6.Техника безопасности при работе сварщика

6. Техника безопасности при работе сварщика

Вопросы:

1. Назовите ученых изобретателей сварки.

2. Что называют сваркой?

3. В чем заключается физическая сущность дуговой сварки?

4. Назовите физические процессы, обеспечивающие устойчивость дугового разряда.

5. Напряжение необходимое для зажигания дуги.

6. Чему равна сила тока и напряжения при горении?

7. Чему равна температура дуги?

8. Как называется процесс образования электронов и ионов?

9. Как называется прохождение электрического тока через газы?

10. Как называется явление испускания электронов из нагретого электрода?

11. От чего зависит стабильность горения дуги.

12. Какие силы стремятся оторвать каплю электродного металла от электрода?

13. Какие силы придают капле форму шара?

14. Что называют магнитным дутьем?

15. На каком токе магнитное дутье не наблюдается?

16. Назовите излучения, выделяемые электрической дугой.

17. Почему необходима защита от излучения при дуговой сварке?

1. Ультразвуковой метод.

1. 1. Какое свойство волн используется?

1. 2. Для контроля, каких дефектов применяется этот метод?

2. Магнитный метод контроля.

3. Радиационные методы:

3. 1. рентгеновский,

3. 2. контроль с помощью γ - лучей.

4. Люминесцентный метод.

5. Метод, основанный на капиллярности.

Дополнительный материал

Молекулярная физика Основы МКТ. Диффузия. Температура. Давление. Объем. Температура. Давление. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярность. Кристаллические и аморфные тела. Создание материалов с заданными свойствами. Кристаллизация. Плавление. Деформации. Влажность воздуха. Тепловые двигатели. Количество теплоты. Тема 2 Электродинамика. Электрическое поле. Проводники и диэлектрики. Электрический ток. Соединение проводников. Напряжение. Сила тока. Источники тока. Проводники электрического тока. Сопротивление. Магнитное поле. Ферромагнетики. Сила Ампера. Магнитное поле. Электрический ток в металлах. Электрический ток в полупроводниках. Электрический ток в вакууме. Электрический ток в газах. Термоэлектронная эмиссия. Ионизация. Плазма. Колебания. Трансформатор. Явление электромагнитной индукции. Генераторы. Ультразвук. Электромагнитные излучения и их свойства. Ультрафиолетовые Лучи. Дефектоскопия. Рентгеновское излучение Гамма излучение. Спектры. Спектральный анализ. И его применение.

Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. Расплавленный дугой жидкий металл детали, электрода или присадочного прутка смешивается, образуя общую ванночку. При ее охлаждении металл затвердевает, и укрепляются его металлические связи. Классификация сварки по физическому признаку. Для сварки используют три вида энергии: термическую, термомеханическую, механическую. К термическому классу относятся все виды дуговой, газовой, электрошлаковой, плазменной, электронно- лучевой, лазерной, термитной и световой сварки. К механическому классу относят холодную, ультразвуковую, магнитно –импульсную сварку и сварку трением и взрывом. К термомеханическому классу относят все виды контактной, диффузионной, кузнечной сварки. Для сварки кислород поставляется в газообразном виде в баллонах объемом 40 дм3, содержащих 6 м3 кислорода при давлении 15 МПа Баллоны взрывоопасны: их надо предохранять от ударов и нагревания. Ацетилен взрывоопасен при давлении 0, 15 – 0. 2 МПа и температуре до 2000 С. Давление в баллоне не должно превышать 1, 9МПа при 200 С. Для газовой сварки применяют горючие газы, чаще всего ацетилен, пропан – бутановые смеси, природный газ или жидкости: керосин, бензин. Высокая температура сварочного пламени достигается сжиганием горючего газа или паров жидкости в кислороде. Температура ацетиленового пламени 3100 – 32000С, пропано-кислородного 2600 – 37500С, водородно-кислородного 2400 – 26000С. Для контроля температур при термообработке применяют термоэлектрические пирометры, специальные термометры, приборы, регистрирующие температуру и время. Температура при сварке угольным электродом: В катодной зоне 32000С В анодной зоне 39000С В столбе дуги 60000С. Температура при сварке металлическим электродом: В катодной зоне 24000С. В анодной зоне 26000С. Контактная сварка – сварка с применением давления, при которой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Металл плавящегося электрода переходит в виде капель в сварочную ванну. Форма и размеры капель металла определяются силой тяжести и силой поверхностного натяжения. Некоторые металлы, например железо и свинец не смешиваются, при расплавлении не образуют сварного соединения (не смачивание. ) На капиллярности основан способ проверки качества сварного шва (мел, керосин). Керосин поднимается по трещинам, как по капиллярам, образуя на обратной стороне, промазанной меловым раствором, жирные пятна. Процессы: плавление и кристаллизация металла. При сварке используют электроды из проволоки определенного химического состава, которые покрыты специальной обмазкой. Вещество покрытия рутил. Покрытие электрода улучшает стабильность горения дуги, улучшает качество сварного соединения. Промышленность выпускает большое количество покрытых электродов различных марок для ручной сварки. Дуговая сварка плавлением является своеобразным металлургическим процессом, протекающим в небольшом объеме сварочной ванны в течении 15с, После чего металл кристаллизуется. По границам расплавления образуются общие кристаллы основного и наплавленного металла, что обеспечивает их прочную связь. Неравномерное нагревание и охлаждение при сварке вызывают тепловые напряжения и деформации. Нагрев стали при сварке, резко снижает предел текучести, увеличивает удлинение, что вызывает необратимые пластические деформации и, как следствие, растягивающие и сжимающие напряжения в сварном соединении. Исправление деформаций. Механические испытания металла сварного соединения: на растяжение, твердость. Деформации при зачистке швов от шлака (зубило – деформация среза). Учет влажности воздуха при хранении электродов. Сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания применяют для работы в полевых условиях. Полная тепловая мощность дуги – количество теплоты, выделяемое дугой в единицу времени (Дж/с). Ручная дуговая сварка осуществляется плавящимся электродом. Металлический стержень электрода включается в цепь сварочного тока для подвода его к дуге и при сварке расплавляется, выполняя роль присадочного металла. Электродные стержни изготовляют из стальной сварочной проволоки. Неплавящиеся электроды – вольфрамовая проволока (45000С – температура плавления). Основным рабочим инструментом электросварщика является электродержатель, рукоятка которого покрыта электро – и теплоизоляционными материалами. Обмотки трансформатора могут соединяться последовательно и параллельно. Электрический разряд образуется при напряжении 20 – 30В, сила тока 80А. В начальный момент, для возбуждения дуги необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Чем это объяснить? При возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации невысокая и необходимо напряжение, способное сообщить электронам такую энергию, чтобы произошла ионизация газового промежутка. Электропроводность повышается за счет нагревания. При сварке на постоянном токе источниками питания служат сварочные преобразователи, На переменном токе – сварочные трансформаторы. Напряжение при зажигании 60В, при сварке напряжение 30В, сила тока от 100 – 500А Сварочные аппараты оборудованы устройством для регулирования силы сварочного тока, который рассчитывается в зависимости от электрода и изделия. Сечение кабеля, присоединяющего источник питания к электродержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины сварочного тока. Гибкий медный кабель используют на напряжение до 220В, длина кабеля до 40м. при более длинном кабеле ухудшается процесс сварки. Можно ли применять скрутку для соединения между собой кусков кабеля? Нет, так как такой способ соединения вызывает его перегрев вследствие плохого контакта в местах соединения, что приводит к преждевременному износу кабеля. При дуговой сварке происходит отклонение дуги от оси электрода и ее блуждание по изделию, что ухудшает качество сварного шва, увеличивает разбрызгивание и затрудняет процесс сварки. Это явление вызывается действием электромагнитных сил, возникающих при прохождении тока по элементам сварочной цепи. Основной металл и металл электрода – ферромагнетики, это способствует появлению магнитного поля. Отклонение дуги под действием электромагнитных сил называется магнитным дутьем. Магнитное дутье появляется особенно при сварке постоянным током. Оно вызывается неравномерным размещением ферромагнитных масс изделий относительно места присоединения к ним и прохождения сварочного тока. В магнитном поле на дуговой разряд действует сила Ампера. Для устранения или уменьшения магнитного дутья изменяют места присоединения к изделию провода электрического тока так, чтобы уравновесить ферромагнитные массы изделия. Или применяют стальную плиту, которую укладывают на изделие для уравновешивания ферромагнитных масс, или используют для сварки переменный ток. Магнитная дефектоскопия – метод проверки качества сварного шва. Магнитные методы контроля возможны только для ферромагнитных сталей. Эти методы основаны на выявлении потока магнитного рассеивания, возникающего в дефектных местах при намагничивании контролируемого сварного соединения. Намагничивание выполняют стационарным или перемещающимся магнитом. Магнитопорошковый метод заключается в нанесении ферромагнитного порошка на поверхность намагниченного сварного соединения, под действием магнитного потока частицы порошка скапливаются в местах дефектов. Более совершенным является магнитографический метод, при котором, на шов накладывается ферромагнитная лента, после чего обкатывают шов движущимся электромагнитом. В результате на ленте фиксируются имеющиеся дефекты шва, которые обнаруживаются при пропускании ее через магнитографический дефектоскоп с электроннолучевой трубкой. Электрошлаковая сварка осуществляется плавлением, при этом используется тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак в металл. Применяют для соединения стальных деталей толщиной до 1000 мм. Для термической обработки сварных изделий применяют установки с дистанционным и программным управлением. Электроннолучевая сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева используют энергию ускоренных электронов. Для получения сварочного луча электронов применяют электронную пушку. Такую сварку применяют для соединения тугоплавких, химически активных металлов. Дуговая сварка плавлением основана на использовании тепла электрической дуги, которая представляет собой длительный электрический разряд в газе, выделяющий значительное количество теплоты. Сварочная дуга образуется между электродом и изделием или между двумя электродами, имеющими разность потенциалов. При соприкосновении электрода с изделием разогреваются и сгорают мелкие выступы между ними, образуя пары металла и ионизированный газ, в котором при напряженииВ образуется электрический разряд. Длительность разряда и образование дуги достигается отрывом электрода от изделия на расстояние 2 – 5мм. При высокой разности потенциалов между электродом и изделием (несколько тысяч вольт) и при их сближении происходит зажигание дуги. При этом электроны отрываются от нагретого катода и двигаются с большой скоростью. Ударяясь об атомы и молекулы газа испаряющегося материала, электроны ионизируют их. Движение электронов и ионов в дуговом пространстве происходит при наличии двух полюсов (постоянный ток) катод и анод - это электрод и изделие. Плазменная резка осуществляется плазмотронами для раскроя листов стального проката, алюминия и других цветных металлов. В процессе сварки газосварщик концом мундштука горелки совершает одновременно два движения: поперечное – перпендикулярно оси шва и продольное – вдоль оси шва. Основным является продольное движение, поперечное служит для равномерного прогрева кромок основного и присадочного металла и получения шва необходимой ширины. 1 – способ, при котором пламя периодически отводится в сторону; 2 – способ по спирали; 3 – способ полумесяцем; 4 – способ волнообразное движение с небольшой амплитудой используется при сварке тонких листов. Сварочные трансформаторы – это специальные понижающие трансформаторы, обеспечивающие питание сварочной дуги и регулирование сварочного тока. Трансформатор имеет сердечник – магнитопровод из трансформаторной стали, на сердечнике размещаются две обмотки – первичная и вторичная. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки вторичная обмотка приближается или удаляется от первичной, это меняет магнитный поток и индуктивное сопротивление, а следовательно сварочный ток. Пределы регулирования сварочного тока от 65 – 650А. (обмотки соединены параллельно) При последовательном соединении обмоток катушек пределы регулирования сварочного тока от 40 – 165 А. Более точный ток устанавливается по амперметру. Перед началом работы трансформатор необходимо заземлять. Для сварки переменным током широко применяют однофазные трансформаторы, которые разделяют силовую и сварочные цепи и понижают высокое напряжение 380В или 220В до величины не более 80В. Наличие индуктивного сопротивления необходимой расчетной величины обеспечивает в трансформаторах стабилизацию дуги и ее восстановление при частом изменении полярности переменного тока. Сварочные генераторы - специальные генераторы постоянного тока, внешняя характеристика которых позволяет получать устойчивое горение дуги, что достигается изменением магнитного потока генератора в зависимости от сварочного тока. Сварочный генератор состоит из статора с магнитными полюсами и якоря с обмоткой и коллекторами. При работе генератора якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора. Обмотка якоря пересекает магнитные линии полюсов генератора и поэтому в витках обмотки возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный. Вращение якоря сварочного генератора обеспечивается в сварочных генераторах преобразованиях электродвигателем, а в сварочных агрегатах – двигателем внутреннего сгорания. К коллектору прижаты угольные щетки, через которые постоянный ток подводится к зажимам. К этим зажимам присоединяют сварочные провода, идущие к электродержателю и изделию. Ультразвуковая дефектоскопия основана на использовании ультразвуковых колебаний (УЗК), которые представляют собой колебания упругой среды со сверхвысокими частотами ( более 20 кГц), не воспринимаемые человеческим ухом. УЗК могут проникать в металл на большую глубину и отражаться от неметаллических включений и дефектов. Для контроля применяют колебания с частотой 0, 5 – 10 МГц Ультразвуковой метод контроля используют для проверки качества стыковых и угловых швов. Ультразвуковая сварка используется для соединения деталей из пластмасс. Для защиты глаз от вредных ультрафиолетовых излучений, возникающих при горении дуги, применяют щитки и шлемы, снабженные светофильтрами темно - зеленого цвета. При электродуговой сварке применяют светофильтры различных марок из темно – синего стекла. Люминесцентный контроль. Вид дефектоскопии, применяемый для обнаружения поверхностных дефектов. Контроль основан на способности некоторых жидкостей, проникать в поры или трещины изделия, и светиться при облучении ультрафиолетовым светом. Радиационный контроль. Рентгеновское излучение отличается малой длиной волны и большой энергией. Это излучение может проникать через материалы с разной интенсивностью для различных материалов, зависящей от толщины металла. С одной стороны шва устанавливается источник излучения, с другой – детектор, фиксирующий сведения о наличии дефектов. Детектором может быть фотобумага, рентгеновская пленка. При отсутствии дефектов излучение будет поглощаться сплошным металлом, и на пленке шов будет фиксироваться в виде более светлой полосы. Дефекты не будут поглощать излучение так интенсивно как металл, поэтому на фотобумаге они будут фиксироваться более темными пятнами. Источником этого излучения является рентгеновская трубка Радиационный метод контроля. Гамма излучение имеет малую длину волны, значительную энергию, и уникальную проницаемость. Чаще всего в дефектоскопах используют гамма изотоп цезия – 137 (период полураспада 30 лет), который обеспечивает длительную работу аппаратов без замены источника. Для предохранения окружающих отгамма излучения его заключают в оболочку из свинца. Излучение направляется на шов, и фиксируется пленкой, фотобумагой. Дефекты не поглощают излучение, а на пленке это более темные участки. Спектральный анализ это метод определения химического состава металла по его спектру без разрушения или повреждения изделий. Позволяет быстро определить малые концентрации элементов. Стилоскопирование – качественный спектральный анализ на наличие легирующих элементов. Между электродом из меди, угля или чистого железа и деталью возбуждается электрический разряд. Раскаленные пары металла дают линейчатые спектры, это фиксирует прибор стилоскоп. Пример: если в состав стали входит хром, то в спектре паров стали, обязательно имеются линии хрома. Чем выше содержание хрома, тем ярче его линии.