Описание конструкции, выбор способа сварки

Решетчатые конструкции — фермы, мачты, башни — изготовля­ют преимущественно из прокатных элементов; гнутые и сварные
профили используют в меньшей степени. К решетчатым конструк­циям относят также арматуру железобетона — сетки, плоские и пространственные каркасы.

В данной работе будет описан технологический процесс изготовления решетчатой конструкции (стеллажа для «пропаривания» тротуарной плитки) из сортового проката ручной дуговой сваркой.

Сортовой прокат – это тип металлопроката, который подразделяется на профили элементарной формы поперечного сечения (прокат круглый, шестигранный, полосовой, квадратный и др.) и фасонные профили (двутавр, рельс, уголок, швеллер).

Для этой работы был выбран фасонный профиль (уголок) 32х32 мм. Работы проводились по заранее подготовленному шаблону, обеспечивающему точность геометрических размеров изделия.

Для изготовления конструкции была выбрана ручная дуговая сварка покрытыми электродами.

Ручная дуговая сварка – это сварка, источником энергии которой является электрическая дуга.

Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию от источника питания подводится переменный или постоянный сварочный ток.

Преимущества ручной дуговой сварки:

· возможность сварки в любых пространственных положениях;

· возможность сварки в местах с ограниченным доступом;

· сравнительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому;

· возможность сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов;

· простота и транспортабельность сварочного оборудования.

Недостатки ручной дуговой сварки:

· низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки;

· качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика;

· вредные условия процесса сварки.

Выбор сварочного оборудования его устройства и технические характеристики

В качестве сварочного оборудования для ручной дуговой сварки был выбран источник питания – Сварочный инвертор Fubag IN170.

Он выполняет преобразование переменного тока из электросети в постоянный, которым и производятся сварочные работы. Такая схема достаточно эффективна, поскольку не требует наличия трансформатора.

При этом инвертор можно использовать для разнообразных сварочных работ. Его характеристики обеспечивают качественный сварочный шов и в сложных условиях.

Инвертор FubagIN170 имеет следующие характеристики:

Выбор и описание сварочного материала, инструментов, приспособлений

Материал, который был использован для сварки стеллажа – фасонный профиль (уголок 32х32 мм), изготовленный из стали Ст3. Рассмотрим основные характеристики Ст3.

Таблица 2 - Характеристика материала Ст3.

Таблица 3 - Химический состав в % материала Ст3

Таблица 4 – Свариваемость Ст3сп

По марке металла были выбраны электроды типа Э50А марки УОНИ 13/55, которые подходят для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Электроды марки УОНИ 13/55 предназначены для ручной дуговой сварки особо ответственных металлоконструкций из углеродистых и низколегированных сталей, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости. Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз, постоянным током обратной полярности.

Электроды УОНИ-13/55 обеспечивают получение металла шва с высокой стойкостью к образованию кристаллизационных трещин и низким содержанием водорода. Допускается сварка особо ответственных металлоконструкций, работающих под динамическими нагрузками в условиях пониженных температур.

Покрытие электродов – основное.

Коэффициент наплавки – 8,5-9,5г/А.ч

Расход электродов на 1 кг наплавленного металла – 1,7 кг.

Типичные механические свойства металла шва, сварочные электроды УОНИ 13/45

Таблица 5 – Сила тока при сварке сварочных электродов УОНИ 13/55

Подготовка металла под сварку и сборка конструкции

Если металл, идущий на изготовление сварных конструкций загрязнен или деформирован, его нужно предварительно очистить и выправить. Очистка может производиться ручными и механическими проволочными щетками, пламенем специальной горелки, промывкой горячей водой или раствором щелочи, травлением в растворах различных кислот и другими способами.

Перед началом сварки необходимо произвести разделку кромок, обрезку, выставить нужные зазоры. Скос кромок производится в соответствии с типом сварного соединения. После подготовки металла можно начинать сборку изделий под сварку.

Металл выправляют либо вручную, либо на специальных станках. Например, листы выправляются пропусканием их через листоправильные вальцы. Углы правят на углоправильных станках. Правка швеллерного и двутаврового профиля производится с помощью правильно-гибочных прессов. При очень малых объемах производства и отсутствии правильного оборудования иногда приходится прибегать и к ручной правке металла на правильной плите.

После подготовки металл фиксируют в положении, предусмотренном проектом. В процессе сборки необходимо выдержать заданный зазор между свариваемыми элементами, установить их в требуемых плоскостях или под заданным углом и скрепить между собой так, чтобы при сварке взаимное расположение элементов не нарушалось и к месту сварки был свободный доступ. Таким образом, технология сборки под сварку должна гарантировать хорошее качество сварки изделия. Правильность сборки проверяется специальными шаблонами.

Собираемые элементы относительно друг друга фиксируются в основном с помощью коротких отрезков сварных швов, называемых прихватками. Прихватки рекомендуется накладывать со стороны, обратной наложению первого валика. Длина прихватки 20—120 мм и зависит от вида конструкции: более длинные прихватки делаются на больших массивных изделиях. При сборке кольцевых стыков трубопроводов длина прихваток должна быть не более 25 мм. На стыках трубопроводов диаметром до 200 мм делается три прихватки, для трубопроводов диаметром 200—300 мм — не менее четырех прихваток. Высота прихватки не должна превышать высоту первого валика сварного шва.

При сварке ответственных конструкций перед наложением основного шва прихватки должны удаляться по мере заварки шва. Конструкция в собранном виде удерживается подварочным швом или специальными приспособлениями.

При сборке тяжелых конструкций, у которых обычные прихватки в процессе сварки могут лопнуть (например, при сварке шарового резервуара на манипуляторе), вместо прихваток накладывается сплошной шов небольшого сечения.