Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение СОШ №13 имени Федора Ивановича Фоменко станицы Новопертровской Павловского района Краснодарского края.
Проект по технологии:
«Сварочный аппарат»
Автор проекта: СОЛОВЬЕВ ЕГОР СТАНИСЛАВОВИЧ
Ученик 9 класса МБОУ СОШ №13
им. Ф.И. Фоменко Краснодарского края, Павловского районы, станицы Новопетровской
Учитель: Князев Олег Анатольевич, учитель физики МБОУ СОШ №13
2022г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 3
ГЛАВА1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 4
1.1 СВАРКА.. 4
ГЛАВА 1.2 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА.. 6
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 10
2.1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА.. 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 12
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 13
ВВЕДЕНИЕ
Выбор данной темы обусловлен тем, что я наблюдал за процессом работы и мне это понравилось и мне захотелось тоже стать сварщиком. Впервые я увидел, как работает сварщик, наблюдая за работой своего дяди. Это меня весьма заинтересовало и поразило своей красотой и величием. Актуальность данной работы для меня заключается в том, что после окончания 9-го класса мне необходимо сделать выбор своего будущего пути, я решил, как следует изучить процесс соединения деталей сваркой и устройство сварочного аппарата. Моя работа может быть использована как дополнительный материал при изучении принципов работы со сварочным аппаратом для начинающих сварщиков.
Цели: изучить процесс сваривания деталей, а также схему и принцип работы простейшего сварочного аппарата.
Задачи: изучить литературу по данному вопросу.
· Разобраться с принципами работы промышленных сварочных станков и аппаратов.
· Выбрать подходящий с точки зрения простоты и доступности создания вариант сварочного аппарата.
ГЛАВА1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
СВАРКА
Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.
Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов — пластмасс, керамики или их сочетания.
При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятий, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжён с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.
Сварка осуществима при следующих условиях:
1. применении очень больших удельных давлений сжатия деталей, без нагрева;
2. нагревании и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;
3. нагревании металла в месте соединения до расплавления, без применения давления для сжатия.
Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации — с началом использования и обработки металлов. Изготовление металлических изделий было распространено в местах залегания железных руд и руд цветных металлов.
Первым сварочным процессом была сварка ковкой. Необходимость ремонта, выпуска более совершенных изделий приводила к необходимости разработки и совершенствованию металлургических и сварочных процессов.
Сварка с использованием электричества для нагрева металла появилась с открытием электричества, электрической дуги.
В 1802 году русский учёный Василий Петров обнаружил явление электрической дуги и опубликовал сведения о проведённых с дугой экспериментах.
В 1881—1882 годах изобретатели Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов, работая независимо друг от друга, разработали способ соединения металлических деталей с использованием сварки.
В 1905 году русский учёный В. Ф. Миткевич предложил использовать электрическую дугу, возбуждаемую трёхфазным током для проведения сварки. В XIX веке сварочные процессы усовершенствовали учёные Элиу Томсон, Эдмунд Дэви и др. В СССР в ХХ веке проблемами сварки занимались Е. О. Патон, Б. Е. Патон, Г. А. Николаев. Советские учёные первыми изучили проблемы и особенности сварки в невесомости и применили сварку в космосе. Первую в мире сварку в условиях глубокого вакуума в космосе провели 16 октября 1969 года на корабле «Союз-6» космонавты Георгий Степанович Шонин и Валерий Николаевич Кубасов.
В России вопросами сварки и подготовкой специалистов по сварке занимаются учебные институты: МГТУ им. Н. Э. Баумана (кафедра «Технологии сварки и диагностики»), МГИУ (Кафедра оборудования и технологии сварочного производства), УПИ, ЧИМЭСХ, ЛГАУ и др. Выпускается научная литература и журналы по сварке.
В настоящее время различают более 150 видов и способов сварочных процессов. Существуют различные классификации этих процессов.
Так ГОСТ 19521-74 предусматривает классификацию сварки металлов по основным группам признаков: физическим, техническим и технологическим.
Основным физическим признаком сварки является форма и вид энергии, используемой для получения сварного соединения. Форма энергии определяет класс сварки, а её вид — вид сварки. Имеются три класса сварки:
Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии — газовая, дуговая, электронно-лучевая, лазерная и др.
Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления — контактная, диффузионную, газо- и дугопрессовую, кузнечную и др.
Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии — холодная, трением, ультразвуковую, взрывом и др.
К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень его механизации.
Классификация по технологическим признакам устанавливается для каждого вида сварки отдельно (по виду электрода, роду сварочного тока и т. д.).
ГЛАВА 1.2 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу. Температура электрической дуги (до 7000 °С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.
Описание процесса
К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания электрической дуги от сварочного трансформатора подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя электрическую ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.
В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.
Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы
(аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.
Для повышения устойчивости электрической дуги в электроды могут вводиться легко ионизируемые элементы (калий, натрий, кальций)
Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через ноль и смены полярности тока.
В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.
Возможно управление положением сварочной дуги при сварке постоянным током. Дуга является таким же проводником тока, как и обычный проводник, и отклоняется в магнитном поле в соответствии с законом Ампера.
Классификация
Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойств сварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.
По степени механизации различают:
- ручную дуговую сварку
- полуавтоматическую дуговую сварку
- автоматическую дуговую сварку
Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
При ручной дуговой сварке (ММА -Manual Metal Arc) указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.
При полуавтоматической дуговой сварке (MIG/MAG -Metal Inert/Active Gas) плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.
При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.
По роду тока различают:
· электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде);
- электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной полярности (плюс на электроде);
- электрическая дуга, питаемая переменным током.
По типу дуги различают:
- дугу прямого действия (зависимую дугу);
- дугу косвенного действия (независимую дугу).
В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором — дуга горит между двумя электродами.
По свойствам сварочного аппарата различают:
- способы сварки плавящимся электродом;
- способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым).
Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше — многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание — сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.
По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:
- открытую;
- закрытую;
- полуоткрытую дугу.
При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла — светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах. Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе — шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.
По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:
- дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием);
- дуговая сварка со шлаковой защитой (толсто покрытыми электродами, под флюсом);
- дуговая сварка со шлак газовой защитой (толсто покрытыми элетродами);
- дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов) (MIG-MAG);
- дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс).
Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонко покрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.
Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.
Наибольшее применение имеют средне — и толсто покрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.
В последнее время получает распространение плазменная сварка где дуга между инертными неплавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например — водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.