відбувається електричною дугою, найбільше широко застосовувана група процесів зварювальної технології. Для зварювання необхідне потужне струмове джерело живлення низької напруги, до одного затискача якого приєднується зварна деталь, а до іншого - зварювальний електрод.

Головна роль дугового розряду - перетворення електричної енергії в теплоту. При температурі близько 5500° С газ у розряді є сумішшю іонізованих часток. Характер дугового розряду залежить від присадного металу, основного металу, захисного середовища, параметрів електричного кола та інших факторів.

При виготовленні сталевих конструкцій найбільшого застосування знайшли види електродугового зварювання плавким електродом - ручне, механізоване і автоматичне, а також контактні види зварки - точкове, шовне і стикове.

Раціональна область застосування ручного дугового зварювання - невеликі по довжині шви, розташовані в важкодоступних місцях і в різних просторових положеннях. Основні переваги ручного дугового зварювання - універсальність і простота устаткування. Недолік - невисока продуктивність і використання ручної праці.

Ручне дугове зварювання є найпоширенішим видом електрозварювання, застосовується для зварювання м'якої та легованої сталей, чавуну, нержавіючих сталей, у деяких випадках кольорових металів. Ручне дугове зварювання проводиться зварювальними електродами, які вручну подаються в дугу і переміщаються уздовж заготовки. В результаті зварки покритим металевим електродом - дуга горить між основним металом і стрижнем електроду.

Електрод має вигляд стрижня діаметром 1,5-10 мм, закріплений в ручному електродотримачі.

При дотику електрода до металевої зварної деталі, замикається електричне коло, й кінець електрода нагрівається. Якщо потім електрод відвести на 3 - 5 мм від деталі, то встановлюється дуговий розряд, за рахунок якого далі і підтримується струм. Інтенсивне локальне нагрівання викликає розплавлювання основного металу (металу деталі) поблизу дуги розряду. Кінець електрода теж плавиться, і метал електрода вливається в розплавлену «зварювальну ванну» основного металу.

Зварювальник, стежачи за тим, щоб дуговий розряд не змінювався, веде електродом уздовж стикованих країв зварюваних деталей. При проходженні електрода утворюється розплавлена зварювальна ванна з основного металу і металу електрода, який потім одразу ж кристалізується. В результаті однократного проходження дуги по контуру зварювання утвориться зварювальний валик. Ручне зварювання застосовується при виконанні криволінійних і коротких швів в різних просторових положеннях - вертикальному, стельовому, нижньому, горизонтальному, при утворенні швів в важкодоступних місцях, а також при збиранні конструкцій складної форми і монтажних роботах. Ручне дугове зварювання дає відмінну якість зварних швів, але має нижчу продуктивність, по порівнянню, наприклад, з автоматичним дуговим зварюванням під флюсом.

Як правило, продуктивність процесу залежить від зварювального струму. Але при ручному зварюванні покритими електродами струм обмежений, оскільки його підвищення понад встановлений параметр є причиною відшарування покриття, розігрівання стрижня електроду, сильного розбризкування і чаду плавкого металу.

2.1.1 Характеристики сталей

Сталями називають сплав заліза з вуглецем (від 0,01 до 2,14%). Практично випускають сталі з вмістом вуглецю до 1,5%. Крім вуглецю в сталях є марганець, кремній, сірка і фосфор.

Залежно від вмісту вуглецю сталі поділяють на низьковуглецеві (до 0,25% С), середньовуглецеві (0,25-0,6%С)і високовуглецеві (0,6-1,5%С).

Для виготовлення зварних конструкцій використовують вуглецеву сталь звичайної якості, яку згідно ГОСТу 380-88 випускають таких марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Цифри в позначках марок означають порядковий номер, індекси кп, пс і сп - ступінь розкислення, Г - підвищений вміст марганцю (близько 1%). Із збільшенням номера марки від Ст1 до Ст6 вміст вуглецю в сталі зростає від 0,06-0,12 до 0,38-0,49%. Тому сталі з вищими номерами марок мають більшу міцність і твердість, але меншу пластичність. У сталі Ст0 вміст вуглецю не перевищує 0,23%.

За видом прокату сталь буває листова, сортова (кругла, квадратна та ін.), фасонна (кутник, тавр, швелер тощо).

Арматурну сталь поділяють на пруткову, дротяну, гладку і періодичного профілю.

Якісні вуглецеві конструкційні сталі застосовують для виготовлення відповідальних зварних конструкцій. Згідно ГОСТу 1054-74 їх позначають двозначними цифрами, що означають вміст вуглецю в сотих частках відсотка:

- низьковуглецеві: 05,05кп, 08,08кп, 10пс,...25;

- середньовуглецеві: 30....55, 58 (55пп);

- високовуглецеві: 60....85.

При підвищеному вмісті марганцю в позначення вводять букву Г. Леговані сталі крім постійних елементів містять спеціально введені для одержання необхідних властивостей легуючі елементи. Залежно від вмісту легуючих елементів сталі поділяють на:

- низьколеговані (до 3%);

- середньолеговані (від 3 до 10%);

- високолеговані (більше 10%).

Леговані сталі позначають цифрами, які вказують вміст вуглецю в сотих частках процента і буквами, що вказують легуючі елементи. Цифри після букв указують середній вміст елемента у відсотках. Якщо вміст елемента менше 1%, то цифри за буквою не ставлять. Буква А в кінці марки означає, що сталь високоякісна, а буква Ш - особливо високоякісна і вміст шкідливих домішок (сірки і фосфору) мінімальний. Наприклад, марка сталі 08Х13-Ш розшифровується так: вміст вуглецю 0,08%, хрому - 13%, Ш - особливо високоякісна.