Технология сварки металлических воздуховодов

Навигация: Главная → Все категории → Изготовление вентиляционных систем Технология сварки металлических воздуховодов Технология сварки металлических воздуховодов В вентиляционных работах применяют различные сварные соединения и швы. Сварным соединением называется элемент сварной конструкции, состоящий из двух или нескольких деталей конструкции и сварного шва, соединяющего эти детали. Соединения на сварке, применяемые при изготовлении воздуховодов, фасонных частей и других деталей вентиляционных систем, бывают стыковые, стыковые с отбортовкой, нахлесточные, угловые. Стыковые соединения осуществляют для сварки воздуховодов и их деталей из листовой стали толщиной 1,5—3 мм. Для выполнения такого соединения необходима подготовка кромок листов и точная подгонка зазоров величиной до 0,5 мм. . Стыковые соединения с отбортовкой применяют при изготовлении вентиляционных коробов. Для выполнения такого соединения у листов металла делают вначале отбортовку, а затем листы сваривают по гребешку. Величина перекрытия должна быть не менее удвоенной суммы толщин кромок свариваемых изделий. Свариваемые поверхности не обрабатывают (не считая зачистку кромок). Листы при таком соединении обычно заваривают с обеих сторон, чтобы не допустить проникания влаги в зазор между ними. При изготовлении круглых и прямоугольных воздуховодов нет возможности проварить шов изнутри, поэтому ограничиваются сваркой только наружных кромок. Нахлесточные швы с отбортовкой применяют также при изготовлении отводов круглого сечения. Угловые соединения осуществляются при расположении свариваемых элементов под прямым или произвольным углом, и сварка выполняется с одной или обеих сторон. Рис. 1. Сварные соединения Сварные соединения всех типов делают сварным швом, который представляет собой затвердевший наплавленный металл, образовавшийся в процессе сварки. Сварные швы подразделяются по следующим признакам: по положению в пространстве — на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные; по положению относительно действующего усилия — на фланговые, торцовые или лобовые и косые; по протяженности — на непрерывные или сплошные и прерывистые; по внешней форме — на нормальные, выпуклые и вогнутые. Основным видом сварного шва принят нормальный шов. Прерывистые швы применяют в тех случаях, если шов неответственный (сварка ограждений, настилов и т.п.). Такие швы делают в целях экономии материалов и электроэнергии. Длину провариваемых участков прерывистого шва принимают равной 50—150 мм, а промежутки между ними делают примерно вдвое больше Расстояние от начала предыдущего шва до начала последующего называют шагом шва. Рис. 2. Классификация сварных швов 1 — нижний; 2 —горизонтальный; 3 — вертикальный; 4 — потолочный- 5 — фланговый; 6 — торцовый или лобовой; 7 – косой; «-непрерывный- 9 — прерывистый; 10 — нормальный; 11 — выпуклый; 12 — вогнутый При выполнении сварного шва вначале определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения. Режимом сварки называют совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и величина сварочного тока, длина дуги и др. Диаметр электрода принимают в зависимости от толщины свариваемого металла, вида сварного соединения и размера шва. При сварке воздуховодов из малоуглеродистой стали применяется главным образом сварка на постоянном токе. Перед сваркой кромки металла необходимо очистить от масла, грязи, ржавчины, воды. При ручной дуговой сварке большое значение имеют вид и пространственное положение шва. Наиболее удобным для выполнения являются нижние швы, так как расплавленный металл электрода под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны, а газы и шлак выходят на поверхность металла. Поэтому желательно во всех возможных случаях выполнять сварку с нижним расположением шва. Вертикальные швы менее удобно сваривать, так как под действием силы тяжести капли расплавленного металла стекают вниз. Потолочные швы наиболее трудно выполнимы и требуют высокой квалификации сварщика. При этом виде сварки применяют электроды диаметром не более 5 мм с тугоплавким покрытием при уменьшенной силе сварочного тока. При сварке тонколистовой стали следует особо следить за тем, чтобы не было сквозных прожогов и про-плавления металла. Сталь толщиной 0,5—1 мм следует сваривать внахлестку с проплавлением через верхний лист. При сварке тонколистового металла возможна деформация, которая значительно ухудшает вид воздуховода или другой детали. Поэтому следует принять необ-ходнмые меры для уменьшения деформации, а именно: надежно закреплять свариваемые листы; не допускать, чтобы кромки листа были в разных плоскостях; варить, не создавая дополнительных напряжений в металле. Свариваемые листы металла рекомендуется перед сваркой прихватить короткими швами, начиная от середины листа к его концам. При толщине листа до 1 мм длина прихватки составляет 3—5 мм, расстояние между прихватками — 40—50 мм. При автоматической и полуавтоматической сварке подготовка кромок и сборка изделий под сварку производится более тщательно, чем при ручной сварке. Свариваемые кромки должны быть очищены от ржавчины, грязи, масла, влаги и шлаков. Очистке подвергается поверхность кромок шириной 50—60 мм по обе стороны от шва. Перед автоматической сваркой детали закрепляют на стендах или других устройствах с использованием различных приспособлений или прихватывают ручной сваркой швами длиной 50—70 мм, которые располагают на расстоянии не более 400 мм друг от друга, а крайние швы — на расстоянии не менее 200 мм от края шва. Швы необходимо тщательно очистить от шлака и брызг металла. Сварку в среде двуокиси углерода можно производить почти во всех пространственных положениях, что является важным преимуществом этого вида сварки. Успешно сваривают в среде двуокиси углерода листовой металл из низколегированных сталей; листы толщиной 0,6—1 мм сваривают с отбортовкой кромок или без от-бортовки, но с зазором между кромками не более 0,3— 0,5 мм. Перед сваркой кромки изделия тщательно очищаются от грязи, окалины и т. п. Применяется электродная проволока марок Св-08ГС и Св-08Г2С диаметром от 0,5 до 2 мм. Скорость подачи электродной проволоки зависит от сварочного тока и напряжения. Режим сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок. Процесс точечной сварки состоит из следующих операций: сжатия свариваемых изделий, включения и выключения сварочного тока, снятия усилия сжатия. Подготовка металлических поверхностей к точечной варке заключается в их тщательной с обеих сторон истке от грязи, масла и окалины. Очистку выполняют абразивными материалами, пескоструйным аппаратом или химической очисткой — травлением. Хорошая очистка и плотное прилегание поверхностей — гарантия высокого качества сварки. При точечной сварке (как и при шовной) большое значение имеют очистка свариваемых поверхностей, равномерная толщина листов и однородность химического состава металла. Сварку воздуховодов из нержавеющей стали производят на постоянном токе. Перед сваркой детали должны быть очищены от грязи, масла и т. п. Прихватки при сборке необходимо выполнять только специальными (из нержавеющей стали) электродами или полуавтоматической сваркой в среде двуокиси углерода. Перед сваркой воздуховодов из алюминия и его сплавов поверхность свариваемых изделий необходимо очистить от тугоплавкой пленки. Это выполняют механическими способами — проволочными щетками из нержавеющей стали (диаметр проволоки 0,2—0,5 мм) или химическими способами. После механической очистки изделия пригодны к сварке в течение 2—3 ч. После зачистки кромки необходимо обезжирить. Для этого применяют бензин авиационный, ацетоновую или авиационную смывку, уайт-спирит и др. Сварку алюминиевых воздуховодов выполняют ручной сваркой с вольфрамовыми электродами на установках УДГ-300 и УДГ-500, а также аргонодуговой. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой, а толщиной 4—8 мм — без скоса кромок. Листы большей толщины сваривают со скосом кромок и углом раскрытия 60—70°. Для сварки воздуховодов из титана используют аргонодуговую сварку неплавящимся электродом постоянным током прямой полярности (минус на электроде). В качестве электрода используют вольфрамовые прутки- При ручной аргонодуговой сварке также применяют вольфрамовый электрод с заточенным на конус углом. Для выполнения ручной дуговой сварки сварщик должен иметь следующие принадлежности и инструмент. 1. Электродержатель, который служит для зажима электрода и подвода к нему сварочного тока. Он должен прочно удерживать электрод, обеспечивать удобное и прочное закрепление сварочного кабеля, а также быстрое удаление огарков и закладку нового электрода. 2. Щитки, маски или шлемы, которые служат для защиты глаз и лица сварщика от воздействия излучения сварочной дуги и брызг металла. В них имеется смотровое отверстие, в которое вставлен сфетофильтр, задерживающий инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Снаружи светофильтр защищен от брызг металла прозрачным стеклом. 3. Металлические щетки для зачистки швов и очистки сварных швов от шлака, молоток, зубило, крепежный инструмент. 4. Индивидуальные защитные средства — брезентовый костюм, рукавицы, резиновый коврик и др. Похожие статьи: Монтаж систем вентиляции и кондиционирования воздуха Навигация: Главная → Все категории → Изготовление вентиляционных систем Монтаж систем вентиляции и кондиционирования воздуха Испытание и наладка систем вентиляции и кондиционирования воздуха Монтаж воздухонагревателей, отопительно-вентиляционных агрегатов и воздушно-тепловых завес Монтаж пылеулавливающих устройств Монтаж вентиляторов Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Сервис Северные Стрелы —

Получение прочных неразрывных соединений различных металлов интересовало человечество с глубокой древности: уже тогда для создания таких соединений применялись пайка и кузнечная ковка. В современном понятии сварка – это процесс неразъемного соединения металлов под действием тепла — путем их нагрева или деформации (или совместного воздействия — и нагревом, и деформацией). Открытие в 1802 году российским профессором В.В. Петровым явления электрической дуги позволило ему предложить использовать электрический ток в процессе сварки металлов. В нынешнее время сварка возможна уже с применением не только электрического тока, но и использует лазер, ультразвук, трение и даже энергию взрывов. Такое многообразие процессов, задействованных для сварки, дали возможность применения различных сварочных аппаратов в строительных и монтажных работах, на кораблестроительных верфях, в машино- и самолетостроении, для медицины и электротехники…Современная сварка стала основным способом для формирования неразрывного соединения металлов, будь то конструирование микрочипа или монтаж нефтедобывающей морской платформы и космической орбитальной станции. Роль сварочного аппарата в этом процессе заключается в нагреве или расплавлении соединяемых поверхностей металлических деталей, чаще всего действием электрического тока или газа высокой температуры. Непрекращающиеся научные исследования технологий сварочного процесса и разработка действенных методов получения неразъемного соединения металла приводят к появлению новых видов сварочных аппаратов с инновационными характеристиками и возможностями.

Наиболее часто в сварочном процессе используется переменный или постоянный ток, их применение находится в прямой зависимости от набора требований к качеству сварного шва и видов используемых в этой сварке металлов. Поэтому широчайшее распространение благодаря низкой цене, простоте устройства и долговечности в работе получили сварочные аппараты для сварки штучным покрытым электродом (такой режим сварочных работ называется ММА, что расшифровывают как «Manual Metal Arc», то есть —  ручная электродуговая сварка плавящимся штучным покрытым электродом) . Сейчас такая сварка — наиболее распространенный ее вид, благодаря своей универсальности и доступности. Среди аппаратов  для такой сварки принято различать: трансформаторы, выпрямители и инверторы.

Трансформаторы являются самыми доступными по цене и простыми сварочными устройствами. Их задача преобразовать переменный ток большого напряжения из электросети — в переменный ток меньшего напряжения, используемый для проведения процесса сварки. Однако, использование переменного тока делает электрическую дугу в сварочном процессе непостоянной и трудно поддерживаемой. Непостоянство электродуги, наличие ненужных шлаковых и газовых включений в сварочной ванне способно привести к низкому качеству сварочного шва и разбрызгиванию раскаленного металла. Поэтому, для качественной работы с таким аппаратом сварщик должен иметь высокую квалификацию. Использование для сварки переменного тока позволяет сваривать только черные металлы – различные марки стали, некоторые виды чугуна; в то же время именно применение переменного тока делает возможной стыковую и нахлестную сварку. Про сварочные трансформаторы в целом можно сказать, что они характерны своим существенным весом, значительным энергопотреблением и высокой чувствительностью к перепадам напряжения в сети.

Однако, негативное влияние переменного тока на качество сварочного процесса исчезает при применении сварочных выпрямителей. В этих аппаратах помимо уменьшения напряжения сетевого тока происходит еще и преобразование переменного тока в постоянный. Эта трансформация обеспечивается наличием системы из диодных полупроводников, способствующих преобразованию поступающего синусоидального переменного тока в линейный постоянный ток с пологопадающими внешними характеристиками. На сварочных выпрямителях стабильность электрической дуги уже позволяет выполнять достаточно качественный и герметичный шов, обеспечивает глубокий провар в области сварочного шва. В их работе значительно понижен уровень разбрызгивания горячего металла, и дуга обретает лучшую защиту, а сварное соединение получает качественные прочность и однородность. Затраты времени на сварку такими аппаратами резко сокращаются, поскольку отпадает необходимость дополнительной зачистки созданного сварного шва от капель металла с прилегающих ко шву поверхностей; в сварке постоянным током становится возможно использование всех видов электродов. Особенно важно и то, что применение постоянного тока обратной полярности дает возможность сваривать  алюминиевые детали. Известно, что на поверхности алюминия, даже пребывающего в расплавленном состоянии, всегда присутствует пленка из оксидов, препятствующая образованию свободных атомарных связей в наружных слоях атомов и осложняющая этим сварку алюминиевых деталей. Разрушение такой оксидной пленки становится возможным только за счет движения заряженных частиц изнутри расплавленного материала: именно это освобождает связанные прежде атомарные связи для образования новых слоев молекулярной решетки — уже между соединяемыми алюминиевыми поверхностями. Так же в сварке выпрямители применяются для работы со всеми видами чугуна, нержавеющей и высоколегированной по маркам сталью, а еще с медью, с никелем, c титаном и их сплавами.

Сварочные инверторы являются одним из последних научных изобретений в области сварки. Они преобразуют переменный ток высокого напряжения с низкой частотой в переменный ток низкого напряжения высокой частоты, а затем и в постоянный ток низкого напряжения и низкой частоты. Малый вес, присущий этим сварочным аппаратам обеспечивает их операторам высокую мобильность; мощность, многофункциональность и автоматизация рабочих настроек у инверторов делают их оптимальным выбором как для начинающих, так и для высокопрофессиональных сварщиков.

Принципиальная схема устройства всех инверторов универсальна. Переменный сетевой ток проходит сетевой выпрямитель, где происходит его преобразование в постоянный. Затем, с помощью преобразователя частоты инверторного блока этот ток трансформируется в переменный ток, но уже с высокой частотой. Таким он поступает в высокочастотный трансформатор, где у него понижают напряжение, потом он проходит силовой выпрямитель и на выходе из аппарата становится постоянным током низкого напряжения и низкой частоты. Работа инверторного преобразователя частоты контролируется микропроцессорным управлением, а ток на выходе имеет очень гладкую кривую с минимальными колебаниями, что обуславливает высокую стабильность возникающей при работе с ним  электрической дуги. Инверторные сварочные аппараты (за счет возможности точной регулировки характеристик такой электрической дуги) позволяют работать с тонким листовым металлом и оставлять аккуратный сварочный шов без разбрызгивания из него металла. Также сварочные инверторы удобны в применении тем, что они нечувствительны к перепадам сетевого напряжения и обладают высоким (более 90%) коэффициентом полезного действия, их работа характеризуется низким уровнем энергопотребления. Именно с применением инверторов работа сварщика обеспечена теперь функцией «anti-sticking» — антиприлипания электрода (за счет резкого падения напряжения на электроде при касании им свариваемой поверхности надежно препятствуют прилипанию электрода к металлу). Инверторы позволяют применить и функцию «hot start» — горячего старта, что означает автоматическое увеличение уровня сварочного тока при инициации дуги для ее надежного и легкого поджога (продолжительность периода такого увеличения и сила тока заранее регулируются сварщиком). Такой набор дополнительных функций дает теперь возможность качественно сваривать детали даже новичкам.

Сфера применения инверторных технологий для сварки черных и цветных металлов очень широка, она предназначена для обеспечения соединений любой толщины, в различных пространственных положениях и любыми электродами.

Такая цель, как улучшение качества сварного шва и уменьшение затрат  времени на выполнение сварочных операций, может быть достигнута и полуавтоматической сваркой в среде активного или инертного газа — так называемый сварочный режим MIG-MAG (полуавтоматическим этот процесс называется в связи с возможностью на таких сварочных аппаратах самостоятельной подачи электродной проволоки к электрической дуге). MIG-MAG сварка – это полуавтоматическая электродуговая сварка непрерывным плавящимся электродом в среде защитного инертного (MIG, Metal Inert Gas) или активного (MAG, Metal Active Gas) газа.

Любой полуавтоматический сварочный аппарат включает в себя источник  тока, газовый баллон и горелку с кабелями. В зависимости от вида свариваемого материала для наполнения баллонов может применяться активный (углекислый газ, кислород, азот) или инертный (аргон, гелий) защитный газ, а чаще всего встречаются их смеси. Из баллона такой газ подается по несущим патрубкам в горелку, а из нее в зону электрической дуги: здесь его использование необходимо для защиты сварной ванны от воздействия газового состава воздуха, плюс — оно дополнительно стабилизирует дугу и способно добавлять полезные химические свойства металлу сварного шва. При таком использовании газов в зону сварки через горелку автоматически подается и непрерывная нить сварочной проволоки, выполняющая роль электрода. Так, подбирая определенные сочетания из разных газовых смесей и различных видов проволоки, возможно достигать нужных металлургических свойств формируемой сварной ванны. Существуют уже полуавтоматы и с возможностью сварки не только за счет обычной стальной проволоки, а  работающие с самозащищенной порошковой сварочной проволокой. Она отличается наличием внешней металлической оболочки и сердечника из различного по химическому составу флюса. При сгорании такой проволоки формируется устойчивое газовое облако, защищающее сварную ванну от воздействия окружающего воздуха, а различные химические компоненты порошка с  этой проволоки добавляют нужные химические свойства металлу сварного шва и стабилизируют горение электрической дуги. Некоторые современные полуавтоматические модели сварочников являются уже универсальными, то есть могут сваривать с использованием как газов, так и флюсовой проволоки. Регулировка и настройка внешних характеристик MIG-MAG сварки может проходить автоматически, с применением электронных систем, либо вручную самим оператором устройства. Сварочные аппараты MIG-MAG отличают большая производительность, возможность работы с любыми металлами (даже разнородными), с тонколистовым поверхностями металлов, а также деталями толщиной более 20 мм. Впрочем, имеются у режима MIG-MAG сварки и недостатки. К ним нужно отнести  возможность использования только постоянного тока, а кроме того — высокие потери на угар металла и его разбрызгивание в процессе сварки.

Еще одним видом профессиональной сварки является так называемая TIG сварка («Tungsten Inert Gas») то есть, — ручная электродуговая сварка неплавящимся (как правило, вольфрамовым или  графитовым) электродом в среде защитного инертного газа (такого как аргон, гелий или их смеси). Такая сварка при высоком качестве формируемого шва характеризуется довольно низкой производительностью, а для ее использования в работе потребуются развитые профессиональные навыки. Сварочные установки и инверторы TIG позволяют выполнять сварку с очень высоким качеством сварного шва, потому они применяются при необходимости создания таких ответственных швов, которые должна отличать особенно большая надежность и внешняя эстетичность. В аппаратах для ведения такой сварки используются неплавящиеся вольфрамовые или графитовые электроды, установленные в горелке, к которой по кабелям и патрубкам подается постоянный или переменный ток и защитный инертный газ. В ходе сварки неплавящимся электродом не происходит капельного переноса электродного металла в сварную ванну, поэтому в такой сварке используют присадочные прутки в виде металлических лент или проволоки. Применяя различные по химическим свойствам присадки, становится возможным изменять и свойства металла сварного шва. Переменный ток в режиме TIG-сварки используется для соединения алюминия, меди и их сплавов, а постоянный ток в TIG-сварке применяют в работе с различными марками стали и чугуна.

Аргоно-дуговая сварка с неплавящимся электродом является процессом сложным и требующим от ее оператора профессиональных навыков и знаний, потому новичкам выбор TIG-аппаратов для сварки не рекомендуется. Однако, надо отметить, что tig- инверторы сейчас уже обладают значительной компьютеризацией настроек для своей сварки и оснащены многими облегчающими ее проведение функциями.

Сфера успешного применения сварочных аппаратов TIG — это  работа с легированной и нелегированной сталями, с листовой сталью, а также со всеми видами чугуна, с цветными металлами и их сплавами. Небольшая производительность TIG-сварки компенсируется малыми потерями металла и высоким качеством получаемого сварного шва.

Кроме процесса собственно сварки электрический ток используется и для так называемой плазменной резки — посредством испарения металла в области реза под действием направленного потока плазмы. Оборудование для резки металла с применением плазмы работает следующим образом: в нем к плазменной горелке подается ток для образования электрической дуги, плюс по патрубку с высокой скоростью направляется газ или воздух. Взаимодействие электрической дуги и этого газового потока вызывает усиленную ионизацию последнего до состояния плазмы, и разрез металла происходит за счет его плавления струей плазмы и последующего вымывания ионизированным потоком (испарения). Достоинства такой плазменной резки очевидны: задействование свойств плазмы позволяет производить резку любых металлов, она экономит затраты по времени, снимает необходимость трудоемкой дополнительной обработки деталей. Использование резки плазмой делает возможным сложный фигурный раскрой листового металла, резка деталей толщиной до 200 мм проходит с ней при отсутствии температурной деформации у  краев. Единственным существенным недостатком плазменной резки можно считать наличие большого количества расходных материалов, как то — сопел, диффузоров,  защитных направляющих и колпаков, срок службы у которых обычно получается при плазменной резке вдвое короче, чем у расходных материалов от ручной дуговой сварки.

Еще одной сферой применения электрического тока для обеспечения сварочного процесса нужно признать точечную сварку. Она применяется для локального соединения металлических деталей, так что  аппараты точечной сварки (их обычно называют «споттеры») находят все более широкое применение и в автомобильной промышленности, и в крупных автосервисах, и в обычных гаражах. Споттер может иметь вид как компактных сварочных клещей так и являться крупногабаритной стационарной установкой. Процесс точечной сварки используется преимущественно для работы с листовым металлом. Принцип действия аппаратов точечной сварки основан на применении электрического тока для соединения металла под давлением. Здесь сварочные заготовки зажимаются внахлест между двумя медными электродами аппарата. Электрическая дуга проходит от одного электрода к другому сквозь свариваемый материал и вызывает локальное расплавление металла в обеих заготовках. Сварочный ток может достигать 9000 ампер, но имеет крайне короткий период воздействия. Кратковременное действие дуги быстро прекращается, а давление сварочных клещей все усиливается. За счет этого расплавленный металл кристаллизуется и формирует плотное соединение деталей. Для скрепления широкоформатных металлических листов в их центре может использоваться односторонний пистолет. При этом образуется два расположенных рядом сварных соединения. Точечная сварка отличается высокой производительностью, эстетичностью и прочностью соединения.

Это многообразие видов современной сварки с применением электрического тока, обзор которых мы сделали темой данной статьи, позволяет проводить надежное соединение любых металлических деталей при правильном выборе типа сварки. Надеемся, что наша статья поможет Вам для себя легко и точно этот выбор осуществить.

4. Соединение металлических деталей и их защита от коррозии

Любое механическое оборудование состоит из нескольких соеди­ненных между собой деталей. Например, считается, что судовой дизель состоит из более чем 10000 деталей. Соединение двух металлических деталей может производиться при помощи заклепок, болтов или сваркой (соединения заклёпочные, болтовые и сварные или паянные). Каждый способ соединения деталей имеет свои преимущества и недостатки и применяется с учетом условий последующей экс­плуатации детали и ее конструктивного исполнения.

При пайке различных металлов применяются различные при­пои. Металлические припои имеют точку плавления ниже, чем у соединяемых металлов. Пастообразные припои концентрируют тепло в месте пайки, т. е. в месте, где находится расплавленный металл. После охлаждения металлы оказываются спаянными.

Для соединения металлов сваркой их подгоняют и прижимают один к другому с большим усилием. Кроме того, для достижения высоких температур, при которых возможна сварка, необходимо нагреть металл газовым факелом или электрической дугой. Свар­кой обычно соединяют одинаковые металлы.

Газовой сваркой называют процесс получения неразъемных соединений, при котором для нагрева кромок соединяемых деталей используют теплоту факельного сгорания ацетилена и кислорода. Дуговой сваркой называют процесс, когда для расплавления кро­мок используется электрическая дуга. Наиболее часто при дуговой сварке электрическая дуга возникает между сварочным электро­дом и деталью. Под воздействием электрической дуги происходит местный нагрев кромок свариваемых деталей, их оплавление и сварка (соединение) при охлаждении. Дуговой разряд возможен только при определенных соотношениях между напряжением и силой тока. С помощью сварочного трансформатора регулируется сила тока в зависимости от толщины свариваемого металла. Для сварки применяют электрод из родственного металла, покрытый слоем флюса для защиты зоны сварки от воздействия воздуха.

Коррозия. Коррозия — это разрушение металла в результате химической или электрохимической реакции, которая возникает при определенных условиях. Благодаря знанию физической сущ­ности протекающих при коррозии процессов можно замедлить или предотвратить разрушение металла.

Во время коррозии чугун и сталь (черные металлы) окисляются и приобретают свое химически устойчивое окисленное состояние. Это окисление или ржавление может возникнуть везде, где имеется кислород и влага. Причем дальнейшее окисление у многих металлов продолжается уже под образовавшейся окисной пленкой. Некоторые металлы имеют пассивную окисную пленку, но если она нарушена, то коррозия продолжается дальше. К таким металлам относятся алюминий и хром. Для предотвращения коррозии на поверхность металлов наносят слой защитного покрытия, в качестве которого применяется другой металл, например олово или цинк, или используются краски, или наносится слой пластика.

Процесс электрохимической коррозии протекает обычно между двумя разнородными металлами, которые находятся в электролите (токопроводящей жидкости). Электрический ток между двумя металлами будет протекать до тех пор, пока имеется разность по­тенциалов. Проходя через электролит, ток переносит металл с анода (положительного электрода) к катоду (отрицательному электроду). При этом образуется коррозионная или гальваниче­ская раковина, из-за чего возникает необходимость принятия мер защиты против электрохимической коррозии. Коррозионные рако­вины могут возникать между соприкасающимися частями некото­рых металлов. В результате появляются точечные раковины, или выкрашивания, т. е. возникает эффект, который называют питтинг-коррозия. При длительном воздействии в результате точечной кор­розии образовываются раковины, из-за которых могут возникнуть аварийные повреждения деталей. Это является результатом про­никающей коррозии. Такое явление иногда называют фреттинг-коррозией, которая часто наблюдается в болтовых соединениях малоподвижных крупногабаритных деталей судовых машин (Примечание автора). Для предупреждения электрохимической кор­розии применяют систему протекторной защиты. Влияние питтинг-коррозии и проникающей коррозии может быть уменьшено путем подбора соответствующих металлов, например можно использо­вать медные сплавы или наносить защитные покрытия.

Эрозия — это точечное выкрашивание металла в результате абразивного (механическое изнашивание) или гидравлического износа (эрозионные разрушения). Так, например, из-за воздействия морской воды могут происходить эрозионные разру­шения материалов. При этом с увеличением скорости течения воды уменьшается опасность возникновения и развития питтинг-коррозии, но увеличивается общая возможность разрушения поверх­ности даже для сплавов на основе меди. Там, где на поверхности имеются неровности и шероховатости, образуются турбулентные завихрения и из-за воздействия воды возникают эрозионные раз­рушения поверхности металла. Это явление часто проявляется при прохождении воды через трубные доски теплообменных аппаратов. При тщательном выборе материалов можно уменьшить влияние эрозии.

Катодная защита. Благодаря катодной защите можно резко уменьшить или полностью устранить разрушение металла. Это достигается установкой протекторов или применением обратных по току электрических систем. В протекторной защите в качестве активных разрушающихся анодов используются такие металлы, как алюминий, цинк, которые, будучи установленными на основ­ном металле и являясь более активными, будут разрушаться в первую очередь. Системы токовой компенсации получают питание от корабельной силовой сети и включают в конструкцию схемы постоянный анод, выполненный из сплавов, обладающих большим коррозионным сопротивлением, например из платинированного титана.

Цинковые или алюминиевые протекторы, выполненные в виде блоков или плит, плотно крепятся к стали или к чугуну. В про­цессе эксплуатации необходимо следить за состоянием протектор­ной защиты, обеспечивая плотное соединение протектора с основ­ным металлом, который не должен закрашиваться или перекры­ваться другими частями. Метод токовой компенсации практически невозможно использовать для защиты главных и вспомогательных машин, т. е. там, где изменяется подача забортной воды, так как в этом случае возникает проблема постоянного регулирования тока и напряжения в защитной цепи. Однако этот метод часто используется для защиты от коррозии наружного корпуса.

© Кривощеков В.Е., 2008

Сварка металла: виды и технология

Технологический процесс создания неразъемного соединения однородных материалов за счет образования атомных связей называется сваркой. При этом в месте контакта происходит плотное сплавление двух материалов в один. Несмотря на то что такое соединение используется уже длительное время, современная сварка металлов, виды и технология ее выполнения совершенствуются постоянно, что позволяет производить стыковку различных изделий с повышенной надежностью и качеством.

Особенности сваривания поверхностей

Весь процесс сварки металлов протекает в две стадии. Сначала поверхности материалов необходимо приблизить друг к другу на расстояние сил межатомного сцепления. При комнатной температуре стандартные металлы не способны соединиться даже при сжатии со значительным усилием. Виной этому служит их физическая твердость, поэтому контакт при сближении таких материалов происходит лишь в некоторых точках, независимо от качества обработки поверхностей. Именно загрязнение поверхности существенно влияет на возможность сцепления материалов, ведь пленки, окислы, а также слои примесных атомов всегда присутствуют в естественных условиях.

Поэтому создание контакта между кромками деталей может достигаться либо за счет пластических деформаций, которые возникают в результате приложенного давления, либо в случае расплавления материала.

На следующей стадии сварки металла осуществляется электронная диффузия между атомами соединяемых поверхностей. Поэтому поверхность раздела между кромками исчезает и получается или металлическая атомная связь, или ионная и ковалентная связи (в случае полупроводников или диэлектриков).

Классификация видов сварки

Технология проведения сварочных работ постоянно совершенствуется и становится разнообразнее. На сегодняшний день существует около 20 видов сварки металла, которые классифицируются на три группы:

1. Сварка давлением осуществляется приложением механической энергии, когда связи между кристаллами получаются методом пластической деформации материала. В результате металл начинает течь, перемещаясь вдоль линии стыковки деталей, унося с собой слой загрязненных примесей. Процесс деформирования и соединения поверхностей без предварительного подогрева называется холодной сваркой для металла. В этом случае образуются межатомные связи, что приводит к плотной стыковке деталей.
2. Сварка плавлением осуществляется путем соединения изделий без применения давления. Источниками тепла при такой сварке металла являются газовое пламя, электрическая дуга, энергия лучевого типа. При сваривании поверхности нагреваются и расплавляются, образуя межатомные связи между двумя металлами и электродом, объединяясь в общую сварочную ванну. После охлаждения и затвердевания состава образуется сплошной литой шов.
3. Термомеханическая сварка металла осуществляется с использованием нагрева и давления. Место стыковки материала сначала разогревается, а затем прессуется. Подогрев детали придает ей необходимую пластичность, а механическое воздействие объединяет части изделия в монолитное соединение.

Сварка плавлением

Этот вид сварочных работ находит широкое применение, как в промышленных условиях, так и в быту. К соединению металлов плавлением относятся:

1. Электродуговая сварка. Производится созданием между металлом и электродом высокотемпературной электрической дуги.
2. При плазменном соединении источником тепла служит ионизированный газ, который проходит с высокой скоростью через электрическую дугу.
3. Шлаковая сварка осуществляется благодаря нагреву расплавленного флюса (шлака) электрическим током.
4. Лазерное соединение происходит благодаря обработке металлической поверхности лазерным лучом.
5. При электронно-лучевой сварке нагревание места стыка осуществляется за счет кинетической энергии движущихся электронов в вакууме под воздействием электрического поля.
6. Газовая сварка металлов основана на нагревании точки соединения потоком огня, который образуется при сгорании кислорода и газа.

Электродуговое сварочное соединение

Дуговая сварка предполагает использование источника тока с большим номинальным значением, при этом аппарат имеет небольшое напряжение. Подключение трансформатора происходит одновременно на металлическую заготовку и сварочный электрод.

В результате сварки металла электродом образуется электрическая дуга, за счет которой происходит расплавление кромок соединяемых заготовок. В зоне действия дуги создается температура около пяти тысяч градусов. Такого нагрева вполне достаточно для расплавления любых металлов.

Во время плавления металла соединяемых деталей и электрода формируется сварочная ванна, в которой и происходят все процессы сцепления. Шлак поднимается на поверхность расплавленного состава и формирует специальную защитную пленку. В процессе дуговой сварки металла применяются электроды двух типов:

• неплавящиеся;
• плавящиеся.

При использовании неплавящегося электрода необходимо в зону действия электрической дуги вводить специальную проволоку. Плавящиеся электроды сварной шов формируют самостоятельно. В состав таких электродов добавляются специальные присадки, которые не позволяют дуге гаснуть и увеличивают ее устойчивость. Это могут быть элементы с высокой степенью ионизации (калий, натрий).

Способы соединения дугой

Электродуговая сварка осуществляется тремя способами:

1. Ручным методом. В этом случае все этапы соединения выполняются вручную, с применением простой электродуговой сварки.
2. Более производительной является сварка металла полуавтоматом. При таком способе сварной шов делается вручную, а присадочная проволока подается в автоматическом режиме.
3. Автоматическая сварка производится под наблюдением оператора, а вся работа делается сварочным станком.

Технология газосварки

Этот вид сварочных работ позволяет соединять различные металлические конструкции не только на промышленных предприятиях, но и в бытовых условиях. Технология сварки металла не очень сложная, газовая смесь при горении расплавляет кромки поверхности, которые заполняются присадочной проволокой. При остывании шов кристаллизуется и создает прочное и надежное соединение материалов.

Газовая сварка имеет много положительных аспектов:

1. Возможность соединять различные детали в автономном режиме. Причем для этой работы не требуется мощный источник энергии.
2. Простое и надежное оборудование газосварки легко поддается транспортировке.
3. Возможность осуществлять регулируемый процесс сварки, так как легко вручную изменять угол наклона огня и скорость нагрева поверхности.

Но есть и недостатки применения такого оборудования:

1. Место нагрева имеет большую площадь, что отрицательно сказывается на соседних элементах детали.
2. Отсутствие возможности автоматизировать процесс сварки.
3. Необходимость строго соблюдать меры безопасности. Работа с газовой смесью имеет высокую степень взрывоопасности.
4. Толщина металла для качественного соединения должна быть не более 5 мм.

Шлаковая сварка

Такой вид соединения считается принципиально новым способом получения сварного шва. Поверхности свариваемых деталей покрываются шлаком, который нагревается до температуры, превышающей плавление проволоки и основного металла.

На начальной стадии сварка аналогична дуговому соединению под флюсом. Затем, после образования сварочной ванны из жидкого шлака, дуга прекращает свое горение. Дальнейшее расплавление кромок детали осуществляется за счет тепла, которое выделяется при протекании тока. Особенностью этого вида сварки металла является высокая производительность процесса и качество сварочного шва.

Сварочное соединение давлением

Соединение металлических поверхностей посредством механического деформирования чаще всего производится в условиях промышленного производства, так как для выполнения такой технологии требуется дорогостоящее оборудование.

К сварке давлением относятся:

1. Ультразвуковая стыковка частей металла. Выполняется благодаря колебаниям ультразвуковой частоты.
2. Холодная сварка. Осуществляется на основе межатомного соединения двух деталей путем создания большого давления.
3. Кузнечно-горновой метод. Известен с давних времен. Материал нагревается в горне, а затем сваривается механической или ручной проковкой.
4. Газовая с прессовкой сварка. Очень похожа на кузнечный метод, только для нагрева применяется газовое оборудование.
5. Контактное электрическое соединение. Считается одним из самых популярных видов. При такой сварке нагрев металла осуществляется прохождением по нему электрического тока.
6. При диффузионной сварке сила давления на металл невысокая, но зато необходима большая температура нагрева места соединения.

Точечная контактная сварка

Соединяемые поверхности при такой сварке находятся между двумя электродами. Под действием пресса электроды сжимают детали, после чего подается напряжение. Нагрев места сварки происходит за счет прохождения тока. От размера контактной площадки электрода полностью зависит диаметр места сварки.

От того, как расположены электроды по отношению к соединяемым деталям, контактная сварка может быть односторонней или двусторонней.

Существует много видов контактной сварки, работающих по аналогичному принципу. К ним можно отнести: стыковую сварку, шовную, конденсаторную.

Техника безопасности

Работа со сварочным оборудованием сопряжена со многими опасными для здоровья оператора факторами. Высокая температура, взрывоопасная среда и вредные химические испарения требуют от человека строгого соблюдения мер безопасности:

1. Все электрические агрегаты и устройства должны быть надежно заземлены и заизолированы.
2. Работать необходимо в сухой спецодежде и рукавицах. Для защиты кожи лица и глаз обязательно нужно применять маску с темным стеклом.
3. Обязательно должна находиться на рабочем месте сварщика аптечка и огнетушитель.
4. Помещение, где проводятся сварочные работы, должно иметь хорошую вентиляцию.
5. Работы запрещено проводить в непосредственной близости к легковоспламеняющимся предметам.
6. Запрещено оставлять газовые баллоны без присмотра.

Существует большое количество видов сварки металла, какой из них выбрать решает сам сварщик, исходя из наличия оборудования и способности достичь требуемого результата работы. Сварщик должен знать устройство и принципы работы на определенном оборудовании.

Сварка деталей из листового металла в СПб с доставкой по России

• Собрали сварщиков высоких разрядов и снабдили их лучшим оборудованием.
• Бесплатно разрабатываем/дорабатываем КД.
• Работаем с ООО, ИП и физлицами.
• Отправляем заказы по всей России.
• Соблюдаем сроки.
• Дополнительно можем сделать резку, гибку, окраску металла.

Рассчитать стоимость гибки

3 вида сварки листового металла в «Металл‑Кейс»

1. Полуавтоматическая сварка

Лучший вариант для сварки простой стали в больших количествах. Очень оперативно, дешево, надежно, без лишних искажений металла. Однако применять ее для сварки нержавейки и цветных металлов было бы неразумно — такие задачи требуют более тонких и современных технологий.

2. Аргонная сварка

Сварка в защитной среде из аргона идеально подходит для работы с нержавеющей сталью и алюминием — даже самыми тонкими. В то же время, использовать аргон для сварки обычного черного металла было бы расточительно — для него такие предосторожности чаще всего являются просто излишними.

3. Контактная сварка

Точечная контактная сварка позволяет работать с металлом максимально бережно — никаких внешних следов, никаких «поводок» материала. Впрочем, часто этот вид сварки оказывается не идеально соответствующим поставленным задачам — и тогда лучше предпочесть полуавтомат или аргон.

Примеры сварки листового металла, сделанной в «Металл‑Кейс»

Длинный корпус с проваренными швами

Детали с приваренной подставкой

Каркас корпуса из нержавеющих труб прямоугольного сечения

Высокая конструкция с шестиугольной трубой

Детали с гнутой трубой и фланцами

Большой корпус с вваренными трубами

Каркас корпуса с кронштейнами

Серый короб с приваренными направляющими

Сварка каких видов металла возможна в «Металл‑Кейс»?

Нержавейка

Алюминий

Оцинковка*

Безупречная обработка сварных швов: зачистка, шлифовка, сатинирование

Мало просто качественно сварить листовой металл — часто нужно сделать так, чтобы после этой сварки готовое изделие еще и выглядело идеально. Здесь в «Металл‑Кейс» вступает в дело особая группа обработки сварных швов. В итоге шов будет выглядеть так, что мало кто догадается, что это вообще был шов.

Рассчитать стоимость и сроки

Дополнительные виды металлообработки, которые вы можете заказать вместе со сваркой металла

Лазерная резка

Для раскроя металла используем высокоточные станки лазерной резки

Точность обработки	0,1 мм
Толщина металла	до 20 мм
Листы	1500х3000 мм

Гибка металла

Детали для корпусов приборов гнём на станках с ЧПУ.

Радиус гиба	0,5 мм
Толщина металла	до 6 мм
Максимальная длина	2000 мм

Сварочные работы

Виды сварки, которые используем, позволяют изготовить детали любой формы.

• Полуавтоматическая
• В защитных газах
• Контактная

Установка крепежа

Наше оборудование позволяет установить различный крепеж:

• Запрессовочный
• Вытяжной
• Приварной

Порошковая покраска

Сделает корпус вашего оборудования завершенным и презентабельным.

• Наносим краски всех цветов по каталогу RAL
• Делаем структурные покрытия (глянцевое, матовое, муар, шагрень)
• Габариты камеры — 3000х1800х1600мм

Нанесение шелкографии

Возможно нанести на поверхность корпуса из металла:

• Надписи
• Графические элементы
• Логотипы
• Многослойные элементы

FAQ. Часто задаваемые вопросы о гибке металла

1. Зачем при сварке используется аргон и другие защитные газы?

   Сварка соединяет металлические детали — металл плавится, становится жидким, атомы двух деталей перемешиваются и застывают так, детали становятся единым целым. Но высокая температура дает не только эту возможность, но и определенные побочные эффекты.

   Один из таких побочных эффектов — возможность для протекания нежелательных химических реакций с участием атомов металла и молекул газов, входящих в состав воздуха. Такие реакции либо идут только при нагревании, либо теоретически идут всё время, однако при обычных температурах идут чрезвычайно медленно.

   Здесь речь и о банальном окислении, при котором атомы железа входят в молекулы оксидов — и о более своеобразных реакциях. Например, о связывании атомов цинка, входящих в состав нержавеющей стали в качестве одного из основных легирующих компонентов, обуславливающих собственно нержавеющие свойства стали — о связывании атомов цинка с атомами углерода из молекул углекислого газа, постоянно присутствующего в воздухе в небольших концентрациях. В результате образуются зерна карбида хрома, а антикоррозионные свойства сплава снижаются.

   В общем, для качественной сварки, не портящей свойства металла, часто следует изолировать расплавную ванну от атмосферного воздуха. Одно из средств этого — использование инертных газов, таких как аргон. Сжатый газ подается в зону сварки, физически вытесняя оттуда все остальные газы на то время, пока в расплаве будет максимальная температура.

2. Что такое точечная контактная сварка, чем она разительно отличается от полуавтоматической и аргонодуговой?

   Контактная точечная сварка делается не обычным сварочным оборудованием, а специальными щипцами, через которые проходит ток. Щипцы плотно прижимают две плоских металлических детали друг к другу, ток проходит, расплавляя металл на маленьком участке и создавая плотное компактное ядро, объединяющее детали в одно.

   Такая сварка хороша тем, что проста, аккуратна, практически не несет риска термических деформаций, не искажает внешнего вида деталей. Это удобно и дешево — однако, к сожалению, во многих случаях не может применяться.

   Во‑первых, сама логика работы допускает использование этого вида сварки только в случае с плоскими листовыми металлическими деталями, соединяемыми внахлест, не встык. Но и такие детали не всегда можно посадить на точки контактной сваркой — дело в том, что детали со сложной геометрией могут просто не войти в щипцы.

   Так что контактная точечная сварка — узкоспециализированный вид сварки, который идеально подходит для тех задач, для которых он подходит, но для большей части задач просто не может использоваться и поэтому не составляет полноценной конкуренции аргону и полуавтомату.

3. Чем можно заменить сварку?

   Сварка — чрезвычайно полезный производственный этап. Однако в некоторых случаях — например, из‑за большого риска поводок, термических деформаций — производственникам приходится задумываться о том, чем можно заменить ее.

   В «Металл‑Кейсе» мы делаем сварку для наших клиентов на высоком уровне. Но можем предложить и замену, если задача того требует.

   Если есть задача снизить количество сварных соединений, то первым вопросом будет «все ли ребра, которые технически могут выполняться гибкой, выполняются гибкой?». Понятно, что с помощью одной только гибки нельзя получить замкнутый контур — однако до какой‑то степени приблизиться к нему можно, причем эти ребра будут идеальными, прямыми и ровными, без риска деформаций, герметичными и при этом дешевыми.

   Сварку точками до определенной степени заменяют вытяжные заклепки. Разумеется, при этом может потребоваться несколько изменить развертку корпуса — соединение встык заклепками невозможно, потребуются небольшие выступы, на которых можно будет соединить детали внахлест.

4. Возможна ли срочная сварка металла в случае аврала?

   Да, срочная сварка металла в случае аврала возможна, обращайтесь. Но, конечно, срочные заказы стоят дороже, чем обычные. Дело в том, что для срочного выполнения нельзя просто «подвинуть» заказы, которые уже стоят в очереди на выполнения — согласитесь, вы бы не обрадовались, если бы ваш заказ был задержан из‑за того, что кто‑то другой спешит. Мы не сдвигаем заказы из очереди выполнения ради срочности — это было бы непрофессионально.

   Поэтому для того, чтобы выполнить заказ особой срочности, мы выводим бригаду работать в дополнительные ночные смены. Такая работа требует дополнительной оплаты — и в от именно эта оплата и увеличивает стоимость срочных заказов по сравнению с обычными.

5. Возможна ли сварка из заготовок заказчика?

   Обычно к нам обращаются за производством полного цикла — от листа металла до готового изделия. Так что потребности в работе с заготовками, предоставленными заказчиком, просто не возникает. Мы сами закупаем металл, сами режем его на развертки, гнем, варим — и так далее.

   Однако, разумеется, это не может быть причиной для того, чтобы отказаться работать с заготовками заказчика, если по каким‑то причинам он предпочитает заказать нам только один этап работы. Всё обсуждаемо.

6. Как мы упаковываем готовые изделия при отправке клиенту?

   Основной вариант упаковки — многослойная стрейч‑пленка, плотно охватывающая детали. На практике для большинства изделий этого вполне достаточно — пленка предохраняет от случайных царапин и повреждений, а сам металл в принципе является достаточно прочным материалом, чтобы при перевозке приходилось печься не о нем, а о том, что его окружает.

   Однако если заказ требует повышенной аккуратности — например, выполнен из особенно тонкого металла или имеет легко нарушаемое покрытие — мы защищаем его соответствующе, упаковывая в дополнительную тару и окружая пупырчатой пленкой.

7. Можно ли посетить цех, чтобы посмотреть на производство?

   Интересно, что многие поставщики сварки и других операций металлообработки наотрез отказываются водить клиентов в свои цеха. Наши нынешние клиенты рассказывают, что неоднократно встречались с таким у прежних субподрядчиков — те придумывают любые отговорки, чтобы только не показывать клиенту цех.

   На самом деле, всё очень просто. У многих «производителей металлообработки» просто нет своих цехов. Полученные заказы они переправляют настоящим компаниям‑производителям, имея с этого свою наценку.

   «Металл‑Кейс» не относится к числу таких компаний. Мы сами выполняем сварку и другие этапы производственного цикла. И поэтому нет никакой проблемы, если клиент хочет посмотреть цех. Свяжитесь с вашим персональным менеджером — и приезжайте обсудить дела лично. И если вы захотите, менеджер устроит вам экскурсию по цеху, покажет производство и продукцию.

Нужна ли конструкторская документация для заказа сварки в «Металл‑Кейсе»?

1. Варим по готовой КД

2. Дорабатываем имеющиеся решения

3. Разрабатываем КД с нуля

Рассчитать стоимость и сроки

С кем мы работаем и как принимаем оплату?

Работаем с:

физлицами

ИП

организациями

Принимаем оплату:

наличными

безналом

платежкой

Сварка листового металла в СПб с доставкой по всей России

по всей России

транспортной компанией

бережно

быстро

Регионы, в которых уже есть клиенты «Металл‑Кейс»:

Для наглядности — карта регионов, в которые мы уже отправляли корпуса.
Возможно, на ней уже есть ваш регион. Но если нет — он запросто на ней появится.

Давайте продолжим разговор предметно. Вы получите:

• Расчет точной стоимости и сроков выполнения интересующего вас заказа.
• Информацию о похожих заказах, которые мы уже выполнили.
• Консультацию по возможностям нашего производства.
• Ответы на другие интересующие вас вопросы.

Свяжитесь с нами сейчас:

© 2011–2022 Metal-Case. Производство корпусов. ИНН 7811249792. КПП 781101001. ОГРН 1157847382021

Срок действия коммерческих предложений, представляющихся по расчётам на основе ТЗ заказчиков — 3 дня с момента выставления (отправки на электронную почту заказчика), если в КП не указано иное. Срок действия счета, выставленного заказчику — 3 дня с момента выставления (отправки скана на электронную почту заказчика), если в счёте не указано иное.

Вы получите:

• Расчет точной стоимости и сроков выполнения интересующего вас заказа.
• Информацию о похожих заказах, которые мы уже выполнили.
• Консультацию по возможностям нашего производства.
• Ответы на другие интересующие вас вопросы.

Свяжитесь с нами сейчас:

Сайт использует cookie-файлы. Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с этим. Что такое cookie?

Презентация по физике 7 класс

Тема урока Агрегатные состояния вещества. Различие в молекулярном строении твердых тел, жидкостей и газов

7 класс

Урок № 7/3

подготовил:

учитель физики

МБОУ «Хохольский лицей»

Солнцев Максим Юрьевич

Повторение пройденного материала. Самостоятельная работа

Вариант № 1. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

• Почему, проходя мимо столовой, мы знаем, какое блюдо готовят?
• Почему не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью?
• Морское животное кальмар при нападении на него выбрасывает темно-синюю защитную жидкость. Что происходит с ней потом?
• Как зависит диффузия от температуры?
• Почему мировая общественность обеспокоена затонувшими атомными подводными лодками?

Вариант № 2. Взаимное притяжение и отталкивание молекул

• Для чего при складывании полированных стекол между ними кладут бумажные ленты?
• Почему разломанный карандаш мы не можем соединить так, чтобы он вновь стал целым?
• Почему при сварке металлических деталей необходимо их плотное соприкосновение и очень высокая температура?
• Почему, несмотря на притяжение, между молекулами есть промежутки?
• Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности шлифуют. Что произойдет, если их сделать идеально гладкими?

Проблемный вопрос

Чем отличается строение твердых, жидких и газообразных тел?

Задание: Выберите из списка вещества, находящиеся в твёрдом состоянии, в жидком состоянии, в газообразном состоянии и запишите их в таблицу

Железо, кислород, лёд, бензин, углекислый газ, дерево, вода, пластмасса, водяной пар, спирт, стекло, нефть

Твёрдые тела

Жидкости

Газы

Существуют три состояния вещества

Чаще всего сразу в трех состояниях встречается вода: лед – это вода в твердом агрегатном состоянии

При таянии льда вода переходит из твердого состояния в жидкое

Затем вода испаряется Водяной пар – это вода в газообразном состоянии

Вещества переходят из одного состояния в другое

Все вещества состоят из мельчайших частиц – молекул. При переходе из одного агрегатного состояния вещества к другому молекулы не меняются.

Меняется их «упаковка» или, как говорят физики, «агрегация» (от лат. agrego – присоединять).

Отсюда и происходит название «агрегатное состояние», т.е. способ «упаковки» молекул в веществе

Меняются ли свойства вещества в различных агрегатных состояниях? Какие отличительные признаки твердых тел, жидкостей и газов?

Твердые тела сохраняют форму и объём

Жидкости не имеют собственной формы, они принимают форму сосуда, в котором находятся, сохраняя объём

Газы занимают весь предоставленный объём, не сохраняя ни первоначальный объём ни форму

легко меняет форму,

но сохраняет объем

не обладает ни собственной

формой, ни собственным

объемом, принимает форму

сосуда и заполняет

весь предоставленный объем

обладает

и собственным

объемом,

и собственной

формой

ВЫВОДЫ:

• Газообразным называется агрегатное состояние вещества, при котором оно не обладает ни собственной формой, ни собственным объемом

• Жидким называется агрегатное состояние вещества, при котором оно обладает собственным объемом, но не обладает собственной формой

• Твердым называется агрегатное состояние вещества, при котором оно обладает и собственной формой, и собственным объемом

Свойства тел зависят от особенностей их молекулярного строения

В твердом теле молекулы расположены очень близко друг к другу

в строго повторяющемся порядке. Силы взаимного притяжения

и отталкивания между ними очень велики. Молекулы хаотично

колеблются каждая вокруг своего положения равновесия

Молекулы в жидкостях расположены хаотично и достаточно плотно друг к другу. Они словно перепрыгивают от одного положения равновесия к другому, меняясь местами. А между этими перескоками хаотично колеблются вокруг своих временных положений равновесия

Молекулы газообразных веществ расположены на больших расстояниях друг от друга. Силы притяжения и отталкивания между ними слабы, поэтому молекулы газа свободно передвигаются по всему предоставленному им объему

Домашнее задание:

• § 12, § 13, вопросы к параграфам;
• задание 1, стр. 38;

(письменно в рабочей тетради).

Металлическая лихорадка у сварщиков оцинкованных металлов

Обзор

. 2014 июль; 46 (3): 256-62.

Вардхана ¹ , EA Datau

принадлежность

• ¹ Отделение внутренних болезней, Международные больницы Силоам. Каравачи, Индонезия.

• PMID: 25348190

Бесплатная статья

Обзор

Wardhana et al. Акта Мед Индонес. 2014 июль

Бесплатная статья

. 2014 июль; 46 (3): 256-62.

Авторы

Вардхана ¹ , Э. А. Датау

принадлежность

• ¹ Отделение внутренних болезней Международной больницы Силоам. Каравачи, Индонезия.

• PMID: 25348190

Абстрактный

Лихорадка металлического дыма (MFF) представляет собой синдром ингаляционной лихорадки у сварщиков оцинкованной стали, которые соединяют и режут металлические детали с помощью пламени или электрической дуги и других источников тепла. Вдыхание некоторых свежеобразованных оксидов металлов, образующихся в процессе сварки, может вызвать MFF как острое самоограничивающееся гриппоподобное заболевание. Наиболее распространенной причиной MFF является вдыхание оксида цинка (ZnO). Вдыхание частиц ZnO может спровоцировать ряд клинических реакций, которые сопровождаются изменениями состава жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ), в том числе ранним повышением провоспалительных цитокинов, воспалительного маркера и рекрутированием воспалительных клеток в легких. MFF характеризуется лихорадкой, кашлем, отхаркиванием, хрипами, стеснением в груди, утомляемостью, ознобом, лихорадкой, миалгиями, кашлем, одышкой, лейкоцитозом со сдвигом влево, жаждой, металлическим привкусом и слюноотделением. Диагноз диагноза MFF основывается на клинических данных и профессиональном анамнезе. Симптомы разрешились спонтанно. Лечение MFF полностью симптоматическое, специфическое лечение MFF не показано. Основой лечения MFF является предотвращение последующего воздействия вредных металлов. Включение осведомленности общественности и врачей о MFF может помочь снизить частоту возникновения заболевания.

Похожие статьи

• Комплексный подход к диагностике лихорадки металлического дыма.

  Кейн М.Р., Флетчер Р.М. Кейн Дж. Р. и др. Оккупай Мед (Лондон). 2010 авг; 60 (5): 398-400. doi: 10.1093/occmed/kqq036. Epub 2010 20 апр. Оккупай Мед (Лондон). 2010. PMID: 20407044

• Металлическая лихорадка.

  Ван Пи Д., Ванденплас О., Жиллет Д.Б. Ван Пи Д. и др. Eur J Emerg Med. 1998 декабрь; 5 (4): 465-6. Eur J Emerg Med. 1998. PMID: 9919454

• Металлическая лихорадка, проявляющаяся асептическим менингитом с перикардитом, плевритом и пневмонитом.

  Хассабалла Х.А., Латиф О.Б., Белл Дж., Ким Э., Кейси Л. Хассабалла Х.А. и др. Оккупай Мед (Лондон). 2005 декабрь; 55 (8): 638-41. дои: 10.1093/occmed/kqi141. Оккупай Мед (Лондон). 2005. PMID: 16314334

• Лихорадка дыма металлов и лихорадка полимерного дыма.

  Гринберг М. И., Веррье Д. Гринберг М.И. и соавт. Клин Токсикол (Фила). 2015 май; 53(4):195-203. дои: 10.3109/15563650.2015.1013548. Epub 2015 23 февраля. Клин Токсикол (Фила). 2015. PMID: 25706449 Обзор.

• Металлическая лихорадка: обзор литературы и случаев, зарегистрированных в Центре борьбы с отравлениями Луизианы.

  Ахсан С.А., Лацкович М., Катнер А., Палермо С. Ахсан С.А. и др. J La State Med Soc. 2009 г., ноябрь-декабрь; 161(6):348-51. J La State Med Soc. 2009. PMID: 20108830 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Предлагаемый синергетический механизм лихорадки металлического дыма с участием наночастиц ZnO и Fe ₃ O ₄ .

  Суарес Г., Никулита-Хирзель Х., Коррейя Д., Пралонг Х.А., Вернес Д. Суарес Г. и др. Научный представитель 2022 г. 19 сентября; 12 (1): 15643. doi: 10.1038/s41598-022-19956-1. Научный представитель 2022. PMID: 36123527 Бесплатная статья ЧВК.

• Характеристика аэрозолей и легочные реакции у крыс после кратковременного вдыхания паров, образующихся при контактной точечной сварке оцинкованной стали.

  Антонини Дж.М., Афшари А., Мейган Т.Г., МакКинни В., Джексон М., Швеглер-Берри Д., Бернс Д.А., ЛеБуф Р.Ф., Чен Б.Т., Шоеб М., Зейдлер-Эрдели П.С. Антонини Дж. М. и соавт. Toxicol Rep. 22 февраля 2017 г .; 4: 123–133. doi: 10.1016/j.toxrep.2017.02.004. Электронная коллекция 2017. Токсикол Респ. 2017. PMID: 28959633 Бесплатная статья ЧВК.

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Как снять напряжение при сварке

Жаль, что дуговая сварка работает так хорошо. Это проверено, рентабельно. Для многих приложений ничто не приближается, по крайней мере, пока. Почему это позор? Потому что на микроуровне дуговая сварка вызывает серьезные напряжения из-за резких перепадов температуры, измеряемых тысячами градусов.

Сварочный пистолет наносит присадочный металл, который становится расплавленным и расширяется из своего ранее холодного состояния в виде проволоки или прутка. Сразу после наплавки и последующего сплавления основного металла и металла шва металл быстро остывает. Высокопрочный присадочный металл сжимается или сжимается, увлекая за собой основной металл с меньшим пределом текучести. Плотно зажатый металл может оставаться на месте до окончания сварки, но это не приводит к исчезновению сжимающей силы. Охлажденный металл сварного шва все еще хочет дать усадку. Когда металл разжимается, металл шва тянет основной металл, и сварной шов деформируется. Степень, в которой это происходит, зависит от геометрии сварного соединения, конструкции детали, марки и толщины материала. Как правило, чем выше содержание углерода в металле и чем более сдержано соединение, тем больше напряжение.

Конечно, металлургическая картина гораздо сложнее, но основная идея такова.

В промышленности существует множество способов уменьшить такое напряжение сварки. Любой метод должен выполнять по крайней мере одну из двух вещей: контролировать температуру и усовершенствовать процедуру сварки, обе из которых противодействуют тем неизбежным силам, которые возникают при сплавлении двух металлов вместе с помощью электрической дуги.

Для рубрики «Как сделать» в этом месяце FABRICATOR поговорил с тремя экспертами. Что касается технологий нагрева и сварки, мы поговорили с Карлом Смитом, многолетним менеджером по качеству и техником по сварке в Kanawha Manufacturing Co. Мы также поговорили с двумя экспертами о некоторых нетрадиционных технологиях снятия напряжения: Томом Хебелем, вице-президентом Bonal Technologies, и Биллом Кашином, территориальным менеджер BolttechMannings.

1. Уточнить процедуру сварки

Настройка; выбор электрода; наряду с типом сварного шва (угловой, разделочный, стыковой и т. д.), размером и ориентацией все влияет на то, как сварной шов реагирует на напряжение.

Предварительная гибка или предварительная настройка. Основной металл может быть установлен таким образом, чтобы компенсировать усадку сварного шва. Например, когда две заготовки установлены так, что один конец стыка вместе, а дальний конец стыка слегка раздвинут, остывающий металл сварного шва притягивает две заготовки до тех пор, пока к концу сварки стык не окажется в правильной ориентации.

Сбалансируйте сварной шов. Двусторонние сварные швы, такие как соединения с двойными V-образными канавками, уравновешивают индуцированные напряжения и часто обеспечивают более стабильную сборку. «Это особенно верно для более толстого материала», — сказал Смит. «Два полудюймовых сварных шва с каждой стороны 1-дюймовой пластины уравновешивают сварной шов и минимизируют деформации».

Обратный шаг. Шаг назад немного похож на лунную походку со сварочным пистолетом. Вы начинаете в нескольких дюймах от начала соединения и привариваете обратно к краю; затем пройдите дальше по стыку и сварите обратно к тому месту, где вы первоначально зажгли свою предыдущую дугу; затем пройти дальше по стыку и снова приварить к предыдущему сварному отрезку; и так до тех пор, пока соединение не будет завершено. Это противодействует усадке, фокусируя начальные напряжения от краев заготовки.

Прерывистая сварка. Когда прерывистая или прерывистая сварка соответствует проектным требованиям, она не только помогает уменьшить деформацию, но и использует меньше металла сварного шва.

Расходные материалы. При сварке проволокой «проволоку диаметром 0,035 дюйма можно уложить так же, как и проволоку диаметром 0,045 дюйма», — сказал Смит. «Вы можете просто увеличить скорость подачи проволоки». Он добавил, что меньшая подводимая энергия, необходимая для расплавления проволоки меньшего размера, перевешивает любые выгоды от снижения тепла, которые могут быть получены при более высокой скорости перемещения с использованием проволоки большего размера.

Сварной металл: больше не значит лучше. Коды определяют конкретные требования к размеру сварного шва, включая максимально допустимую высоту валика над пластиной. Хитрость заключается в том, чтобы укладывать ровно столько металла шва, чтобы получился самый прочный шов, и не более того. Сильно выпуклый валик не делает сварной шов прочнее, но увеличивает силы усадки, потому что более высокопрочный металл шва натягивается на основной металл по мере остывания шва.

Здесь учитывается технология. «Многопроходная сварка со стрингерными валиками создаст меньшую деформацию, чем плетеный валик», — сказал Смит.

Техника стрингерного буртика обычно обеспечивает более высокую скорость перемещения, что снижает тепловложение. При каждом проходе сварочного пистолета наносится меньше металла, что, в свою очередь, помогает лучше контролировать размер сварного шва.

Обычно сварщики ткут только в крайнем случае, сказал Смит. «Защитный проход на валике плетения может выглядеть лучше, чем валик стрингера, но если сварщик знает, что он делает, и правильно размещает валик плетения, он может сделать так, чтобы он выглядел так же хорошо, как валик плетения».

Конечно, есть множество исключений. Сварщики трубопроводов часто плетут под уклон, но скошенное отверстие в трубопроводе обычно намного меньше, чем в обычной пластине. И «круглые детали в любом случае искажаются не так сильно, как плоские», — сказал Смит.

Тем не менее, когда дело доходит до контроля искажения, обычно лучше всего подходят стрингеры. «Каждая бусина имеет свой собственный уровень стресса», — объяснил Смит. «Чем шире валик, тем большее напряжение вы собираетесь приложить к сварному шву, поэтому у вас будет больше «натяжения» и больше искажений, чем при меньшем валике».

Подгонка: Лучше всего использовать небольшой корень. Затвердевающий металл сварного шва тянет основной металл, и этот эффект усугубляется чрезмерно широким корневым отверстием, особенно в больших сварных швах и в местах плохой подгонки. «Некоторые ситуации не работают с узким корнем, — сказал Смит, — но обычно с сегодняшними сварочными аппаратами вы можете обойтись 1/16-дюймовым отверстием корня» во многих случаях.

Сварка от наиболее ограниченной к наименее ограниченной области. По словам Смита, это следует тем же принципам, что и предварительная гибка и предварительная настройка. Рассмотрим раму с поперечиной, идущей по центру. Крестовина, окруженная рамой, является самой сдержанной из всех деталей в сборке. Так вот эту крестовину надо приварить первой. Центральная часть, если она сваривается первой, менее ограничена окружающим металлом и может свободно перемещаться и сбрасывать остаточное напряжение, прежде чем вы приступите к сварке рамы.

2. Контроль температуры

Предварительный нагрев, поддержание температуры между проходами сварки (температура между проходами) и термообработка после сварки (PWHT) служат одной цели: контролировать изменения уровней нагрева. Чем больше у вас контроля над нагревом, тем больше вы можете противодействовать напряжению и тем меньше вероятность деформации сварного шва, особенно в соединениях с сильными ограничениями. Когда вы замедляете скорость охлаждения, вы уменьшаете усадочные напряжения и даете больше времени для рассеивания водорода, уменьшая вероятность растрескивания под бортом.

Существенные факторы. Прогнозирование необходимого минимального предварительного нагрева, межпроходной температуры и PWHT зависит от области применения и от того, насколько закреплено рассматриваемое соединение. Конкретные свойства материала влияют на то, насколько сильно металл будет деформироваться. К ним относятся коэффициент теплового расширения (насколько металл расширяется при нагревании), теплопроводность (насколько быстро он рассеивает тепло), предел текучести и модуль упругости (жесткость материала).

В качестве отправной точки см. нормы AWS D 1.1 по сварке конструкций, Справочник по сварке, руководства, опубликованные производителем стали, и другие источники для получения рекомендуемых минимальных температур предварительного нагрева и межпроходной температуры для конкретных сплавов. Как правило, более высокое содержание углерода соответствует более высоким минимальным температурам предварительного нагрева и между проходами.

В большинстве случаев предварительного нагрева, межпроходного нагрева и PWHT не требуется поддержание точной температуры, если поддерживается минимальная температура. Однако есть исключения, в том числе закаленные и отпущенные стали. Они поступают на сварочную станцию ​​уже термически обработанными сталелитейщиком, поэтому предварительный нагрев при слишком высокой температуре может разрушить свойства материала; другими словами, закаленная и отпущенная сталь больше не будет подвергаться отпуску. «Например, — сказал Смит, — сплавы ASTM A514 и A517 никогда не следует предварительно нагревать более чем на 150 градусов по Фаренгейту выше рекомендованного [минимального] предварительного нагрева».

Нержавеющая сталь может быть особенно чувствительной. «Мы поддерживаем межпроходные температуры ниже 350 градусов по Фаренгейту», — пояснил Смит. «Мы используем дистиллированную воду в аэрозольном баллончике. Вода на углеродистой стали вызывает ее растрескивание. Но это не влияет на нержавеющую сталь, если вы используете дистиллированную воду, в которой нет хлора». Содержание никеля и хрома в нержавеющей стали делает металл особенно чувствительным к деформации, потому что элементы не рассеивают тепло быстро.

Как правило, металлы, быстро рассеивающие тепло, требуют более сильного предварительного нагрева. Термообрабатываемые алюминиевые сплавы могут быть предварительно нагреты до 300-400 градусов по Фаренгейту в качестве дополнительной меры предосторожности против растрескивания и, что наиболее важно, для рассеивания водорода. Оксид алюминия на основном металле и металле сварного шва притягивает влагу, которая вводит водород (H в h3O). Поскольку алюминий быстро рассеивает тепло, водород задерживается по мере быстрого охлаждения металла сварного шва. Медленное охлаждение, создаваемое благодаря предварительному нагреву, дает время для того, чтобы этот водород выгорел из сварного шва. «Вот почему сварщик часто может сказать, что он «вываривает воду» из материала», — сказал Смит.

Высоколегированные материалы, такие как хром-молибден, также быстро рассеивают тепло и обычно требуют высоких температур предварительного нагрева. По словам Смита, предварительный нагрев даже прихваточных швов часто является лучшей практикой. Трещины могут начинаться в прихватке и «проходить прямо через сварной шов до самого верха». Он добавил, что для некоторых применений хром-молибдена требуется предварительный нагрев около 400 градусов по Фаренгейту и послесварочная выдержка около 600 градусов по Фаренгейту перед снятием напряжения.

Медь, которая чрезвычайно быстро рассеивает тепло, требует очень сильного предварительного нагрева «просто для того, чтобы позволить сварочному присадочному металлу затекать в соединение и образовывать хорошее соединение», сказал Смит. Медь толщиной более 1 дюйма может потребовать предварительного нагрева до 1200 градусов по Фаренгейту. (См. раздел Streamline Stress Relief, чтобы узнать о способах применения такого сильного предварительного нагрева непосредственно к заготовке, без печи.)

Эффекты кофе-брейка: Держите его горячим. Представьте, что вы предварительно нагреваете стык горелкой, свариваете несколько футов, останавливаетесь, делаете небольшой перерыв, а затем продолжаете, не поднимая факел предварительного нагрева и снова не нагревая область стыка. Чтобы свести к минимуму искажения, вы должны снова поднять горелку для предварительного нагрева, чтобы снова нагреть этот материал до требуемой межпроходной температуры. «Необходимо поддерживать межпроходную температуру на всем протяжении сварного шва», — пояснил Смит, добавив, что циклическое нагревание особенно опасно для хромомолибденовых и закаленных и отпущенных материалов.

Предварительный нагрев горелки. При предварительном нагреве горелкой «мы рекомендуем 6 дюймов с каждой стороны сварного шва» для больших заготовок, сказал Смит, добавив, что ширина применяемого предварительного нагрева и конкретный используемый метод зависят от материала и геометрии заготовки.

Типы горелок различаются, но сварщики Smith используют многопламенную горелку с завихрителем и пропиленовым газом. «Пропиленовый газ не так высококонцентрирован, как ацетилен, — сказал он, — и мы не хотим концентрировать тепло во время предварительного нагрева».

PWHT не заменяет предварительный нагрев. Термическая обработка после сварки и предварительный нагрев дополняют друг друга, объяснил Смит, но не заменяют друг друга. Это правда, что в некоторых случаях локальный предварительный нагрев может служить заменой PWHT, когда перемещение заготовки в печь для PWHT нецелесообразно (вспомните морские нефтяные вышки). PWHT не заменяет предварительный нагрев, потому что он не уменьшает напряжения, возникающие сразу после зажигания дуги на холодном, ненагретом основном металле. К моменту применения PWHT уже слишком поздно исправлять проблему.

3. Streamline Stress Relief

«На протяжении многих лет сварщики совершенствовали методы снятия напряжения и минимизации деформации: предварительный нагрев в печи или горелкой, использование тепловых одеял и, при необходимости, отправка деталей в печь для термообработки после сварки. Обратите внимание на одну общую черту всех этих методов: время. Но некоторые технологии используют альтернативные подходы, которые упрощают операцию и даже улучшают качество сварки.

Контроль нагрева сопротивлением. Грелка сопротивления включает нагревательные элементы сопротивления, которые могут повышать температуру заготовки до соответствующего уровня до, во время и после сварки, чтобы соответствовать стандартным методам предварительного нагрева, промежуточного прохода и PWHT. Подушечка состоит из взаимосвязанных бусин, сплетенных вместе с помощью проволоки с высоким сопротивлением. Устройство может нагреваться до 1850 градусов по Фаренгейту (компания Смита использовала эту технологию для предварительного нагрева толстой медной пластины до температуры более 1000 градусов по Фаренгейту) 9.0003

Контроллер температуры использует систему термопар, приваренных точечной сваркой к детали, для считывания фактической температуры металла, которая контролируется на протяжении всей операции. Сварщикам не нужно использовать термометры для измерения температуры предварительного нагрева. Накладку также не нужно снимать во время сварки.

Как объяснил Билл Кашин из Bolttech Mannings: «Предположим, вы свариваете вместе два куска трубы, и код говорит, что вам нужно предварительно нагреть ее до 400 градусов по Фаренгейту. чтобы защитить себя, и поднимите температуру до 400 градусов по Фаренгейту. Когда нагреватель достигнет этой температуры, он будет циклически включаться и выключаться, чтобы поддерживать эту температуру, пока вы не закончите сварку».

Показания машины также могут быть сохранены в виде записи температуры детали до, во время и после сварки, что полезно для кодовых или страховых работ, таких как ремонтные работы на электростанциях.

Прокладки предназначены для наматывания на заготовку с куском съемной изоляции на стыке. Для предварительного нагрева вся заготовка покрывается. Затем вы снимаете изоляцию с зоны сварного шва и начинаете сварку. Когда вы делаете перерыв, вы снова надеваете изоляцию на соединение, чтобы поддерживать температуру предварительного нагрева. Затем в зону сварки можно добавить нагревательные пластины для снятия напряжений, что избавляет от необходимости перемещать деталь в печь для PWHT.

Снятие вибрационного напряжения. В другом методе используется что-то, что кажется не связанным, но так оно и есть: вибрация.

«Согласно физике, тепло — это вибрация, — сказал Том Хебель из Bonal Technologies. Чем сильнее что-то нагревается, тем быстрее вибрируют его молекулы. «Мы вызываем вибрацию в детали, и деталь реагирует так, как если бы она имела такое же внутреннее действие, когда деталь нагревается для термообработки. Это крутой процесс, но внутри есть движение».

Если вы вибрируете металл с определенной частотой во время сварки, это дополняет тепло сварки, которое вызывает вибрацию расплавленного металла на молекулярном уровне. Это примерно аналогично встряхиванию банки с бусинами разной формы или вибрационного питателя при штамповке, в результате чего все оседает и «уплотняется». Уровень вибрации, сказал Хебель, очень специфичен: в нижней, или субгармонической, части гармонической кривой, как раз перед тем, как амплитуда быстро возрастает и достигает естественного резонанса этой части.

Устройство создает вибрацию в заготовке и контролирует реакцию заготовки. Чем больше вибрации передается детали, тем больше она будет поглощать — до определенного момента. «В определенный момент любая дополнительная энергия заставит заготовку отбрасывать энергию», — сказал он.

Хитрость, как объяснил Хебель, заключается в том, чтобы вызвать частоту вибрации в определенной точке ниже ее точки резонанса. Именно здесь вибрация оказывает наибольшее демпфирующее действие, и в этот момент она нейтрализует напряжение, вызванное теплом сварки.

Чаще всего вибрационное устройство применяется после сварки для снятия напряжения, по существу заменяя PWHT. Но его также можно применять во время сварки для улучшения качества сварного шва за счет измельчения зерна и снижения напряжения. Фактически, применение правильной вибрации во время сварки может полностью устранить необходимость в PWHT, если только не требуется отпуск зоны термического влияния.

«Когда вы свариваете, вы вызываете термическое напряжение», — сказал Хебель. «Поэтому, когда вы выполняете условия сварки [используя субгармоническую вибрацию во время сварки], вы устраняете эффект термического напряжения по мере его возникновения. Итак, после сварки, если эффектов термического напряжения нет, зачем отправлять деталь в печь для снятия напряжения»»

В некоторых случаях, по словам Хебеля, он может заменить низкотемпературный предварительный нагрев от 250 до 300 градусов по Фаренгейту. «Из-за ускоренного движения основного материала сварной объект «думает», что он предварительно нагрет». Однако обычно вибрационная обработка сварного шва дополняет существующие процедуры предварительного нагрева для повышения качества сварного шва.

Hebel сравнивает большую стальную деталь с напряжением, вызванным сваркой, с расстроенным инструментом. После сварки температура резко падает. В этот момент внутри и вокруг зоны термического влияния естественная гармоническая кривая детали слегка смещается, «расстраиваясь» с остальной частью сборки. Противодействие этому эффекту с помощью наведенной вибрации во время и после сварки снижает напряжение, о чем свидетельствует гармоническая кривая, возвращающаяся «в гармонии» с остальной частью сборки.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Характеристики сварки GMAW в узкий зазор на броневой стали боевых машин

1. Введение

Сварка в узкий зазор (NGW) относится к сварке встык, применяемой к узкой канавке между двумя толстыми листами, где зазор между двумя листами имеет тип I или аналогичный тип. Стыковая сварка считается NGW, если угол разделки меньше 20°. С помощью NGW можно достичь высокой производительности и качества, а также свести к минимуму термическую деформацию и остаточное напряжение; его также можно использовать в любом положении сварки, включая вертикальное положение вверх и вниз. Благодаря таким преимуществам NGW часто применяется на атомных электростанциях, где требуются многочисленные сварочные работы на трубопроводах и оборудовании. В частности, поскольку аварии с коррозионным растрескиванием под напряжением (КРН) часто вызваны остаточным напряжением от сварки на многих атомных электростанциях, поддержание надежности сварки устройств, включая сварку труб на атомных электростанциях, становится одной из наиболее важных задач. вопросы безопасности для обеспечения безопасной эксплуатации атомных электростанций [1,2,3,4]. Как правило, метод сварки трубопроводов атомной электростанции требует большого угла скоса и многократных сварочных проходов. Поэтому пропорционально увеличиваются размеры свариваемой детали и, следовательно, увеличиваются остаточные напряжения и возможность появления дефектов сварки. Для решения этих вопросов исследования по NGW в настоящее время сосредоточены на процессе сварки трубопроводов и оборудования на атомных электростанциях. Кроме того, исследования по NGW также сосредоточены на разработке нового оборудования, позволяющего производить сварку в узких пространствах, и на применении новых сварочных процессов [5,6,7,8,9].]. Кроме того, NGW имеет то преимущество, что обеспечивает высококачественные сварные швы с низкой сварочной деформацией и остаточным напряжением, в то же время обеспечивая более высокую производительность, чем существующий метод сварки толстых листов, за счет эффективного узкого сварного шва.

Это исследование было посвящено NGW для броневой стали марки MIL-STD-12560, которая используется для гусеничных и колесных боевых бронированных машин. В боевых машинах, таких как танки, используются материалы с превосходной ударной вязкостью (броневая сталь, MIL-STD-12560), чтобы обеспечить безопасность и выживание экипажа. В зависимости от положения экипажа и конструктивной важности применяется броневая сталь толщиной 30–150 мм. В конструкции сварного соединения для броневой стали размер и форма угла скоса определяются в пределах диапазона углов скоса (45 ~ 55 °) соединения, как определено в соответствии с MIL-HDBK-21. Для обеспечения прочности свариваемой детали обычно предпочтительнее использовать широкий угол скоса, исходя из экспериментальных данных. В частности, схема сварки конструкций боевых машин применяется достаточно консервативно, при этом угол скоса слишком велик, либо форма сварного шва почти точно определяется как выверенная, так как защита конструкции напрямую связана с ресурсом и гибель экипажа. В этом случае по мере увеличения толщины материала возникают проблемы, такие как сварочная деформация и остаточное напряжение из-за увеличения количества сварочных проходов, которые требуются из-за угла скоса сварки. Когда в свариваемой детали возникает остаточное напряжение, возникает холодное растрескивание из-за высокого эквивалентного содержания углерода и склонности к холодному растрескиванию. При этом ударная вязкость свариваемой детали снижается из-за избыточного погонного тепла при сварке, а производительность процесса снижается из-за большого количества проходов сварки. Чтобы решить эту проблему, настоящее исследование сосредоточено на характеристиках деталей NGW из броневой стали, чтобы применить NGW к свариваемой части броневой стали, используемой для боевых машин. Поэтому были проведены сравнительные оценки механических свойств и ударной вязкости при низких температурах существующей сварной детали и детали NGW; кроме того, остаточное напряжение было экспериментально и аналитически исследовано. Наконец, было проведено баллистическое испытание детали NGW, чтобы подтвердить эффективность защиты, которая требуется для свариваемой части бронированной машины.

2. Экспериментальные процедуры и результаты

2.1. Конструкция сварного соединения

В данном исследовании использовалась броневая сталь класса MIL-STD-12560, обладающая превосходной ударной вязкостью. Химические и механические свойства броневой стали представлены в табл. 1 и табл. 2. Использовался присадочный металл марки AWS A5.10, MIL-100s. Как это характерно для NGW, на боковой стороне внутри узкой щели часто возникает непровар, что связано с низким тепловым притоком и небольшим объемом расплавленной ванны. Это критический дефект, отрицательно влияющий на прочность соединения. Кроме того, из-за длинного узкого зазора также возникают дефекты сварки, когда сварочная горелка не может достичь сварки первого слоя или когда он недостаточно защищен защитным газом. Все это ухудшает качество и прочность сварного шва. Для получения надежной сварной детали при применении процесса GMAW (дуговой сварки металлическим электродом) с учетом этих факторов была разработана и применена форма сварного соединения, показанная на рисунке 1. GMAW — это процесс сварки, при котором электрическая дуга образуется между расходуемым проволочным электродом (присадочным металлом) и металлами заготовки (основными металлами). В ходе макротеста была подтверждена надежность свариваемой детали, как показано на рис. 2. Для обеспечения удобства промышленного применения был применен только процесс GMAW без разработки дополнительного устройства или процесса. Макроиспытание выполняется на поперечном сечении, продольном сечении или в любом направлении в качестве независимого испытания для оценки подповерхностных условий или в качестве последующего шага другого испытания для выявления воздействия на недра. Порядок наплавки NGW и Х-образной канавки показан на рис. 1 и рис. 3, а условия сварки показаны в табл. 3.

2.

2. Сравнение механических свойств

Механические свойства детали, свариваемой с помощью NGW, сравнивались с характеристиками сварки с Х-образной канавкой. Механические свойства оценивали с помощью испытаний на растяжение для подтверждения эффективности сварного соединения с помощью испытания на удар по Шарпи при низких температурах и путем сравнительной оценки распределения твердости свариваемых деталей.

2.2.1. Испытание на растяжение

Испытания на растяжение были проведены для сравнения свойств на растяжение деталей с Х-образными канавками и деталей NGW. Образец для растяжения был подготовлен в соответствии с ASTM E8M-05. Испытание на растяжение проводили под нагрузкой 100 кН на универсальной испытательной машине (Instron 8501, Instron, Norwood, MA, USA). Образцы нагружали со скоростью 1,5 кН/мин в соответствии со стандартом ASTM.

Результаты, показанные в таблице 4, представляют собой среднее значение для пяти образцов. В результате деталь NGW продемонстрировала лучший предел текучести, прочность на растяжение и процент удлинения, чем деталь с Х-образной канавкой. Это связано с тем, что общая энергия подводимого тепла при сварке ниже в NGW, чем в X-образной канавке, обычном сварном соединении, что, в частности, приводит к повышению прочности на растяжение и проценту удлинения. Кроме того, более низкую энергию подводимого тепла при сварке NGW можно объяснить сравнением распределения твердости, как показано на рисунке 4. Узкие и низкие значения твердости HAZ (зоны термического влияния), которые обеспечивают пластические характеристики, помогают улучшить предел прочности при растяжении и относительное удлинение в NGW. .

2.2.2. Испытание на удар при низкой температуре

Для испытания на удар при низкой температуре образцы были подготовлены в соответствии со стандартом ASTM E 23 с использованием V-образного надреза по Шарпи, и испытание проводилось при температуре -40 °C. Надрезы располагались на линии сплавления, где возникает локальная зона хрупкости (ЗЛХ), в начальной точке разрушения свариваемой детали и на расстоянии 1 мм от линии сплавления для подтверждения низкотемпературной вязкости свариваемой детали. . В случае низкотемпературного ударного испытания было испытано пять образцов соответственно, при этом их минимальные и максимальные значения были исключены. Результаты испытаний были усреднены и представлены в таблице 5. В результате деталь NGW показала лучшую ударную вязкость при низких температурах, чем X-образная канавка. Подобно результатам испытаний на растяжение, это связано с низким подводом тепловой энергии при сварке, и обнаружено, что NGW более устойчив к внешним воздействиям.

2.3. Распределение твердости

Для подтверждения распределения твердости каждой свариваемой детали были проведены тесты макротвердости по Виккерсу. Твердость измеряли с использованием теста макротвердости по Виккерсу согласно ASTM E92-82 (2003) с нагрузкой 5 кг и временем нагрузки 10 с. Как показано на рисунке 5, твердость измерялась в горизонтальном направлении свариваемой детали. Твердость в поперечном направлении измеряли путем измерения свариваемой части и зоны термического влияния на 2 мм выше свариваемой металлической части. Результаты показаны на рис. 4. Все распределения были одинаковыми, независимо от формы сварного шва, что влияет на распределение твердости свариваемой детали и зоны термического влияния.

3. Измерение и прогнозирование распределения остаточного напряжения

Остаточное напряжение при сварке, также известное как термическое напряжение, относится к остаточному напряжению, вызванному неоднородным распределением температуры, вызванным подводом сварочного тепла, которое локально прикладывается во время сварки. . Сварочные остаточные напряжения являются основной причиной снижения усталостной долговечности сварных конструкций и коррозионного растрескивания под напряжением. Поэтому в случае конструкционных стальных сплавов остаточное напряжение снимается с помощью термической обработки после сварки. Однако эта обработка не применяется для высокопрочной стали, например для броневой стали, обладающей высокой твердостью. Следовательно, остаточное напряжение в свариваемой детали следует прогнозировать с помощью метода конечных элементов (МКЭ) и обрабатывать с помощью таких средств, как метод отпускных шариков, чтобы предотвратить растрескивание под коррозионным напряжением, вызванное распределением остаточного напряжения, и свести к минимуму влияние срок службы усталости. Кроме того, в этом исследовании X-канавка и NGW сравнивались с использованием анализа конечных элементов и дифракции рентгеновских лучей (XRD), чтобы подтвердить влияние распределения остаточного напряжения сварки при применении метода NGW.

3.1. Измерение остаточного напряжения с помощью XRD

XRD использовался для измерения распределения остаточного напряжения свариваемой детали. Остаточное напряжение измеряли с помощью портативного XRD-устройства (TEC 4000, Materials Testing, Knoxvile, TN, USA), места измерения показаны на рис. 4.

3.2. FEM Prediction of Welding Process

В этом исследовании для расчета остаточного напряжения при многопроходной сварке используется совмещенный термомеханический анализ. Форма разделки и проходы каждой модели показаны на рис. 6а,б. Программное обеспечение MSC Marc используется для проведения термомеханического анализа методом конечных элементов.

Термический анализ

Анализы теплообмена при сварке для заданных условий сварки выполняются в трехмерных моделях конечно-элементного анализа (МКЭ). Во время сварки основное уравнение для переходной нелинейной теплопередачи имеет вид:

Тепловые эффекты, связанные с затвердеванием сварочной ванны, моделируются с учетом скрытой теплоты плавления. Величина скрытой теплоты составляет 270 Дж/г [10]. Температура ликвидуса, T _L , и температура солидуса, T _S , предполагаются равными 1500 °C и 1450 °C соответственно. Температура ликвидуса и температура солидуса были введены в модуль температуры солидуса и ликвидуса программного обеспечения MSC Marc.

Потери тепла за счет конвекции и излучения также учитываются в моделях конечных элементов. Предполагается, что все поверхности модели отдают тепло за счет конвекции в окружающий воздух. Потери тепла за счет конвекции учитываются по закону Ньютона [11]:

Здесь h _c — коэффициент теплопередачи, T _S — температура поверхности заготовок, T ₀ — температура окружающей среды. Для элемента поверхности твердого тела, контактирующего с текущим газом или жидкостью, плотность теплового потока q _r согласно закону Ньютона пропорциональна разности между температурой поверхности, T _S , и температурой газа или жидкости, T ₀ , через коэффициент конвективной теплоотдачи h _c .

В этом исследовании используется зависящий от температуры коэффициент пленки [12] и предполагается, что температура окружающей среды составляет 25 °C.

Тепловые потери за счет излучения моделируются с помощью закона Стефана-Больцмана [13]:

Здесь ε — коэффициент излучения, σ — постоянная Стефана-Больцмана. В данном исследовании коэффициент излучения принимается равным 0,2 [14].

В сварочной технике — рассеивание тепла при охлаждении относительно небольшого тела (температура тела, T _S ) в относительно обширной окружающей среде (температура тела, T ₀ ) происходит посредством излучения в соответствии с уравнением (3). Теплопроводность и удельная теплоемкость используются в качестве тепловых свойств, зависящих от температуры, как показано на рисунке 7. Методы активации и деактивации элементов используются для моделирования наплавления металла шва во время многопроходной сварки. Элементы наплавки активируются, а затем нагреваются для моделирования движущегося источника тепла.

3.3. Механический анализ

Термические свойства, зависящие от температуры, такие как модуль упругости, предел текучести и коэффициент теплового расширения, используются для механических анализов. Учитывая фазовое превращение стали и его незначительное влияние на остаточные сварочные напряжения и деформацию, полную деформацию можно разложить на три составляющие следующим образом [15]:

Здесь ε ^e , ε ^p , ε ^th — упругая, пластическая и термическая деформации соответственно. Упругая деформация моделируется с использованием закона Гука с модулем упругости, зависящим от температуры. Поверхность текучести фон Мизеса и свойства материала, зависящие от температуры, используются для моделирования пластической деформации. На рис. 8 показаны температурно-зависимые свойства [14]. Влияние наклепа в данном исследовании не рассматривается.

3.4. Модель тепловложения

В этом исследовании тепло от движущейся сварочной дуги применяется в качестве объемного источника тепла с двойным эллипсоидальным распределением, как это было предложено Goldak et al. [16]. Это выражается следующими уравнениями.

Для переднего источника тепла:

Для заднего источника тепла:

Здесь x′, y′ и z′ — локальные координаты модели двойного эллипсоида, а f _f и f _r – параметры, дающие доли тепла, выделяемого в передней и задней частях соответственно [16]. Градиенты температуры спереди и сзади выражаются уравнением (7):

Обратите внимание, что f _f + f _r = 2,0. Это сделано потому, что градиент температуры в передней передней части круче, чем в задней кромке. Поэтому объединяются два эллипсоидальных источника: один для передней половины, а другой для задней половины.

Параметры a, b, c ₁ и c ₂ связаны с характеристиками источника сварочного тепла [16,17]. Значения этих параметров, использованные в настоящем исследовании, приведены в таблице 6.

Q _w — мощность сварочного источника тепла, которую можно рассчитать в зависимости от сварочного тока, напряжения дуги и эффективности дуги (8). Эффективность дуги η принимается равной 0,7. Энергия подводимого тепла каждого сварочного прохода определяется с помощью следующего уравнения:

Функция линейного подведения тепла на рис. 9 используется для увеличения скорости сходимости и сокращения времени в начале анализа сварки. В данной работе используется коэффициент рампы 20% [18].

3.5. Измерение и прогнозирование остаточного напряжения

Результаты анализа МКЭ распределения тепла были описаны на рис. 9, а результаты остаточного напряжения МКЭ и РФА сравнивались, как показано на рис. X-образная канавка. Из-за формы узкой скошенной части интервал, в котором существует растягивающее напряжение, также является узким. В случае многослойной сварки, в отличие от обычной однослойной сварки, остаточное растягивающее напряжение компенсируется последующим наплавленным валиком. Растягивающее остаточное напряжение создается ранее накопленным наплавленным валиком. Это явление было показано как для NGW, так и для X-образных канавок. Ожидается, что в результате распределения остаточного напряжения возрастут усталостная долговечность и коррозионная стойкость конструкции из-за существования остаточного растягивающего напряжения от соединения NGW, которое ниже, чем у существующей сварной детали. В частности, из-за деформации, которая возникает в предыдущем процессе, ожидается, что потребность в дополнительных шагах для коррекции остаточного напряжения, которое может возникнуть в следующем процессе, значительно уменьшится.

4. Баллистические испытания

Баллистические испытания образцов для сварки являются частью квалификационных испытаний, которые применяются только к стандарту сварки боевых машин. Однако существуют различия в применяемом стандарте, а также в типе и скорости пули в зависимости от толщины материала. Испытание огнем представляет собой тип ударного испытания, при котором оценивается влияние мгновенного удара на свариваемую деталь с использованием ложного снаряда, который имеет ту же силу удара, что и реальный боеприпас, при условии, что боевая машина подверглась бомбардировке во время выполнения задания. В этом испытании проводились баллистические испытания с использованием H-пластины в соответствии с MIL-HDBK-19.41. Подробная информация об условиях испытаний приведена в таблице 7. Форма образца Н-образной пластины и обозначенные позиции снарядов описаны на рисунке 11.

Результаты баллистических испытаний приведены в таблице 8. Длина трещины, которая удовлетворяла скорости удара, как того требует стандарт, была подтверждена, как показано в таблице 8 и на рисунке 12. Было обнаружено, что применение NGW удовлетворяет характеристикам стойкости к бомбардировке, как того требует стандарт сварки.

5. Обсуждения

Существует два основных метода повышения производительности сварочных процессов. Во-первых, это автоматическая сварка с использованием машин или роботов, а во-вторых, применение нового процесса или сокращение объема сварки, как в данном исследовании. Оба метода сокращают время, затрачиваемое на сварку, но автоматизация имеет ограничения из-за формы изделия и первоначальных капиталовложений. Основной целью данного исследования является применение NGW для удовлетворения основных механических и физических свойств, требуемых боевыми машинами в условиях сварки броневой стали, и повышения производительности процесса сварки. Самая сильная сторона NGW заключается в том, что он значительно сокращает объем сварочных работ по сравнению с существующим методом. С точки зрения производительности это сокращает рабочее время и общее количество сварочного тепла, которое накапливается в свариваемой детали. Это основные причины всех проблем со сваркой. Тепловложение при сварке относится к теплотворной способности, подаваемой на свариваемую деталь во время работы. Закаленная и отпущенная (QT) сталь, которая приобретает свои механические свойства в результате термической обработки, и ее компоненты очищаются для получения рафинированной стали. При этом может быть спровоцировано охрупчивание свариваемой детали за счет погонной энергии сварки в процессе сварки или размягчение околошовной зоны. Таким образом, подвод тепла при сварке контролируется в соответствии с правилами. Броневая сталь, используемая в этом исследовании, также регулируется по тепловому входу во время сварки для этого конкретного применения.

При применении NGW к броневой стали механические свойства стали, в том числе предел прочности при растяжении и ударная вязкость, улучшаются по сравнению с существующим методом сварки за счет низкого тепловложения сварки. Кроме того, из-за этого низкого подвода тепловой энергии остаточное напряжение NGW становится ниже, чем у обычного сварного соединения с Х-образной канавкой. Благодаря этому исследованию авторы пришли к выводу, что NGW может успешно заменить существующую конструкцию сварки с Х-образной канавкой. NGW повышает производительность сварки боевых машин и связанных с ней процедур сварки.

6. Выводы

Данное исследование было проведено для изучения характеристик свариваемой детали при применении NGW к броневой стали марки MIL-STD-12560, которая используется для боевых машин гусеничного или колесного типа, и были сделаны следующие выводы.

• При применении NGW прочность на растяжение и низкотемпературные ударные характеристики свариваемой детали улучшаются по сравнению с существующим методом X-канавки.

• При применении NGW остаточное растягивающее напряжение сварной детали уменьшилось по сравнению с существующей сварной деталью с Х-образной канавкой, что подтверждено испытаниями и МКЭ.

• При нанесении NGW на броневую сталь марки MIL-STD-12560 обеспечиваются ее защитные характеристики, требуемые стандартами.

Благодарности

Эта работа была поддержана Программой разработки новых продуктов с опцией условной покупки (проект №: S2330049) финансируется Управлением малого и среднего бизнеса (SMBA, Корея).

Вклад авторов

Hui-Jun Yi задумал и спроектировал эксперименты и выполнил FEM. Дже-Сон Ким проводил эксперименты.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Каталожные номера

1. «> Tan, L.; Чжан, Дж.; Чжуан, Д.; Чуан, Л. Влияние сосредоточенных проходов на остаточное напряжение при сварке толстостенной стальной трубы ядерного ротора многопроходной сваркой в ​​узкий зазор. Нукл. англ. Des./Fusion 2014 , 273, 47–57. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Yoo, H.C. Недавнее исследование материалов и методов сварки для атомной электростанции. Дж. Велд. Присоединиться. 2015 , 33, 14–23. (на корейском языке) [Google Scholar] [CrossRef]
3. Ихара Р.; Кацуяма, Дж.; Онидзава, К .; Хадимото, Т .; Миками, Ю.; Мочизуки, М. Прогнозирование распределения остаточных напряжений вследствие механической обработки поверхности и моделирования сварки и роста трещин при распределении остаточных напряжений. Нукл. англ. Des./Fusion 2011 , 241, 1335–1344. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Эльмесалами, А. Сравнение остаточных напряжений в многопроходной лазерной сварке с костным зазором и вольфрамовой дуговой сварке нержавеющей стали AISI 316L. Междунар. Дж. Пресс. Судно. Пип. 2014 , 113, 49–59. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Фаониам, Р.; Шинозаки, К.; Ямамото, М.; Кадои, К .; Цучия, С .; Нисидзима, А. Разработка высокоэффективного гибридного лазерного процесса с горячей проволокой для явлений сварки в узкий зазор и соответствующих условий. Сварка. мир 2013 , 57, 607–613. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Cui, HC; Цзян, ZD; Тан, XH; Лу, Ф.Г. Исследование узкощелевого GMAW с системой качающейся дуги в горизонтальном положении. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2014 , 74, 297–305. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Xu, WH; Лин, С .; Фан, CL; Инаг, К.Л. Прогнозирование и оптимизация геометрии наплавленного валика при сварке с узким зазором колеблющейся дугой во всех положениях GMA. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 2014 , 72, 1705–1716. [Академия Google] [CrossRef]
8. Джун, Дж. Х.; Ким, SR; Чо, С. М. Исследование повышения производительности сварки TIG с узким зазором. Дж. Велд. Присоединиться. 2016 , 34, 68–74. (на корейском) [Google Scholar] [CrossRef]
9. Choi, H.W.; Шин, HM; Им, М.Х. Гибридный процесс сварки листового металла и узкий зазор. Транс. КСМЭ А 2008 , 32, 978–983. (на корейском) [Google Scholar] [CrossRef]
10. Пай, А.; Согалад, И.; Альберт, СК; Кумар, П.; Митра, Т.К.; Басавараджаппа, С. Сравнение микроструктуры и свойств модифицированного 9Сварные швы Cr-1Mo, полученные с помощью процессов дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа с узкой щелью и холодной проволокой. Procedia Mater. науч. 2014 , 5, 1482–1491. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Накамура Т.; Хираока, К. Сверхтонкий процесс GMAW с недавно разработанной системой управления плавлением проволоки. науч. Технол. Сварка. Присоединиться. 2001 , 6, 355–362. [Google Scholar] [CrossRef]
12. «> Мэдокс, С.Дж. Усталостная прочность сварных конструкций, 2-е изд.; Abington Publishing: Cambridge, UK, 1991. [Google Scholar]
13. Паттинсон, Э.Дж.; Дагдол Д.С. Остаточное напряжение и релаксация напряжения. Металл. Транс. А 1982 , 66, 228–230. [Google Scholar]
14. Yi, HJ; Ли, Ю. Дж. Численный анализ релаксации остаточных сварочных напряжений в высокопрочном многослойном сварном шве под действием усталостных нагрузок. Металл. Матер. Транс. Б 2017 . [Google Scholar] [CrossRef]
15. Джеймс, М. Р. Релаксация остаточного напряжения — обзор. Доп. Сур. Удовольствие. Технол. заявл. Эфф. 1987 , 4, 349–365. [Академия Google]
16. Голдак, Дж.; Чакраварти, А .; Бибби, А.М. Новая конечно-элементная модель сварочного источника тепла. Металл. Матер. Транс. Б 1984 , 15Б, 299–305. [Google Scholar] [CrossRef]
17. Шим, Ю.Л.; Ли, С.Г. Моделирование подводимого тепла при сварке для анализа остаточных напряжений. Дж. Велд. Присоединиться. 1993 , 11–13, 110–123. [Google Scholar]
18. Хан С.Х.; Шин, Б.К. Оценка усталостной долговечности с учетом релаксации остаточных сварочных напряжений и очаговых напряжений сварных деталей. Дж. Велд. Присоединиться. 2002 , 23, 84–90. (на корейском) [Google Scholar]

Рис. 1. Геометрия сварки NGW и последовательность наплавки. NGW: сварка в узкий зазор.

Рис. 1. Геометрия сварки NGW и последовательность наплавки. NGW: сварка в узкий зазор.

Рисунок 2. Результаты макротестов NGW.

Рис. 2. Результаты макротестов NGW.

Рисунок 3. Геометрия сварного шва с Х-образной канавкой и последовательность наплавки.

Рис. 3. Геометрия сварного шва с Х-образной канавкой и последовательность наплавки.

Рисунок 4. Сравнение распределения твердости.

Рис. 4. Сравнение распределения твердости.

Рисунок 5. ( a ) Измерение положения распределения твердости и остаточного напряжения NGW. ( b ) Измерение положения распределения твердости и остаточного напряжения Х-образной канавки.

Рис. 5. ( a ) Измерение положения распределения твердости и остаточного напряжения NGW. ( b ) Измерение положения распределения твердости и остаточного напряжения Х-образной канавки.

Рисунок 6. ( a ) Поперечное сечение модели FEM: NGW. ( b ) Поперечное сечение модели FEM: X-образная канавка.

Рис. 6. ( a ) Поперечное сечение модели FEM: NGW. ( b ) Поперечное сечение модели FEM: X-образная канавка.

Рисунок 7. Механические и термические свойства, зависящие от температуры.

Рис. 7. Механические и термические свойства, зависящие от температуры.

Рисунок 8. Форма линейной функции тепловложения.

Рис. 8. Форма линейной функции тепловложения.

Рисунок 9. ( a ) Распределение тепла (температура) результатов МКЭ анализа NGW. ( b ) Распределение тепла (температура) результатов анализа методом конечных элементов X-образной канавки.

Рис. 9. ( a ) Распределение тепла (температура) результатов МКЭ анализа NGW. ( b ) Распределение тепла (температура) результатов анализа методом конечных элементов X-образной канавки.

Рисунок 10. Результаты измерения и прогнозирования распределения остаточных напряжений.

Рис. 10. Результаты измерения и прогнозирования распределения остаточных напряжений.

Рисунок 11. Иллюстрация образцов Н-образной пластины и мест попадания снарядов.

Рис. 11. Иллюстрация образцов Н-образной пластины и мест попадания снарядов.

Рисунок 12. Ударная и задняя поверхность образцов двутавровой плиты после баллистических испытаний.

Рис. 12. Ударная и задняя поверхность образцов двутавровой плиты после баллистических испытаний.

Таблица 1. Химический состав основного металла и присадочного металла (мас.%).

Таблица 1. Химический состав основного металла и присадочного металла (мас.%).

​​

C	Si	Mn	Ni	Cr	Mo	P	S
0.16	0.24	0.22	2.94	1.46	0.37	0.006	0.003
0. 06	0.33	1.35	1.75	0.10	0.34	0.004	0.008

Таблица 2. Механические свойства основного металла (мас. %).

Таблица 2. Механические свойства основного металла (мас. %).

17070 9701170 9701170 970170 970 970. Параметры сварки NGW и X-канавки. NGW: сварка в узкий зазор.

Таблица 3. Параметры сварки NGW и X-канавки. NGW: сварка в узкий зазор.

Прочность доходности	Прочность на растяжение
970	1040	1040	1040	1040	10406711170 970 970

​​

Identification	Current (A)	Voltage (V)	Welding Speed ​​(cm/min)	Heat Input (kJ/mm)	Remarks
NGW	280	28.5	25.0	1.9	8 layers
X-groove	280	28. 5	10.0	4.8	8 layers

Table 4. Сравнение результатов испытаний на растяжение.

Таблица 4. Сравнение результатов испытаний на растяжение.

​​

Identification	Tension Stress (MPa)	Yield Stress (MPa)	Elongation (%)
X-groove	675.5	753.0	19.6
NGW	688,3	805,9	22,4

Таблица 5. Сравнение результатов испытаний на ударную вязкость по Шарпи при температуре −40 °C.

Таблица 5. Сравнение результатов испытаний на ударную вязкость по Шарпи при температуре −40 °C.

​​

Identification	Fusion Line	Fusion Line + 1 mm
X-groove	124.4	132.0
NGW	134.6	153.2

Table 6. Параметры источника тепла.

Таблица 6. Параметры источника тепла.

​​

Parameter	Value (mm)
	NGW	X-groove
A	5. 5	6.5
B	5.0	6.0
c1	2,5	3,0
c2	10,0	12,0

90 Таблица0450 Требования к баллистическим испытаниям.

Таблица 7. Требования к баллистическим испытаниям.

​​

Thickness of Plate (mm)	Projectile	Striking Velocity (km/h)	Maximum Allowable Cracking (mm)
32 mm	75 mm PP M1002	320	380

Таблица 8. Результаты баллистических испытаний.

Таблица 8. Результаты баллистических испытаний.

​​

Thickness of Plate (mm)	Striking Velocity (km/h)	Results (Crack Length)
32mm	387	Acceptable
	380	Acceptable

© 2017 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

5 Типы работ по изготовлению металлоконструкций и требования к навыкам

Компании по производству металлоконструкций производят широкий спектр продукции различной сложности. Навыки, необходимые для достижения желаемых результатов для каждого из них, могут варьироваться в зависимости от типов проектов, над которыми они работают, будь то механические трубопроводы и вентиляция для коммерческого применения или сложные электрические корпуса и люки для военно-морских судов.

Металлообработка больше всего ассоциируется со сварочным производством. Действительно, сварка играет важную роль, и мы обсудим это здесь. Но существует множество других видов работ по изготовлению металлоконструкций, которые могут привести к очень успешной карьере в отрасли . Вот пять для рассмотрения.

1. Сварщики точной сварки
2. Инженеры-механики
3. Операторы ЧПУ
4. Руководители проектов
5. Маляры и отделочники

 

1. Сварщики точной сварки

Есть сварщики, которые просто соединяют металлические детали вместе Это сварщики, которые изготавливают очень сложные узлы. Многие сварщики проходят несколько лет обучения, чтобы стать специалистами в области точной сварки, что обычно сопровождается более высокой заработной платой. Сварщики, обладающие в целом хорошими навыками, должны по-прежнему рассматривать возможность подачи заявки на имеющиеся вакансии сварщика, даже если у них нет необходимого опыта или образования.

Это связано с тем, что обучение и сертификационное обучение часто предоставляются работодателем в рамках плана развития . Многие средние школы, профессионально-технические училища или общественные колледжи также предлагают программы сварки, и желательно иметь некоторый опыт и базовую подготовку.

В зависимости от типа выполняемой сварки требуются различные наборы навыков, например, сварка MIG или сварка TIG. Сварка ВИГ требует гораздо большей точности и навыков, чем сварка МИГ, и может обеспечивать чрезвычайно жесткие допуски. Обязанности могут включать ручную сварку, газопламенную резку, использование оборудования для пайки и др. . Они также должны уметь читать рабочие задания, проектные чертежи и подробные инструкции, чтобы соответствовать дизайну заказчика.

Идеальные кандидаты на высокоточную сварку отличаются высоким вниманием к деталям, терпением и острым чувством артистизма. В Fox Valley Metal-Tech, , мы считаем наших высокоточных сварщиков промышленными художниками . Сварщики должны быть на высоте, гордиться тем, что они делают, и держать руку на пульсе. В проектах Министерства обороны часто требуются такие жесткие допуски, как 00,0010 дюйма, и не у всех есть терпение или навыки для достижения таких результатов.

 

2. Инженеры-механики

Для проектирования сложных сварных конструкций и сборок требуются высококвалифицированные инженеры. Часто цех по изготовлению металлоконструкций получает чертежи и спецификации, разработанные собственными инженерами заказчика. Инженеры на месте в производственной компании по-прежнему необходимы для проверки чертежей , преобразования их в работоспособные документы и предоставления обзоров проектирования для технологичности (DfM). Инженеры также проектируют приспособления и приспособления, используемые в процессе строительства, чтобы предотвратить усадку сварного шва и обеспечить жесткие допуски.

Инженерам по производству металлов также необходимо глубокое понимание того, как материалы ведут себя в различных условиях, их предел прочности при растяжении, способность к деформации и другие факторы. Они помогут разработать картирование сварных швов для описания процессов, потому что не все, что написано на бумаге, применимо к реальным приложениям . Они часто следят за техническими ошибками или чрезмерным использованием GD&T (геометрических размеров и допусков). Если такие проблемы будут обнаружены, они будут работать с клиентом для решения любых проблем.

Инженеры-механики или инженеры-технологи по производству металлоконструкций, как правило, имеют младшего специалиста, степень бакалавра или выше и владеют проектированием в САПР (Solidworks, AutoCad и т. д.). Они также обладают сильными навыками решения проблем и общения, и им необходимо тесно сотрудничать со сварщиками и клиентами для обеспечения соблюдения требований.

 

3. Операторы ЧПУ

Существует множество типов оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), стоимость некоторых станков составляет миллионы долларов. Хотя большая часть оборудования автоматизирована, оно работает ровно настолько, насколько хорош оператор . Для их настройки, программирования и эксплуатации по-прежнему требуются квалифицированные рабочие.

Операторы ЧПУ также должны уметь интерпретировать сложные производственные чертежи, чертежи и спецификации, а затем выбирать подходящие инструменты для достижения желаемой конструкции. Они также должны внимательно следить за выявлением несоответствий и документировать их в случае их возникновения .

Опыт использования фрезерных станков для изготовления очень сложных изделий часто предпочтительнее образования, но полезно иметь степень младшего специалиста в области механической обработки. Опыт использования систем управления Haas и/или FANUC также приветствуется, как и хорошие знания в области механики и сырья.

 

4. Руководители проектов

Руководители проектов обычно являются частью команды, которая ведет проект до его завершения и является связующим звеном, скрепляющим его. Они участвуют на ранних этапах торгов и процесса запроса предложений, чтобы помочь определить, подходит ли проект, и дать представление о мощности, расписании и способности своей команды выполнять работу в соответствии с заявленными требованиями.

Те, кто работает менеджером проектов, должны уметь пользоваться программным обеспечением для планирования ресурсов предприятия (ERP), чтобы отслеживать действия в режиме реального времени и заранее решать потенциальные проблемы. В дополнение к техническим навыкам и отраслевым знаниям им также необходимо сильные навыки межличностного общения и общения при работе с товарищами по команде , чтобы определить следующие шаги, и необходимо действовать решительно для решения любых проблем. Руководители проектов помогут подготовиться к проверкам, соберут сопроводительную документацию и сертификаты, а также будут хорошо разбираться в требованиях к потоку вниз.

Образование обычно включает степень бакалавра в области инженерии или эквивалентный опыт работы в отрасли производства металлоконструкций. Они также должны активно выступать за безопасность и организацию работы цеха.

 

5. Маляры и отделочники

Промышленные маляры и отделочники несут ответственность за нанесение краски, порошкового покрытия или других видов отделки металлоконструкций на детали или готовые узлы. Этим техникам требуется понимание различных покрытий, таких как эмали, эпоксидные смолы, уретаны и покрытия военного назначения, и того, как они прилипают к различным металлам.

Точность и постоянство являются ключевыми факторами в таком положении, поскольку многие точные производственные проекты имеют строгие допуски на толщину краски и маскирование . Покраска и отделка могут быть сложной задачей, что делает человека с отличной зрительно-моторной координацией и вниманием к деталям идеальным кандидатом. Хотя высшее образование может и не требоваться, полезно уметь читать производственные чертежи и демонстрировать базовые навыки работы с компьютером. Большинство мастерских по изготовлению металлоконструкций проведут обучение по своим специализированным приложениям.

 

Советы по работе на предприятии по производству прецизионных металлов

Существует множество других вакансий в сфере производства металлоконструкций, включая инспекторов, сборщиков, грузчиков, а также административные должности в сфере управления персоналом, бухгалтерии и другие.

Размышляя о том, куда может привести вас карьера, обратите внимание на руководство компании, типы проектов, над которыми они работают, а также на то, контролируется ли климат во всех помещениях, включая цеха. Когда компания заботится о своих сотрудниках, это отражение того, сколько заботы и гордости они вкладывают в свою работу .

В то время как образование и опыт желательны для многих должностей в компании по производству металлоконструкций, следует отметить чистую целеустремленность и естественные навыки, которые способствуют такой рабочей среде. Умение работать в команде — одна из самых желанных черт , которую ищут потенциальные работодатели . В цехе прецизионного металлообработки каждый, кто прикасается к проекту, должен работать вместе и гордиться своей работой, зная, что каждое незначительное действие влияет на следующего человека в очереди.

Если вы подумываете о карьере в растущей компании по производству прецизионных металлов и хотите работать в динамичной среде на северо-востоке Висконсина, ознакомьтесь с нашими открытыми вакансиями. Когда вы работаете в Fox Valley Metal-Tech, вы можете гордитесь тем, что являетесь частью чего-то большего , помогая создавать важные проекты для министерства обороны нашей страны, а также коммерческие приложения.

 

Прижим — сварка во избежание деформации

Это универсальная истина в производстве: детали изготавливаются с соблюдением строгих допусков, и любые несоответствия замедляют производство, что в конечном итоге стоит производителю денег.

При сварке металл нагревается, что приводит к деформации металла. Этого не избежать. «При сварке деформация металла проблематична по целому ряду причин, одной из наиболее важных является тот факт, что сварной шов может быть структурно непрочным», — сказал Брюс Кларк, директор по маркетингу и экспортным продажам Lincoln Electric Canada.

«Сварочная деформация вызвана неравномерным нагревом и охлаждением в сварном шве и рядом с ним, что создает остаточное напряжение в металле», — сказал Крис Конрарди, технический директор и вице-президент по технологиям и инновациям в EWI.

«Форма и величина искажения зависят от ряда факторов, таких как геометрия компонента, тип материала, конструкция сварного шва, тепловложение в процессе сварки, последовательность сварки, инструмент и т. д.».

Сварка нагревает определенную точку металлической поверхности, обычно кромку, что приводит к неравномерному расширению материала. «Металл ограничен в количестве, которое он может расширить более холодным металлом, удаленным от сварного шва. Это заставляет расширяющийся металл сжиматься, что при охлаждении заставляет теперь сжатый металл сжиматься, растягивая сварной шов. Это приводит к деформации зоны сварки», — сказал Коди Уэлч, инженер по сварке в Miller Industrial Systems Group.

Различные металлы будут двигаться по-разному при нагреве. «Каждый металл имеет свой коэффициент расширения и сжатия в зависимости от подводимой теплоты», – сказал Том Вермерт, старший бренд-менеджер Victor Technologies.

«Вы обнаружите, что алюминий очень быстро передает тепло через материал, в то время как мягкая сталь будет иметь среднюю передачу тепла, а нержавеющая сталь тепло становится очень локализованным в определенной области в зависимости от количества никеля и хрома в продукте. . Материалы реагируют и искажаются по-разному в зависимости от количества тепла, которое в них попадает».

Любой материал будет тем или иным образом искажаться, даже толстый материал.

«Тип и величина искажения зависят от многих факторов, включая толщину», — сказал Конрарди. «Очень тонкие материалы, такие как листовой металл, больше всего страдают от деформации, известной как «коробление», которая характеризуется метастабильным «масляным консервированием» и «волнистостью». Угловая деформация чаще встречается при большей толщине и часто наиболее выражена у материалов толщиной от 5 до 20 мм. Более толстые материалы, как правило, имеют меньшую деформацию из-за присущей им большей способности противостоять остаточным напряжениям, которые вызывают деформацию».

Простое предотвращение:

Самый простой способ избежать деформации сварного шва — не переваривать изделие. «Не существует единой «серебряной пули», которая устраняет все типы искажений, — сказал Конрарди. «Оптимальное решение для конкретного приложения может включать объединение нескольких методов контроля искажений. Как правило, одним из самых простых способов минимизировать сварочную деформацию – минимизировать общее подводимое тепло при сварке. Это достигается за счет оптимизации конструкций и процедур сварных соединений, чтобы избежать чрезмерной сварки.

«Например, использование 8 мм углового сварного шва вместо 5 мм сварного шва увеличивает объем сварного шва более чем в два раза и может существенно повлиять на деформацию».

Сокращение времени, затрачиваемого на сварное соединение, также может свести к минимуму деформацию металлической детали. «Увеличьте скорость и напыление присадочного металла на сварной шов. Тепловложение и скорость перемещения на сварном шве обратно пропорциональны. Если бы вы удвоили скорость перемещения , вы фактически вложили бы в продукт только четвертую часть тепла», — сказал Вермерт.0003

Зажим: 

Правильный зажим заготовки имеет решающее значение для создания надлежащего сварного шва без искажений. «Инструменты могут оказать значительное влияние на искажения», — сказал Конрарди. «Правильное сдерживание компонента во время сварки и охлаждения может противостоять определенным типам деформации, таким как угловая деформация и искривление, и уменьшить их».

Необходимо соблюдать правильную технику зажима, чтобы исключить потенциальную деформацию. Очень важно обеспечить равномерный зажим заготовки.

«Вы должны убедиться, что все ваши зажимы сбалансированы, чтобы у вас не было одного куска материала, который может двигаться, по сравнению с другим куском, который удерживается сильнее», — сказал Вермерт. «Таким образом, зажим друг напротив друга или сбалансированный зажим действительно помогает и устраняет некоторые искажения».

Зажим заготовки по концам, а не посередине, может привести к деформации в середине заготовки. Для некоторых важных применений можно использовать приспособления с водяным охлаждением.

«При сварке листового металла приспособление с водяным охлаждением отводит тепло от свариваемых компонентов», — сказал Кларк.

Неправильный зажим может привести к обратному эффекту увеличения или усугубления деформации.

«Неправильные методы удержания работы могут иметь негативные последствия, перенося искажение на другие части конструкции, которые не закреплены, или увеличивая вероятность возникновения трещин в сильно закрепленных областях», — сказал Конрарди.

Джастин Дурик, инженер по сварке в Miller Industrial Systems Group, сказал, что «зажим детали, а затем сварка этой детали создаст дополнительное напряжение в материале из-за усадки при сварке», в то время как Лекс Палмер, инженер по сварке в Miller Industrial Systems Group говорит: «в зависимости от материала это может ограничить и деформировать микроструктуру материала, что может вызвать растрескивание».

Прогнозирование деформации:

Знание деформации детали поможет сварщику избежать или, по крайней мере, свести к минимуму деформации.

«Существуют пакеты программного обеспечения, которые предлагают прогнозирование искажений, — говорит Палмер. «Часто трудно предсказать без предварительного тестирования и измерения. Процедура сварки должна применяться на практике, чтобы параметры сварки оставались в предварительно проверенных диапазонах».

Поскольку тепло является причиной деформации, важно знать, сколько тепла попадает в заготовку. «Простой расчет тепловложения: (V*A*60/скорость движения [дюйм/мин]). Снижение тепловложения в сварной шов поможет уменьшить деформацию», — сказал Дуркин. «Для компонентов с простой геометрией (например, одиночный галтель жесткости, приваренный к квадратной пластине) эмпирически полученные уравнения могут дать оценки ожидаемого искажения для различных типов материалов, толщин и размеров сварных швов», — сказал Конрарди.

«Для более сложных «реальных» приложений часто требуется компьютерное моделирование для прогнозирования искажений. Технология компьютерного моделирования быстро развивается, а точность повышается, однако для проверки и точной настройки прогнозов часто требуются физические испытания».

Деформация при сварке — это то, с чем приходится сталкиваться всем сварщикам, а в крупных производственных условиях это может привести к значительным затратам, если детали изготовлены не с соблюдением требуемых допусков и имеется значительное количество бракованных деталей.

«Подвод тепла должен контролироваться. Используйте процессы сварки и конструкции соединений, которые обеспечивают более высокие скорости перемещения и меньшие размеры сварных швов. Используйте наименьший допустимый размер валика, который по-прежнему будет обеспечивать необходимую прочность. По возможности используйте импульсное оборудование, чтобы снизить среднюю силу тока при заданной скорости движения по сравнению с обычным CV-распылителем. Разогрейте, если это возможно. Используйте жесткую фиксацию». — сказал Уэлч.

«В некоторых случаях вы не можете избежать искажения, поэтому вы можете предварительно согнуть детали, чтобы при сварке искажение искажалось в том положении, в котором вы хотите, чтобы оно было», — сказал Вермерт.

Другой метод заключается в предварительной настройке деталей таким образом, чтобы металлы искажались таким образом, чтобы получить готовую деталь с правильными допусками.

«Предварительная гибка, предварительная настройка или предварительная подпружинивание деталей, подлежащих сварке, — это простой пример использования противоположных механических сил для противодействия деформации, вызванной сваркой», согласно Lincoln Electric.

«Еще одна распространенная практика уравновешивания усадочных сил заключается в размещении идентичных сварных деталей спиной к спине, плотно прижимая их друг к другу. Сварка обоих узлов завершена, и перед снятием зажимов им дают остыть. Предварительный изгиб можно сочетать с этим методом, вставляя клинья в подходящих местах между деталями перед зажимом.

«При использовании надлежащих инструментов или приспособлений искажение можно значительно уменьшить. Кроме того, уменьшение общего подвода тепла к детали поможет уменьшить искажения. Это может быть что угодно: от более быстрого перемещения до переключения с сварки CV на импульсную дуговую сварку. Дизайн детали будет играть роль, потому что изгиб материала будет противостоять деформации сварки», — сказал Дуркин.

«Чтобы свести к минимуму искажения, производители должны комплексно рассматривать всю производственную последовательность, чтобы оценить потенциальные источники искажений», — сказал Конрарди. «Оценка должна включать в себя детали конструкции компонентов и сварных швов, последовательность строительства, методы подготовки материалов (например, обработку, резку, подготовку сварных соединений), практику подгонки, методы оснастки и процедуры сварки.

«Подход, который фокусируется на контроле деформации на каждом этапе производственной последовательности, обычно сводит к минимуму результативную деформацию сварки».

Труднодоступные места — Производительность сварки

Предупреждение: для тех, кто считает себя страдающим клаустрофобией, не стесняйтесь пропустить следующие несколько абзацев.Когда дело доходит до судостроения, все может стать немного труднее

Строительство грузового корабля, грузового или любое другое крупное мореходное судно требует изрядного количества ручной сварки.На начальных этапах корпус сваривается снаружи.Но чтобы построить внутреннюю часть корабля – его различные лестничные клетки, проходы и зоны доступа для сантехники, электрики и Например, сварщики должны двигаться внутри, работая в очень тесных и замкнутых пространствах.0003

Так вот, кроме периодических приступов клаустрофобии, у судостроительных сварщиков есть еще одна проблема: вытяжка дыма. Для удаления опасных паров из зоны дыхания часто требуются дополнительные шланги или оборудование, которые сложно затащить в ниши огромного грузового корабля. Однако эта проблема не относится к тем, кто занимается судостроением. То же самое относится и к сварщикам в других отраслях, которые также работают в закрытых помещениях.

«Эти сварщики должны проникнуть внутрь конструкции, над которой они работают, — говорит Крейг Уидтфилд, исполнительный технический директор RoboVent. «Им приходится работать в узких углах, буквально заползая в узкие пространства, чтобы приварить скобу, кронштейн или трубопровод. Это сложная работа — не только пролезть в эти пространства, но и взять с собой много дополнительного оборудования».

Традиционно сварщикам давали 6-дюймовые, 8-дюймовые. или 10-дюймовый. шланги для удаления вредных паров. Но это просто непрактично, говорит Уидтфилд.

«Даже если шланги достаточно длинные, они могут запутаться и мешать сварщику», — говорит он. «Чтобы удалить пары в этих ограниченных пространствах, вытяжное оборудование должно быть размещено именно там, где образуются пары — прямо у источника и с наименьшим количеством энергии».

Предыдущие модели пистолетов со встроенным дымоотводом были тяжелыми, громоздкими и не позволяли получить сварные швы приемлемого качества. Экстрактор RoboVent решает эти проблемы.

Эргономичное решение

Улавливание дыма у источника — внутри сварочной горелки — не обязательно новая идея; это просто тот, который не был усовершенствован до недавнего времени. Предыдущие модели горелок, оснащенных системой удаления дыма, не нравились сварщикам. Они были тяжелыми, громоздкими и не давали приемлемых сварных швов. Чтобы решить эти проблемы, RoboVent взялась за дело и разработала экстрактор. Экстрактор представляет собой сварочный пистолет со встроенной системой удаления дыма. Для судостроительных и других предприятий это решение проблемы удаления паров в ограниченном пространстве.

Чтобы создать успешный встроенный пистолет, который мог бы решить проблемы с эргономикой и качеством предыдущих моделей, RoboVent внимательно изучил материал и состав этих предыдущих моделей. Традиционно сварочный пистолет состоит из множества металлических компонентов – с компонентами дымоудаления или без них. Металлические детали повышают надежность пистолета, но при этом увеличивают его вес. Однако современные высококачественные пластмассы меняют правила игры.

«Когда вы говорите об оборудовании, которое используете 8 или 10 часов в день, если вы можете уменьшить его вес, даже на граммы и унции, это имеет большое значение», — говорит Уидтфилд. «Благодаря высококачественному термостойкому пластику RoboVent удалось значительно снизить вес экстрактора. Новые материалы также позволили нам уменьшить диаметр самого пистолета, что повысило его эргономичность».

Еще одним конструктивным недостатком предыдущих моделей был избыточный отсос дыма, который нарушал подачу защитного газа. Старый мыслительный процесс заключался в том, чтобы ошибиться в сторону осторожности и увеличить количество всасывания. Чтобы противодействовать этому, сварщикам нужно было подавать больше защитного газа на заготовку, что требовало дополнительных затрат для компании, чтобы гарантировать получение сварного шва хорошего качества.

«Мы провели различные симуляции, чтобы определить, как улавливать пары с помощью насадки меньшего размера, — говорит Уидтфилд. «Чтобы сделать это правильно, потребовалось много исследований и разработок, но теперь сварщики могут проникнуть в эти труднодоступные места, выполнить качественную сварку и использовать меньше защитного газа для выполнения работы».

Новая обтекаемая насадка экстрактора имеет коническую всасывающую головку, которая расположена на кончике пистолета, близко к источнику дыма. Кроме того, защитный газ может выбрасываться с повышенной скоростью потока без увеличения общего расхода защитного газа. В дополнение к максимальному обзору и контролю с новым соплом сварочный дым уменьшается на 90–95 процентов.

В экстракторе RoboVent система удаления дыма перемещается вместе со сварщиком, что удобно при работе с большими заготовками, когда сварщику часто приходится перемещаться с одного конца на другой.

Мобильность имеет значение

Когда корпус корабля начинает собираться вместе, и сварщикам необходимо перемещаться по тесным пространствам, им необходима маневренность. Чтобы улучшить их мобильность, RoboVent включил шаровое соединение между горелкой и конической всасывающей головкой экстрактора. Эта конструкция также оказалась полезной при сварке вне корабля.

«Для больших заготовок сварщикам часто приходится перемещаться с одного конца на другой, — объясняет Уидтфилд. «С предыдущими решениями, такими как вытяжной рукав, подвешенный к потолку, или шланги с магнитами на концах, чтобы удерживать их на месте, все нужно было перемещать и перемещать. С экстрактором система удаления дыма движется вместе с вами. Он всегда готов к работе, где бы ни находился сварщик».

В связи с тем, что сварщики кораблестроения работают в таких уникальных условиях — иногда внутри, а иногда снаружи — мобильная система удаления дыма является ключом к получению наилучших и наиболее прочных сварных швов. Без экстрактора получить водонепроницаемые сварные швы гораздо труднее.

«Сварные швы должны быть идеальными — они должны удерживать воду», — говорит Уидтфилд. «Каждый раз, когда вы вводите много воздуха, например, вентиляторы для выдувания дыма или слишком сильное всасывание дыма, у вас есть высокая вероятность испортить сварной шов. Известно, что в некоторых местах на открытом воздухе сварщики устанавливают палатки и окружают территорию, чтобы не дул ветер. Когда они делают это, они создают свои собственные узкие углы, где экстрактор работает лучше всего».

Помимо судостроителей, любая компания, производящая крупные сельскохозяйственные орудия, детали для мостов или ковши и лопасти для строительной техники, может извлечь выгоду из мобильной системы удаления дыма. Эти сварщики также часто работают с деталями длиной от 40 до 80 футов. Они постоянно перемещаются вверх и вниз по изделию, и время не всегда позволяет перенастроить систему вытяжки в зависимости от того, где происходит сварка.

Экстрактор принесет пользу и тем, кто занимается сваркой нержавеющей стали. В настоящее время вносятся изменения в правила OSHA в отношении шестивалентного хрома, и хотя сварка нержавеющей стали составляет небольшую долю рынка — менее 5 процентов — новые правила должны также включать марганец.