Технологическое решение вопроса изготовления опорных конструкций 'Перила'

Технологическое решение вопроса изготовления опорных конструкций 'Перила'

Введение

Цель моей выпускной квалификационной работы изготовить и обосновать технологическое решение вопроса изготовления опорных конструкций «Перила», выбрать материалы и инструмент, изучить преимущества и недостатки ручной дуговой сварки, охраны труда, промышленной санитарии.

Перила - это ограждения лестничных маршей, которые защищают человека от выпадения и обеспечивают удобную эксплуатацию конструкций.

Сварка - в соответствии с ГОСТ 2601-74 <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_2601-74&action=edit&redlink=1> определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

Cварка является единствено возможным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения заготовок, максимально приближенных к форме и размером готовой детали или конструкции.

До 70 % мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений.

Соединения, получаемые сваркой, характеризуются высокими механическими свойствами, небольшим расходом металла, низкой трудоемкостью и невысокой себестоимостью. Надежность соединений, выполненных сваркой, позволяет применять ее при сборке самых ответственных конструкций.

Сварное соединение металлов характеризуется непрерывностью структур. Для получения сварного соединения необходимо осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, приводящее к установлению атомарной связи в пограничном слое.

Электрическая дуговая сварка в современном производстве получила большое развитие и является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Достоинства сварных соединений обеспечили их широкое применение в изделиях разного назначения.

Сварочной дугой называют разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твердыми или жидкими проводниками (электродами), который является концентрированным источником теплоты и используется для расплавления металла при сварке.

Сантехника (санитарная техника) - термин <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D0%BD> для обозначения ряда технических средств <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0>, относящихся к канализации <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F>, отоплению <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>, вентиляции <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F> помещений, водо- <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>, тепло- <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> и газоснабжению <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>.

Глава I. Характеристика перил и требования к организации и производству работ

1.1    Характеристика данной группы работ

Ограждения служат для обеспечения безопасности и применяются для балконов, террас или лестниц.

Перила выполняют функцию ограждения у лестницы, придают ей завершенный и эстетичный вид, а также служат ей в качестве опоры. Поэтому к изготовлению перил нужно подходить с особой ответственностью.

Перила устанавливаю на высоте среднего человеческого роста. Тогда конструкция будет гармоничной и движение по ней не будет затруднено. Оптимальной высотой установки перил считается высота в 1м. Конструкция перил такова, что они прикрепляются к опорным стойкам, или балястрам. Перила должны выдерживать нагрузку более 100кг/м.п. Оптимальное расстояние между стойками определяется, исходя из того, чтобы через них невозможно было бы случайно выпасть. 

Рис. 1 Поручни лестниц

Если ширина марша лестницы не превышает 125см, допускается установка перил с одной стороны. Если же лестничный марш более 250см, то часто в середине марша монтируют дополнительные перила, чтобы обеспечить движение в обе стороны.

Поручни должны быть оптимальной ширины, чтобы за них было удобно браться и оптимальной формы, без острых углов.

Технологические особенности перил должны соответствовать самой лестнице. Существует несколько способов крепления перил.

Самый простой вариант крепления - это, когда поручень из металлической трубы или пластины крепится к металлическим стойкам.

Электродуговая сварка - сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Дуговую сварку плавящимся электродом выполняют электродом, который, расплавляясь при сварке, служит присадочным металлом. Суммируя эти три определения, можно сказать, что ручная дуговая сварка плавящимся электродом выполняется сварщиком с помощью инструмента, получающего энергию от специального источника; расплавляемый при сварке электрод, закрепленный в инструменте, служит присадочным металлом, вводимым в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному металлу. Этот вид сварки в настоящее время занимает по объему выполненных сварочных работ первое место в строительно-монтажном производстве.

С помощью ручной дуговой сварки выполняют большой объем сварочных работ при производстве сварных конструкций. Наибольшее применение находит ручная дуговая сварка покрытыми электродами.

Рис. 2

Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом показана на рисунке. Дуга 4 горит между электродом 8 и основным металлом 10. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну 9.

В период формирования капли 6 на нее действуют силы, которые способствуют или препятствуют ее отрыву от торца электрода. В условиях сварки толстопокрытыми электродами к главным силам, действующих на каплю, добавляются сила давления газового потока и сила реакции газов, выделенных из капли.

Капли жидкого металла из электродного стержня 7 переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе с металлическим стержнем плавится и электродное покрытие 5, образуя газовую защиту и жидкую шлаковую пленку 3 на поверхности расплавленного металла. По мере перемещения дуги сварочная ванна охлаждается и затвердевает, образуя сварной шов 1. Жидкий шлак также твердеет и образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 2, которая устраняется после сварки. При этом способе выполняется газошлаковая защита расплавленного металла от взаимодействия с воздухом. Кроме того, шлаки позволяют проводить необходимую металлургическую обработку металла в ванне.

Для выполнения функций защиты и обработки расплавленного металла покрытия электродов при расплавлении должны образовывать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами. Поэтому для обеспечения нужного состава и свойств шва при выполнении соединений на разных металлах для сварки применяют электроды с определенным типом покрытий.

Условное обозначение электродов для ручной дуговой сварки и наплавки стали ГОСТ 9466-75 содержит марку, тип, диаметр электрода, вид и толщину покрытия, тип стали, которую сваривают, положения шва в пространстве, род и полярность тока, характеристику наплавленного металла или металла шва.

Преимущества и недостатки дуговой сварки ручного типа

Основные возможности ручной электросварки, обеспечивающие решение фактически всех задач по соединению металлов:

·              Возможность сваривания во всех пространственных расположениях

·              Возможность сваривания в местах, имеющих ограниченный доступ

·              Возможность относительно быстрого перехода между свариваемыми материалами

·              Ручная электросварка - это возможность сваривания самых разных сталей, что обеспечивается широким спектром выпускаемых электродов

·              Подобная сварка проста; кроме того, ее относительно легко перевозить в нужное вам место

Рис. 3

Недостатками дуговой электрической сварки являются:

. Вредные условия, возникающие в процессе сваривания

. Качество сварных соединений очень зависимо от квалификации самого сварщика

. Низкий КПД и относительно невысокая производительность, если сравнивать с другими сварочными технологиями

Для дуговой электрической сварки применяются следующие материалы:

Электроды для ручной дуговой сварки

Плавящиеся электроды, предназначенные для ведения ручной дуговой сварки. Они имеют специальное покрытие, которое образуются при опускании стержня электрода в емкость с материалом покрытия, находящимся в жидком состоянии, или путем опрессовки стержня электрода. Как правило, покрытие состоит из нескольких элементов. Специальное покрытие наносится только на электроды, предназначенные для ведения сварки переменным током. Электроды для сварки постоянным током имеют специальную маркировку красным цветом на торцевой части.

Специальное покрытие электродов выполняет целый ряд функций

·              Оно обеспечивает стабильное горение сварочной дуги, так как в таком покрытии имеются материалы с низким уровнем образования ионов - к таким материалам относится кальций, натрий или калий.

·              Покрытие защищает металл в сварочной ванне от воздействия на него атомов кислорода и азота, содержащихся в окружающем воздухе, так как при плавлении покрытия образуется газовый слой, который и вытесняет окружающий воздух из зоны сварки. Подобную роль играют такие составляющие покрытия электрода, как марганцевая руда, плавиковый шпат, мрамор, мел или кварцевый песок.

·              Покрытие содержит элементы, которые более восприимчивы к кислороду, чем металл, из которого изготавливаются свариваемые детали. Это позволяет добиться такого эффекта, как раскисление металла, что необходимо при сварке стали. К таким элементам покрытия электрода относится ферромарганец или ферроалюминий.

·              Покрытие электродов обеспечивает легирование сварного шва, так как в его состав входят специальные легирующие вещества - например, феррометаллы, которые во время сварки переходят в металл в месте образования сварного шва.

·              Кроме того, покрытие электрода выполняет и связующие функции, так как в его состав входят специальные связующие вещества - например, пластмасса или желатин.

Резиновые рукава (шланги) применяют для подачи кислорода и любого горючего газа в горелку или резак.

Принадлежности для сварки и резки: очки с затемненными стеклами (светофильтры) используют для защиты глаз от яркости сварочного пламени, молоток, набор ключей для накидных гаек горелки и резака, стальные щетки для очистки сварного шва и кромок деталей перед сваркой.

Сварочный стол и приспособление необходимо для сборки и фиксации деталей при прихватке и сварке.

.2      Санитарные требования к инвентарю, оборудованию, помещению

Производство <#"800353.files/image004.gif">

Рис. 4

Нормы ГОСТ предусматривают установку ограждения на марше, состоящем, как минимум из трех ступеней. При этом перила, согласно СНиП 2.01.07-85 п. 3.11 должны выдерживать минимальную нагрузку в 30 кгс/м. Изделие, не выполняющее это требование, к эксплуатации не допускается.

Высота перил как указано в документе ГОСТ 25772-83, составляет 900 мм.

Расстояние между соседними балясинами - 100 мм.

Поручни должны выходить за границу последней ступени на 300 мм, а конец их должен быть скруглен во избежание получения травмы.

Поручни должны иметь гладкую поверхность, быть непрерывными, с сечением не менее 5 см. Край поручня должен выходить за границу ступени на 30 см и плавно закругляться

Для образования сварного соединения возбуждаю дугу в месте будущего шва и поддерживаю ее горение, расплавляя кромки основного металла и электрод. Пространство между свариваемыми частями заполняется жидким металлом кромок и электрода, происходит перемешивание металлов в одной ванне и образование шва. Затем передвигаю электрод по направлению к шву и вдоль его, образуя соединение свариваемых частей металла.

Возбуждение дуги осуществляется при кратковременном прикосновении конца электрода к изделию и отведении его на расстояние 3-5мм. Технически этот процесс можно осуществлять двумя приемами: касанием электрода впритык и отводом его вверх; чирканием концом электрода, как спичкой, о поверхность изделия.

В процессе сварки необходимо поддерживать определенную длину дуги, которая зависит от марки и диаметра электрода.

Рис. 5

Длина дуги оказывает существенное влияние на качество сварного шва и его геометрическую форму. Длинная дуга способствует более интенсивному окислению и азотированию расплавляемого металла, увеличивает разбрызгивание, а при сварке покрытых электродами основного типа приводит к пористости металла.

Рис. 6

Колебательные движения электрода при ручной сварке: при обычной сварке, при сварке с усиленным прогревом кромок.

При горении дуги в жидком металле образуется кратер, являющийся местом скопления неметалличесиких включений, что может привести к возникновению трещин. Поэтому в случае обрыва дуги (а также при смене электрода) ее повторное зажигание произведу впереди кратера, а затем перемещу электрод назад, переплавлю застывший металл кратера и только после этого продолжу процесс сварки.

Заканчиваю сварку заваркой кратера. Для этого или держу неподвижно электрод до естественного обрыва дуги, или быстро укорачиваю дугу вплоть до частых коротких замыканий, после чего ее резко обрываю.

Электроды

При сваривании постоянным током сварочные швы содержат гораздо меньше брызг металла. Есть различные виды электросварки, однако чаще всего при сваривании металлов употребляются электроды как плавкие, так и неплавкие (угольные). В случае плавкого электрода швы формируются путем расплавления подобного электрода.

Дуга горит между этим неплавким электродом (который делается из угля и даже графита) и самим сваривающимся изделием. Края деталей и особый присадочный материал, вводящийся в зону горящей дуги, разогреваются и быстро плавятся. В таком случае тоже образуется ванночка, содержащая расплавленный металл. Кристаллизуясь, металл внутри этой ванны и создает сварочный шов.

Описание процесса электродуговой сварки

Электродуговая сварка - наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии.

При электродуговой сварке кромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Для сварки необходим сильноточный источник питания низкого напряжения, к одному зажиму которого присоединяется свариваемая деталь, а к другому - сварочный электрод. Электрическая дуга представляет собой устойчивый длительный электрический разряд между двумя электродами в ионизированной газовой среде. Дуга состоит из анодной области, катодной области и столба. Главная роль дугового разряда - преобразование электрической энергии в теплоту. Температура дуги на оси газового столба достигает 6000...7500°С, что позволяет расплавить практически все металлы и сплавы. На поверхностях анода и катода температура дуги снижается до 3500 - 4000 ⁰С. Столб дуги окружен пламенем (ореолом). Из-за большого концентрации тепла и высоких температур при сварке тонкого или легкоплавкого металла, а также чувствительных к перегреву высокоуглеродистых, нержавеющих и легированных сталей электрическую дугу питают током обратной полярности. То есть минус источника тока подключают к изделию.

Электрическая дуга возникает в результате сильного нагрева торца электрода (катода), который под действием электрического поля начинает испускать свободные электроны (электронная эмиссия). В дуговом промежутке образуются положительно и отрицательно заряженные частицы - ионы. Положительные ионы - это атомы, потерявшие электроны; отрицательные ионы - это частицы, присоединившие электроны. В образовании дуги главную роль играют положительные ионы. Процесс образования ионов называют ионизацией; газ в дуговом промежутке, содержащий ионы, становится ионизированным, а дуговой промежуток - электропроводным.

Для сварки перил я выбрал электроды Э38-АНО-21-4,0-УСЗ, Е-7-Б

Где «Э» - тип электрода, 38 - прочность шва на растяжение (кг/мм), АНО - марка электрода, «4,0» - толщина металлического стержня электрода, «У» - для сварки какой стали предназначен (углеродистых сталей), «С» - толщина покрытия (со средним покрытием), «Е-7» - документ о химическом составе металла шва, «Б» - состав покрытия электрода (с основным покрытием).

Угол наклона электрода равен 45 градусов.

Длина дуги

При горении дуги на поверхности свариваемого изделия образуется ванна расплавленного металла (сварочная ванна) с углублением - кратером. Расстояние от конца электрода до поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Длина дуги при ручной дуговой сварке металлическим электродом составляет от 2 до 6 мм. Практически можно считать нормальной дугу, длина которой приблизительно равна диаметру электродного стержня. Длинной называется дуга, длина которой более 1-1,5 диаметра электрода.

Сварку выполняю короткой дугой. При сварке длинной дугой происходит сильное разбрызгивание, окисление капель расплавленного металла, что ведет к пористости шва и плохому сплавлению наплавленного и основного металлов. Так же искры, брызги и выбросы расплавленного металла и шлака могут явиться причиной ожогов.

При сварке угольным электродом длина дуги может достигать 15-20 мм. Напряжение дугового разряда связано прямой зависимостью с длиной дуги: чем длиннее дуга, тем выше напряжение разряда. Точная форма этой зависимости определяется условиями разряда - наличием или отсутствием защитной газовой атмосферы, свойствами покрытого электрода, наличием и свойствами флюса и т.д.

Температура дуги зависит от силы тока, приходящейся на единицу площади поперечного сечения электрода, - плотности тока. Чем она больше, тем выше температура дуги. При ручной дуговой сварке плавящимся электродом плотность тока от 10 до 20 А/мм² и напряжение 18...20 В. Этим способом можно сваривать и наплавлять углеродистые и легированные стали всех марок толщиной от 1 м и выше, чугун и цветные металлы, а также наплавлять твердые сплавы.

Сварочная дуга на переменном токе малой плотности горит неустойчиво. Чтобы повысить стабильность дуги, увеличивают плотность тока. По этой причине при сварке мелких деталей возрастает опасность их прожигания, однако из-за простоты источников питания сварку на переменном токе применяют достаточно широко. При сварке на постоянном токе дуга горит стабильно. Это позволяет использовать малые токи и сваривать тонкие детали, кроме того, можно изменять полярность тока. Поэтому, несмотря на более сложное и дорогое оборудование источников питания, постоянный ток применяют в практике все шире.

Производительность сварки характеризуют количеством расплавленного электродного металла в единицу времени.

Выполнение ручной сварки часто сопровождается повышенным статическим напряжением. Сварку выполняют часто в вынужденной позе, сидя на корточках, лежа на боку и спине и т.д., что вызывает сильное напряжение мышц рук и тела.

2.2 Расчет расхода материала

Таблица 1

перила электродуговой сварка

Заключение

Дипломная работа на тему: Технология изготовления сварной конструкции - «Перила».

В водной части дипломной работы охарактеризованы основные виды сварки плавлением, их сущность и способы применения. Представлено развитие сварочного производства в настоящее время.

В общей части представлена классификация сварочных постов в зависимости от вида сварки и вспомогательного оборудования, инструмент и принадлежности сварщика. Основные технологические операции ручной дуговой сварки раскрыты в специальной части. Мной указан и аргументирован выбор сварочных материалов, предназначенных для сварки конструкции, произведен расчет основных параметров сварки, предложены методы и способы контроля качества сварного соединения. Особое внимание уделено вопросам, касающихся техники безопасности, гигиены труда и производственной санитарии.

В экономической части мной произведен расчет сварочных материалов. Представлена схема структуры управления цехом.

Сварка представляет собой прогрессивный и экономически выгодный метод получения неразъемных соединений в промышленности и в строительстве, поэтому технология сварки во всем мире со временем будет только развиваться. Широкое внедрение сварки в различные отрасли промышленности позволит увеличить производительность труда и снизить себестоимости продукции.

Выполняя дипломную работу, закрепил теоретические и практические знания.