Мастер-класс «Подготовка деталей и сборка под сварку»

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Омской области

«Седельниковский агропромышленный техникум»

МАСТЕР-КЛАСС

«Подготовка деталей и сборка под сварку»

ПМ.05. Газовая сварка (наплавка)

по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки))

Подготовил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения

Седельниково, Омская область, 2016

Принцип газовой сварки

Газовая сварка используется для нагрева пламенем горючих газов, сжигаемых в специальных сварочных горелках, и выполняется с расплавлением металла. Среди других способов сварки плавлением она занимает второе место по масштабам применения, уступая лишь дуговой электросварке. При этом методе применяются горючие газы: ацетилен, водород, природный газ, пропан-бутан, пары бензина, керосина и т. д. Наибольшее значение имеет ацетилен, дающий в смеси с кислородом наивысшую температуру сварочного пламени — до 3200°С; применение других газов незначительно. Чтобы повысить температуру пламени, сжигание производят в технически чистом кислороде. Сжигание газов в воздухе, содержащем всего 21% кислорода по объему, дает слишком низкую температуру, и газовоздушное пламя в большинстве случаев непригодно для сварки.

Горючий газ и кислород по резиновым шлангам подаются к штуцерам газосварочной горелки и попадают в камеру смешения внутри горелки. Наружу из мундштука

вытекает готовая газокислородная смесь, поступающая в сварочное пламя. Пламя горелки расплавляет как основной, так и дополнительный присадочный металл, подаваемый в зону сварки, и образует сварочную ванну.

Применение газовой сварки

Газосварочное пламя используется для соединения листов черных и цветных металлов толщиной до 5—6 мм, для сварки чугуна, при небольших ремонтных работах, пайке и т. д. К преимуществам газовой сварки относятся универсальность, возможность работы в полевых условиях. Экономически она обычно менее выгодна, чем дуговая электросварка, и имеет меньшую производительность. Газовая сварка мало механизирована и выполняется почти исключительно вручную, требуя высокой квалификации рабочего-сварщика. Недостатком ее является повышенная опасность работы со сжатыми газами (при нарушении установленных правил возможны разрушительные взрывы).

Газосварочное пламя кроме сварки имеет и другие применения, из которых особенно важна газокислородная резка углеродистых и низколегированных сталей, основанная на способности железа гореть в технически чистом кислороде. Для зажигания железа нужно нагреть его в начальной точке до белого каления (1200—1300° С) и направить на нагретый участок струю технически чистого кислорода. Реакция сгорания железа экзотермична и идет со значительным выделением тепла. Резка производится специальными режущими горелками, или резаками, объединяющими в себе подогревательную часть, по устройству аналогичную газосварочной горелке, и канал для подачи режущего кислорода.

Изучив мой мастер-класс и ответив на контрольные вопросы, вы сможете: наплавлять валики на пластину из низкоуглеродистой стали правым и левым способами.

Мастер-класс

«Подготовка деталей и сборка под сварку».

Занимаясь сваркой, вы должны уметь подготовить кромки свариваемых деталей и выполнить их сборку под сварку, а также подготовить к сварке присадочную прово­локу. От правильности выполнения этих операций зави­сит качество сварного соединения, его свойства и эксплуа­тационная надежность.

Сборку листовых и трубных конструкций в зависимос­ти от толщины стенки вы можете выполнить без раздел­ки кромок (для толщины металла до 3—5 мм) и с раздел­кой кромок.

Сборка сварных соединений без разделки кромок

Листовые конструкции

Для выполнения сборки возь­мите две пластины из низкоугле­родистой стали СтЗ размером 3x125x300 мм без скоса кромок.

Измерьте толщину обеих де­талей по кромкам с помощью универсального шаблона свар­щика.

Можете воспользоваться для этой цели другими изме­рительными средствами: линейкой, штангенциркулем и т. п.

Удостоверьтесь в отсутствии разностенности стыкуе­мых деталей, она является причиной смещения кромок, которое, в свою очередь, может быть причиной непровара.

Зачистите стыкуемые кром­ки деталей и прилегающие к ним поверхности на ширину 10—20 мм с двух сторон от ока­лины, ржавчины, краски и т.п.

Наличие загрязнения на кромках или поверхно­сти свариваемого металла может привести к появ­лению в сварном шве дефектов: непроваров, пор, неметаллических включений и к снижению меха­нических свойств сварного соединения.

В качестве предварительной операции при зачистке сильно загрязненных поверхностей используйте нагрев га­зовым пламенем:

— установите на ствол горелки Г-3 наконечник наи­большего номера (№№ 4—6);

— для очистки от ржавчины и окалины отрегули­руйте жесткое окислительное пламя, установите горелку под углом 60° к поверхности металла на расстояние 2—3 мм от ядра пламени до поверхнос­ти и прогрейте ее. Под действи­ем температуры покрывающая металл окалина отслаивается от поверхности, ржавчина обезво­живается и тоже отслаивается;

— при наличии на поверх­ности краски или масла для их удаления горелку установите под углом 90° к поверхности, а расстояние от мундштука до поверхности около 25 мм, под воздействием факела пламени краска, масло выгорают.

Погасите пламя и обязатель­но зачистите поверхность и кромки проволочной щеткой до металлического блеска.

Очистку можете выполнить без нагрева только механичес­ким способом: ручными и механическими стальными щетка­ми, абразивным камнем или химическим травлением.

Соберите подготовленные детали. Для этого размести­те их на столе в одной плоскости с зазором.

Зазор предназначен для гарантированного проплавления соединительных кромок. Чрезмерно большой зазор может привести к пожогу или непровару кромки. Слиш­ком маленький зазор тоже приведет к непровару кромок.

Заметьте, что при сварке ацетилено-кислородным пла­менем без скоса кромок собираются детали толщиной до 5 мм, а при сварке заменителями — до 3 мм. Установите за­зор 2 мм.

Зафиксируйте собранное соединение. Для этого сначала в зазор между кромками устано­вите в нескольких местах вре­менные вставки: проволоку или пластины диаметром (толщи­ной) равным величине зазора, чтобы он сохранялся постоян­ным при последующих опера­циях. После этого пластины прижмите к столу струбцинами.

При сборке листовых конструкций для стягивания кромок и их закрепления можно использовать различные за жимы и специальные сборочные приспособления.

Измерьте избранное соединение и убедитесь в отсутствии:

- смещения кромок; - перелома стыкуемых деталей.

Выполнение прихваток

Прихватки — это короткие швы, соединяющие сварива­емые детали в отдельных местах, чтобы зазор между ними оставался постоянным в течении всего процесса сварки.

Для выполнения прихваток выберите присадочную проволоку. Прихватки выполняют с той же проволокой, с которой производят сварку. Для стали СтЗ используйте проволоку Св-08.

Сталь	Присадочная проволока
СтО; Ст1; Ст2; Ст3;10; 20.	Св-08;Св0,8 А; Св-10; ГА; Св-08 ГС; Св-08 Г2С.

Диаметр проволоки 2,5—3 мм (t/2 +1 мм).

Зачистите проволоку вручную с помощью наждачной бумаги от следов масла, ржавчины, грязи.

Сильно загрязненная или ржавая проволока очищается на специальных станках абразивным материалом или хи­мическим путем.

Наличие на проволоке даже следов масла и ржав­чины сделает шов пористым, с неметаллическими включениями, с пониженными механическими свойствами.

Нарубите проволоку кусками длиной 500—700 мм.

Смотайте один конец проволоки в моток, чтобы ее удобно было держать в руке, второй загните под углом.

Выберите наконечник на горелку. Для выполнения прихваток возьмите наконечник, предназначенный для сварки этого соединения, из расчета, что мощность пламе­ни 100—120 дм³/час ацетилена на 1 мм толщины, т.е. 360 дм³/час для толщины 3 мм.

№ наконеч-	Расход, дм3/ч		Толщина сваривае-
ника	ацетилена	кислорода	мого металла, мм
ООО	5-10	6-11	0,05-0,1
0	10-25	11-28	0,1-0,25
0	25-60	28-65	0,25-0,60
1	50-125	55-135	0,5-1,5
2	120-240	130-260	1,0-2,5
3		250-440	2,5-4,0
4	400-700	430-750	4,0-7,0
5	660-1100	740-1200	7,0-11,0
б	1030-1750	1150-1950	10,0-18,0
7	1700-2800	1900-3100	17,0-30,0

Установите на горелку наконечник № 3. Наметьте мелом места расположения прихваток, равномерно рас­пределяя их по шву, учитывая, что длина прихваток и расстояние между ними зависят от протяженности швов, толщины металла, формы и массы деталей и других фак­торов.

На пластинах длиной 300 мм, толщиной 3 мм пометьте 4 при­хватки с расстоянием между ни­ми 80 мм. Крайние прихватки поставьте на расстоянии 30 мм от торцов пластин.

Зажгите и отрегулируйте нор­мальное пламя и прогрейте пластины перед выполнением прихваток для выравнивания температуры и предупреждения растрескивания прихваток.

Выполните прихватки по разметке тем способом, которым будете производить сварку. В данном случае вы­полните их левым способом с присадочной проволокой.

Длина прихваток 5—8 мм; высота — 2/3 толщины металла, но не менее 3 мм. В данном слу­чае сделайте прихватки толщи­ной равной толщине металла.

Прихватки выполните с особой тщательностью, т.к. в процессе сварки прихваченные участки не всегда пере­плавляются на всю глубину и наличие дефектов в прихват­ках приводит к недоброкачественному сварному соедине­нию. В связи с этим они не должны быть чрезмерно большими, в то же время прихватки, недостаточные по се­чению и длине, могут лопнуть при сварке.

Выполняйте прихватки в по­следовательности, при которой деформации сварной конструк­ции будут минимальными. Рас­положите их от середины к краям поочередно в обе стороны. При таком расположении де­формации от прихваток уравно­вешиваются.

Возможна другая последова­тельность наложения прихваток: например, от края листа, но обя­зательно с уравновешиванием деформации от прихваток.

Выньте временные вставки.

Погасите пламя, зачистите прихватки металлической щеткой и осмотрите их с целью выявления дефектов.

При обнаружении дефектов в прихватках, удалите де­фектные места или всю прихватку зубилом или абразив­ным камнем. Переплавлять прихватку с дефектами пламе­нем недопустимо.

Вместо удаленной прихватки вставьте новую, сместив ее, что­бы дважды не нагревать одно и то же место, т.к. при повторных нагревах металл становится хрупким.

Проверьте качество собранного сварного соедине­ния еще раз:

• величину зазора и его равномерность по длине;

• отсутствие смещения кромок;

• отсутствие перелома пластин.

Сборка сварных соединений с разделкой кромок

Трубы

Разделка кромок под сварку выполняется на деталях толщиной более 3—5 мм. Обработка кромок должна быть выполнена механическим способом (резцом, фрезой, аб­разивным кругом) или термической резкой с обязатель­ной последующей зачисткой механическим способом.

Проверьте, пользуясь шаблоном, соответствие толщи­ны стенки, угла скоса кромок и притупления размерам, указанным в таблице.

Обратите внимание на конструктивные элементы раз­делки кромок и сборки под сварку:

— угол скоса кромок (а), а в собранном соединении — угол раскрытия кромок (а¹) создает удобные условия для формиро­вания шва, в первую очередь — корня, и предупреждает возник­новение непроваров;

• притупление кромок (с) выполняется для предупрежде­ния их прожога, но чрезмерное притупление может привести к непровару;

• зазор между кромками в корне шва (b) нужен для гаран­тированного провара корня шва. Недостаточный зазор спо­собствует непровару, чрезмер­ный — прожогу.

Величина конструктивных элементов разделки зависит от толщины металла.

Для выполнения сборки труб возьмите две трубы диаметром 57x3,5 длиной 200 мм из низко­углеродистой стали 20 с V-образным скосом кромок

Проверьте, пользуясь шаблоном, соответствие толщи­ны стенки, угла скоса кромок и притупления размерам, указанным в таблице.

Подготовка кромок для газовой сварки сварных соединений из сталей

Зачистите кромки и прилегающие наружную и внут­реннюю поверхности на ширину не менее 10 мм до метал­лического блеска.

Соберите стыковое соеди­нение с зазором 2 мм с помо­щью центрирующего приспо­собления.

Конструкция центратора мо­жет быть любой, но она должна обеспечивать соосность стыкуе­мых труб и их фиксацию.

Приварка временных креплений к трубе для стяжки их болтами не применяется для труб диаме­тром до 100 мм.

Проконтролируйте собранное соединение труб, что­бы убедиться в отсутствии дефектов сборки:

- смещение кромок;

- перелома осей стыкуемых труб;

- неравномерности зазора по периметру.

Выберите присадочную проволоку для выполнения прихватки. Для качественной низкоуглеродистой стали 20 используйте проволоку марки Св-08 Г2С, она обеспечива­ет отсутствие пор в наплавленном металле и хорошие ме­ханические свойства.

Сталь	Присадочная проволока
Ст0; Ст1; Ст3; 10; 20.	Св-08; Св-08А; св-10; ГА; Св-08ГС; Св-08Г2С.

Для толщины 3,5 мм при левом способе сварки возьми­те проволоку диаметром 3 мм.

Выберите присадочную проволоку для выполнения прихватки. Для качественной низкоуглеродистой стали 20 используйте проволоку марки Св-08 Г2С, она обеспечива­ет отсутствие пор в наплавленном металле и хорошие ме­ханические свойства.

Очистите проволоку, отрубите кусок длиной 500 мм. Смотайте в моток аналогично тому, как вы это делали пе­ред выполнением прихваток на листовой конструкции.

Используйте наконечник № 3 для толщины 3,5 мм. За­жгите и отрегулируйте нормальное пламя.

Прогрейте концы стыкуемых труб для выравнивания температуры перед выполнением прихваток.

Прихватите в нижнем поло­жении собранный стык труб в двух диаметрально противопо­ложных точках с присадочной проволокой. Количество прихва­ток зависит от диаметра труб.

Длина прихватки 8—12 мм. Высота — не менее 2/3 толщины стенки, но не менее 3 мм.

Погасите пламя. Зачистите прихватки и осмотрите. При обнаружении в прихватке трещин удалите эту прихватку механическим способом и выполните новую, отступив не­сколько от первой.

Проверьте еще раз после выполнения прихваток:

• величину и постоянство зазора по всему периметру;

• отсутствие смещения кромок;

• отсутствие перелома осей труб.

Контрольные вопросы

Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный.

1. При какой максимальной толщине газовая сварка вы­полняется без скоса кромок:

а) до 2 мм;

б) до 3 мм;

в) до 5 мм.

1. Зачистка металла под сварку производится:

а) только механическим способом;

б) механическим способом с предварительным нагревом пламенем сильно загрязненных поверхностей;

в) оба варианта используются.

1. Под сварку зачищают:

а) только кромки;

б) кромки и 10—20 мм наружной поверхности;

в) кромки и 10—20 мм двух поверхностей.

4. Для удаления ржавчины с поверхности металла лучше использовать пламя:

а) с избытком кислорода;

б) нейтральное;

в) с избытком ацетилена.

5. Краска лучше выгорает, соприкасаясь:

а) со средней зоной пламени;

б) с факелом;

в) не имеет значения.

Список литературы

1. Лаврешин С.А. Производственное обучение газосварщиков : учеб. пособие для нач. проф. Образования – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

2. Гуськова Л.Н. Газосварщик: раб. Тетрадь: учеб. Пособие для нач. проф. Образования – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

3. Юхин Н.А. Газосварщик: учеб. пособие для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2010.

4. Г.Г Чернышов. Справочник электрогазосварщика и газорезчика: учеб. пособие для нач. проф. образования – М. : Издательский центр «Академия», 2006.

5. А.И. Герасименко «Основы электрогазосварки», Учебное пособие – М: ОИЦ «Академия», 2010г.

6. Маслов В.И. Сварочные работы. Учеб. для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2009.

7. Куликов О.Н. Охрана труда при производстве сварочных работ: учеб. пособие для нач. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2006.