Лабораторная работа № 1

Лабораторная работа № 1

по дисциплине: «Ресурсосберегающие технологии в сварочном производстве»

Тема: «Сравнительный технико-экономический анализ механизированной сварки в смеси Ar + CO₂ и в CO₂».»

Цель работы: Проанализировать варианты механизированной и автоматизированной сварки плавлением в смеси аргона и углекислого газа

Материальное обеспечение:

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия.

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия.

ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия.

Последовательность выполнения работы:

1. Изучить основные теоретические положения.

2. Составить отчет.

3. Вывод.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Основные теоретические положения:

В 1952 г. ЦНИИТМАШ была разработана технология дуговой сварки стали плавящимся электродом в защитной среде углекислого газа, что явилось крупным достижением советской сварочной техники, направленным на дальнейшее усовершенствование методов сварки. Дуга образуется между концом голой проволоки, являющейся плавящимся электродом, и свариваемым изделием; горение дуги происходит в атмосфере углекислого газа, который подается в зону сварки по наружному мундштуку и защищает расплавленный металл от кислорода и азота окружающего воздуха.

Анализ рынка оборудования для дуговой сварки плавлением, сложившегося на рубеже веков, показывает, что наиболее распространенным способом сварки в промышленности продолжает оставаться полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде защитных газов (MIG/MAG процесс).

За последнее десятилетие ХХI века доля металла, наплавленного ручной дуговой сваркой, снизилась в 2 раза - с 22,6% до 11,2%, в то время как доля сварки в защитных газах возросла с 64,3% до 75,7%.

Есть основания полагать, что в недалеком будущем доля ручной дуговой сварки стабилизируется на уровне 10 - 12%, доля полуавтоматической сварки сплошной проволокой - на уровне 40 - 50%, доля полуавтоматической сварки порошковой проволокой - на уровне 30 - 40%, доля сварки под флюсом - на уровне 5 - 6%.

Преимущество сварки в среде углекислого газа состоит в том, что

сварщик может наблюдать за ходом сварки и горением дуги, так как ока не закрыта флюсом;

отсутствие флюса делает ненужными приспособления для его подачи и отсоса, усложняющие сварочное оборудование;

отпадает необходимость в последующей очистке швов от шлака и остатков флюса,

особенно при многослойной сварке.

хорошее использование тепла сварочной дуги, вследствие чего обеспечивается высокая производительность сварки.

высокое качество сварных швов.

возможность сварки в различных пространственных положениях с применением аппаратуры для полуавтоматической и автоматической сварки.

низкая стоимость защитного газа.

возможность сварки металла малых толщин и сварки электрозаклепками.

возможность сварки на весу без подкладки.

Коэффициент наплавки при сварке в среде углекислого газа выше, чем при сварке под флюсом. При сварке током прямой полярности этот коэффициент в 1,5—1,8 раза выше, чем при сварке током обратной полярности. Процесс сварки отличается высокой производительностью, достигающей 18 кг/час наплавленного металла. Скорость сварки достигает 60 м/час. Производительность сварки в среде углекислого газа в 2,5—4 раза выше, чем производительность ручной сварки покрытыми электродами, и в 1,5 раза выше, чем при сварке под флюсом.

Стоимость наплавки 1 кг металла при сварке в среде углекислого газа в 2—2,5 раза меньше, чем при ручной сварке, и на 10—20% меньше, чем при автоматической сварке под флюсом.

Сварка в защитной среде углекислого газа сейчас широко применяется в промышленности и во многих случаях успешно вытесняет не только ручную, но даже полуавтоматическую и автоматическую дуговую сварку под флюсом.

Наибольшее применение сварка в среде углекислого газа нашла в судостроении, машиностроении, при сварке трубопроводов, в том числе магистральных, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры из теплоустойчивых и легированных сталей, заварке дефектов стального литья и прочих областях производства и строительства.

В качестве защитных газовых смесей для сварки плавящимся электродом во всех промышленно развитых странах давно уже не применяют чистый углекислый газ. Для этого используются газовые смеси.

Если сравнить два способа защиты сварочной ванны (чистый углекислый газ или аргоносодержащие многокомпонентные газовые смеси), то можно сделать выводы в пользу применения многокомпонентных газовых смесей. Использование газовых смесей имеет следующие преимущества:

- за счет более высокой температуры дуги повышается производительность сварки не менее чем в полтора раза при сохранении неизменной потребляемой электрической мощности (то есть обеспечивается снижение удельных энергозатрат примерно в 1,3 раза), а по сравнению с ручной дуговой сваркой покрытым электродом повышение производительности составляет уже не менее 1,5 × 2,6 = 4 раза (при этом удельные энергозатраты снижаются примерно в 2 - 4 раза);

- за счет появления мелкокапельного или струйного переноса в 1,5 - 3 раза снижается разбрызгивание электродного металла и в 8 - 10 раз снижается набрызгивание электродного металла на сварной шов и околошовную зону, что определяет трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей;

- увеличивается глубина проплавления при одновременном уменьшении ширины наплавленного валика («кинжальное» проплавление);

- более плавной становится линия перехода от наплавленного металла к основному металлу, что уменьшает вероятность образования очагов трещинообразования в зоне сплавления;

- механические свойства сварного соединения остаются на том же уровне, как и при сварке в углекислом газе, за исключением относительного удлинения δ, которое увеличивается примерно на 10% и ударной вязкости KCU, которая увеличивается существенно, от 1,5 до 2 раз, в зависимости от типа применяемой газовой смеси (это имеет огромное значение для металлоконструкций, работающих на открытых площадках в условиях отрицательных температур);

- стабилизируется процесс сварки и улучшается качество металла шва (снижение пористости и неметаллических включений); - снижается общий расход газовой смеси за счет большей эффективности газовой защиты;

- для сварки металлоконструкций с использованием газовых сварочных смесей возможно применение углекислотных сварочных полуавтоматов и автоматов любого производства

Контрольные вопросы:

1. Преимущества использование газовых смесей

2. Преимущество сварки в среде углекислого газа