СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение.
2. Назначение изделия, конструкция.
3. Выбор сварочного оборудования, приспособления и инструменты.
4. Материалы, применяемые при сварке.
5. Требования к подготовке деталей под сварку.
6. Выбор ориентировочных режимов сварки.
7. Процесс сварки (технология и техника).
8. Контроль качества сварочных соединений (готовых изделий и конструкций).
9. Техника безопасности и пожарные мероприятия при выполнении сварочных работ.
10. Использованная литература.
ВВЕДЕНИЕ
1) В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от сотых долей миллиметра до нескольких метров.
В 1802 г. русский академик В.В. Петров впервые в мире открыл и описал явление электрической дуги, а также указал на возможность использования ее теплоты для расплавления металлов. В 1882 г. русский академик Н.Н. Бенардос изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В 1888 г. русский инженер-металлург Н.Г. Славянов разработал металлургические основы дуговой сварки, создал первый автоматический регулятор длины сварочной дуги и изготовил первый в мире сварочный генератор.
По уровню развития сварочного производства Россия является ведущей страной в мире. В 1969 г. на борту космического корабля «Союз-6» Валерий Кубасов с помощью установки «Вулкан» провел автоматическую электронно-лучевую и дуговую сварку и резку металлов в космосе; в 1984 г. на борту космического корабля «Салют-7» Светланой Савицкой и Владимиром Джанибековым выполнены ручная сварка, резка, пайка и напыление металлов в открытом космосе.
|
|
2) Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84). Различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.
Сущность сварки состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления.
К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (ГОСТ 2601-84). Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена.
Газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла. Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. Особенность контактной сварки – высокая скорость нагрева и получение сварного шва, это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосистем. Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:
|
|
- электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
- электрическая сварка, где источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
- электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;
- лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;
- газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.
2. НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ, КОНСТРУКЦИЯ.
Оболочка корпуса, состоящая из днищевого, двух бортовых и палубного перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и промежуточными палубами и платформами, необходимость которых, а также их количество и расположение определяются размерами и назначением судна.
Вместе с оконечностями и штевнями они образуют основной корпус и относятся поэтому к числу основных конструктивных элементов корпуса.
Наружная обшивка образует непроницаемую оболочку, которая предотвращает попадание воды внутрь судна сверху (настил верхней палубы), обеспечивает плавучесть судна (наружная обшивка) и непотопляемость при повреждении наружной обшивки днища (настил второго дна). Кроме того, настил второго дна образует междудонное пространство.
|
|
Наружная обшивка представляет ряд поясьев, состоящих из отдельных листов, расположенных длинной кромкой вдоль корпуса судна. Ширина поясьев – 1,5-2,5 м., а на крупных судах – 3,0-3,2 м. Длина листов – до 16 м.
Разбивка наружной обшивки на поясья производится на чертеже растяжки наружной обшивки, который представляет собой наружной обшивки одного борта на плоскость. Так как ширина растяжки наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней части судна, поясья наружной обшивки в районе оконечностей начинают сужаться.
Во избежание чрезмерного сужения в этом случае вводят потери, т.е. поясья, в которые переходят два смежных суженных пояса, заканчиваемы в одном сечении.
В этом случае производится замер борта на судне 001 СБ.
Горизонтальный киль в средней части судна делают толще примыкающих к нему поясьев днищевой обшивки. Ширстрек также утолщают.
Толщина листов наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней части судна (кроме судов ледового плавания). Для соединения листов наружной обшивки и настилов палуб и второго дна используют сварку. На судах, имеющих ледовые подкрепления, бортовая обшивка в районе ватерлинии делается утолщенная – это так называемый ледовый пояс. Кроме него, иногда утолщают листы, примыкающие к большим вырезам в палубе (например в районе грузовых люков или в местах соединения с поперечными переборками. Крайние примыкающие к борту листы палубного настила составляют палубный стрингер: его делают толще, чем другие листы палубного настила и располагают вдоль судна. В виде исключения иногда прибегают к пленке – в месте соединения палубного стрингера с ширстреком, а при необходимости образования так называемых барьерных швов – в районе скулы и по верхней палубе. Барьерные швы, идущие вдоль судна, препятствуют распространению случайных трещин по всему поперечному сечению наружной обшивки палубы.
При ремонте корпусов по Правилам регистра применяются стали нормальной прочности категории А, В, Д, Е, и повышенной прочности категорий А32, Д3, Е32, А36, Е36, А40, Д40, Е40.
В качестве эквивалентных для указанных категорий стали ГОСТ 5521 предусматривает следующие марки:
- для стали категории А – сталь Ст3 сп2, Ст3 сп3, Ст3 пс2, Ст3 Гпс2;
- для В-сталь марок Ст3 сп4, Ст3 пс4, Ст3 Гпс4;
- для Д-сталь марки С;
- для А 32, Д32, Е 32 – сталь марок 09Г2 и 09Г2С;
- для А36, Д36, Е36 – сталь марки 10Г2 С1Д;
- для Д40 и Е40-сталь марки 10 ХСНД (СХЛ-4).
В данной конструкции используется листовой металл марки ВСт3 сп.
Сталь марки Ст3 может быть кипящей, спокойной и полуспокойной. Сталь группы В по способу производства делится на мартеновскую и конвеерную. Впереди марки стали ставится обозначения группы стали В и способ производства (М или К). В сталях, предназначенных для сварных конструкций, особенно точно регламентируется содержание химических элементов, так как даже незначительное увеличение содержания углерода серы и фосфора отрицательно влияет на свариваемость ВСт3ст4.
Углерод – 0,14-0,22
Марганец – 0,40-0,65
Кремний – 0,12-0,30
Сера – 0,055
Фосфор – 0,045
Данная сталь относится к хорошо свариваемым. Также эта сталь хорошо рубится гильотиной и хорошо режется газом.
3. ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫ
Чтобы изготовить лист бортовой обшивки применяем следующее оборудование:
Тельфер – это небольшой подъемный кран, находящийся внутри цеха, используемый для перемещения деталей по цеху.
Турбинка – это электрическая машинка для снятия кромок и удаления зазоров зачистки металла. Состоит из электрического двигателя и наждачного диска.
Гильотина – предназначена для рубки металла толщиной от 5 мм и выше.
Сварочный преобразователь ПСО-500 – служит для преобразования переменного тока в постоянный ток, используемый для питания сварочной дуги. Преобразователь имеет генератор сварочного тока и электродвигатель, расположенный в общем корпусе. Якорь генератора электродвигателя расположен на одном валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса. На вал электродвигателя насажен вентилятор, предназначенный для охлаждения агрегата во время работы. Для регулирования сварочного тока пользуются маховичком реостата. При вращении маховичка по часовой стрелке ток увеличивается, а при вращении против часовой стрелки – уменьшается. Величина сварочного тока измеряется амперметром.
Для зажигания электрода и подвода к нему сварочного тока служит электродержатель. Согласно ГОСТ 14651-69 электродержатели выпускаются трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа – для тока 125 А; II типа – для тока 125-315 А; III типа – 315-500 А.
Щитки и маски изготовляются по ГОСТ 1361-69. материалом служит черная фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг.
Для зачистки металла и сварного шва используют: молоток-шлакоотделитель (кира), и металлическая щетка.
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СВАРКЕ
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам (прочности и пластичности) металла шва (наплавленного металла) и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа. Электроды Э42 свидетельствуют о том, что электрод предназначен для сварки конструкционных сталей и обеспечивает предел прочности при сжатии 42 кгс/мм кв.
Электроды: СМ-11 позволяют сваривать швы в любом пространственном положении и обеспечивают получение поплавленного металла без трещин, с высокой пластичностью, ударная вязкость поплавленного металла при сварке этими электродами 14-16 кгс/мм куб. Также можно использовать такие типы по ГОСТ (67-60 ЭЛУР-10, Э34, Э42, Э46 – для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сталей). Э45А, Э50, Э50А, Э55 – для сварки среднелегированных и низкоуглеродистых сталей. Э60, Э60А, Э70, Э85, Э100, Э125, Э145 – для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей, относящихся к маркам ОМА-2, ОЗЦ-1, ОММ-5, ЦМ-7, АНО-1, ОЗС-3, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-2, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65,
Сварочная проволока используется по ГОСТу 2246-40 и бывает:
-низкоуглеродистая – марки Св-08, Св-08А, Св-08АА и т.д.
в этой конструкции используем электроды типа Э45А марки УОНИ-13/45.
УОНИ-13.
Электроды УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный направленный металл, содержащий несколько повышенное количество марганца и кремния и обладающий высокими механическими свойствами. Металл, направленный электродами УОНИ-13, обладает высокой плотностью, значительной ударной вязкостью, достигающей 25-30 кгс/см2 для УОНИ-13/45 УОНИ-13/55 как правило, в металле, направленном электродами УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому электроды с покрытием УОНИ-13 считаются одними из лучших и применяются для сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки и вибрации, а также действие повышенных и пониженных температур.
Поскольку покрытие УОНИ-13 не содержит органических соединений (например крахмала) они выдерживают длительное прокаливание (до 350-400°С), что облегчает их просушку и делает менее восприимчивыми к влаге.
Сварка электродами УОНИ-13 на переменном ток необходимо включить в цепь осциллятор, обеспечивающий устойчивое горение дуги.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ДЕТАЛЕЙ ПОД СВАРКУ
Заменяемая часть обшивки корабля подготавливается в цеховом помещении из листового металла. На ровную поверхность укладывается лист металла, где производится разметка, резка ацетилено-кислородным резаком или рубка тиной и разделка кромок.
Линии контура выреза по возможности следует совмещать с имеющимися подстроечными сварными соединениями. При этом у каждого конца выреза такие сварные соединения должны распускаться на длине, равной 20 толщинам, но не больше 300 мм.
Следует избегать скученности сварных швов, пересечения их под острым углом, а также близкого расположения параллельных стыков швов и угловых со стыковыми.
Расстояние между параллельными сварными швами независимо от их направления должно быть не менее:
- 200 мм – между параллельными стыковыми швами;
- 75 мм – между параллельными угловым и стыковым швами;
- 50 мм – между параллельными угловым и стыковым швами на длине не более 2 м.
Угол между двумя стыковыми швами должен быть не менее 60°.
Монтажные стыки (пазы) листов обшивки и настилов должны располагаться от параллельных им переборок, палуб, настила второго дна, рамных связей и пр. на расстоянии не менее 200 мм.
Стыковые сварные соединения (линия реза) обшивки и набора допускается совмещать в одной плоскости.
При замене наружной обшивки с сохранением набора вырезку листов производят по границе заменяемого участка по разметке, а от набора отделяют разрезая лист обшивки по линии притыкания набора, сплавляя одновременно сварные швы. Далее по кромкам набора сплавляются остатки сварных швов, выхваты наплавляются и зачищаются под сварку до чистого металла абразивным инструментом.
Технологические вырезы должны выполняться согласно чертежам и ТИ 02-00-247. При этом линии реза обшивки и набора могут быть совмещены или разнесены. Набор, как правило, следует разрезать под некоторым углом к обшивке.
Перед вырезкой, при необходимости, по кромкам выреза следует устанавливать фиксирующие планки, скобы и т.п., предохраняющие вырезаемую конструкцию от падения, с приваркой обухов для строповки и демонтажа краном.
Слабодеформированные участки шпангоутов стрингеров в районе замены обшивки выправляются с нагревом на месте, а имеющие значительные деформации заменяются или после вырезки выправляются под прессом с последующей вваркой, если износ их не превышает допустимых значений.
После вырезки дефектных участков наружной обшивки имеющиеся гофрировки по кромкам оставшихся листов должны выправляться с нагревом при помощи вилки, домкратов и вручную ударами кувалдой на ширину 150-200 мм для возможности стыковки новых листов.
При установке новых листов наружной обшивки рекомендуется для стыковых швов применять сварное соединение С45 по ГОСТ 5264-90. При этом разделку кромок и сварку основного шва предусматривать изнутри корпуса, а снаружи воздушно-духовую строжку корня шва с последующей заваркой.
Допускается одновременное производство сборочно-сварочных работ по корпусу в нескольких районах, если они не вызывают в целом отрицательное влияние на посадку корпуса на килевой дорожке и клетках дока; не нарушают продольную прочность судна, находящегося на плаву.
Приварка к конструкциям корпуса гребенок, скоб, планок, обухов и т.п. должна быть сведена к минимуму. Выполнение прихваток и приварка крепежных деталей должна производиться сборочными материалами тех категорий, которые требуются для сварки конструкций. В прихватках недопустимы поры, подрезы, прожоги, трещины и не заваренные кратеры.
Удаление приваренных гребенок и других временных креплений на конструкциях из углеродистых и низколегированных сталей производится путем разрушения прихваток изгибом на шов.
Прихватки, оставшиеся на основном металле, после удаления временных креплений должны быть зачищены на наружной обшивке снаружи.
На всех стадиях производства сварных конструкций должен производиться систематический пооперационный контроль до сварки. Перед сваркой проверяются: правильность сборки соединений и изделия в целом. Особое внимание следует обращать на правильность подготовки кромок, величину зазоров, совпадений кромок, отчистку кромок и прилегающих к ним участков основного металла, следует проверить размер и качество прихваток, а также соблюдения герметических размеров.
Толщина металла листа и борта – 10 мм.
Зазор между бортом и листом – 3 мм.
Размеры листа бортовой обшивки – 1400х800 мм.