Технология сборки и сварки оконной решетки

Введение

Любое жилище современного человека, будь то городская квартира или загородный коттедж, нуждается в надежной защите от проникновения в него непрошеных гостей. Касается это и помещений общественного пользования, административных зданий, торговых центров, образовательных учреждений и, вообще, всех строений, имеющих окна. Помимо металлических дверей, крепких замков и системы охранной сигнализации, укрепить защиту от взлома и проникновения в жилые и служебные помещения злоумышленников можно с помощью оконных решеток. Оконные решетки это одна из основных степеней защиты.

Помимо своей главной защитной функции, оконные решетки, могут играть роль украшения фасада здания и самих окон. Благодаря используемым в производстве современным технологиям, оконные решетки обладают превосходным внешним видом, изысканностью и декоративностью. Широкий ассортимент самых разнообразных моделей оконных решеток дает возможность подобрать металлоконструкцию под любой архитектурный стиль дома.

Актуальность темы. Металлические конструкции, защищающие оконные проемы, не только являются гарантией безопасности, но и выполняют декоративные функции. Многие предпочитают заказывать их у специалистов, но немало и таких домовладельцев, которые делают решетки на окна своими руками, что обходится в несколько раз дешевле. Имея необходимую теоретическую подготовку и практический опыт можно изготовить оконную решетку самостоятельно.

Цель работы: выполнить сборку и сварку оконной решетки. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1.      Представить анализ сварной конструкции, подлежащей изготовлению;

.        Разработать требования, предъявляемые к сварной конструкции: материал, вид сварки, способы контроля изделия, его сварочных швов;

.        Разработать технологический процесс сборки и сварки оконной решетки;

.        Представить расчет расхода материалов;

.        Разработать мероприятия по технике безопасности при изготовлении сварной конструкции, электробезопасности и пожарной безопасности.

Письменная экзаменационная работа состоит из введения, теоретической и практической частей, заключения, списка литературы, приложений.

Во введении описывается актуальность темы, ставятся цель и задачи написания работы.

В главе 1 рассматриваются теоретические вопросы выполнения электродуговой сварки, глава 2 рассказывает о технологии выполнения сварки оконной решетки.

Заключение содержит основные выводы по выполненной работе, сварки оконной решетки.

Глава 1. Теоретическая часть

.1 Технологический процесс выполнения электродуговой сварки

Электродуговая сварка - наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии.

При электродуговой сварке кромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Для сварки необходим источник питания низкого напряжения. 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.

В результате очень высоких температур дуги возникают опасные факторы: интенсивное излучение сварочной дуги в оптическом диапазоне (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) и интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свариваемых изделий и сварочной ванны.

Интенсивность излучения и его спектральный состав зависят от мощности дуги, применяемых сварочных материалов, защитных и плазмообразующих газов и т.п. При отсутствии защиты возможно поражение органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т.п.) и кожных покровов (эритемы, ожоги и т.п.). А интенсивность инфракрасного (теплового) излучения зависит от температуры предварительного подогрева изделий, их габаритов и конструкций, а также от температуры и размеров сварочной ванны. При отсутствии средств индивидуальной защиты воздействие теплового излучения может приводить к нарушениям терморегуляции вплоть до теплового удара. Контакт с нагретым металлом может вызвать ожоги.

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.

.2 Материалы, используемые для выполнения электродуговой сварки

В качестве сварочных материалов используется свариваемый металл - арматура. Арматура представляет собой изделие металлопроката. Арматура - это стальной прут, имеющий круглое сечение и рифленую поверхность.

Арматурная сталь производится из углеродистой или низколегированной стали. В связи с тем, что требуемые физические свойства арматуры различаются, в зависимости от вида возводимой конструкции, этот вид металлопроката изготавливается из различных арматурных сталей, отличающихся друг от друга прочностными характеристиками и пластическими свойствами.

Арматурная сталь периодического профиля. ГОСТ 5781-82 Арматура.

В зависимости от механических свойств арматурную сталь подразделяют на классы A-I (A240), A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000).  Арматурную сталь изготавливают в стержнях или мотках. Арматурную сталь класса A-I (A240) изготавливают гладкой, классов A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000) - периодического профиля. Арматурная сталь периодического профиля (арматуры) представляет собой круглые профили с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии.

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой гладкие круглые стержни. Электроды подразделяются на плавящиеся и неплавящиеся. Для сварки арматуры используют плавящиеся электроды.

Согласно ГОСТ 9467-75 электроды для сварки конструкционных сталей по механическим свойствам металла шва и сварного соединения при нормальной температуре подразделяются на типы. Каждый тип электрода включает несколько марок. Так, электрод типа Э46 имеет марки АНО-5, АНО-6, ОМА-2, ОЗС-23, СМ-11 и другие. При выборе типа и марки электрода учитывают марку свариваемой стали, толщину свариваемых элементов, температуру воздуха, условия эксплуатации сварного изделия и другие факторы.

По стандарту для сварки углеродистых и низколегированных сталей предусмотрено девять типов электродов: Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55 и Э60, а для сварки легированных сталей повышенной прочности - 5 типов электродов: Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150. В технических документах электроды для сварки углеродистых и легированных сталей обозначают по ГОСТ 9466-75, например, УОНИИ-13/45-3,0-2. В указанном обозначении УОНИИ-13/45 - минимальное временное сопротивление (МПа), 3,0 - диаметр электродного стержня (мм), 2- группа электродов.

.3 Оборудование, инструменты, приспособления для электродуговой сварки

Оборудование для электродуговой сварки по принципу работы может быть разделено на: полуавтоматы для сварки в среде защитного газа; для сварки под слоем флюса по роду применяющегося тока; для ручной электродуговой сварки, работающие на постоянном или переменном токе. Источники питания характеризуются различными показателями, основными являются:

•внешняя характеристика источника питания;

•напряжение холостого хода;

•относительная продолжительность работы;

•относительная продолжительность включения в прерывистом режиме.

Источники сварочного тока классифицируются следующим образом:

·              по роду тока различают источники постоянного и переменного тока общепромышленного назначения;

·              по числу одновременно подключенных сварочных постов различают однопостовые и многопостовые источники тока;

Источники питания в зависимости от тока бывают:

•выпрямители

•сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы предназначены для преобразования сравнительно высокого напряжения электрической сети (220В или 380В) в более низкое напряжение вторичной электрической цепи для возбуждения и горения сварочной дуги. Различают сварочные трансформаторы однопостовые и многопостовые. Однопостовые трансформаторы предназначены для обеспечения сварочным током одного рабочего места и имеют соответствующие характеристики. Сварочные выпрямители представляют собой устройства, в которых при помощи полупроводниковых элементов переменный ток преобразуется в постоянный и которые используются для питания сварочной дуги.

Сварочный выпрямитель состоит из двух частей: понижающего трансформатора и выпрямительного блока. Кроме того, сварочные выпрямители обычно снабжены вентиляторам для воздушного охлаждения выпрямительного блока.

Для проведения сварочного процесса сварщику необходимы

•Держатель для электродов. Используются винтовые или зажимные держатели для электродов.

•Сварочная маска - средство индивидуальной защиты, используемое при выполнении определённых видов сварки, для защиты глаз, лица и шеи от ожогов, ультрафиолетового излучения, искр, инфракрасного света и высоких температур.

•Средство защиты органов дыхания - продукты сварочного процесса вредны для здоровья, сварщик должен защищать органы дыхания.

Для выполнения подготовительных операций сварщику необходимы:

•Стальная щетка - для чистки металла;

•Молоток - для отбивки шлака;

•Зубило - для того, чтобы вырубать дефектные участки шва;

•Костюм сварщика и рукавицы.

Инструменты сварщика

Сварочный щиток, электрододержатели, молоток, щетка металлическая

.4 Охрана труда и окружающей среды при выполнении электродуговой сварки

Перед началом работы электросварщики обязаны:

а) предъявить руководителю работ удостоверение о проверке знаний безопасных методов работ;

б) надеть каску, спецодежду, спецобувь установленного образца;

в) получить задание на выполнение работы у бригадира или руководителя.

После получения задания у бригадира или руководителя работ электросварщики обязаны:

а) подготовить необходимые средства индивидуальной защиты;

б) проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности;

в) подготовить инструмент, оборудование и технологическую оснастку;

г) в случае производства сварочных работ в закрытых помещениях или на территории действующего предприятия проверить выполнение требований пожаровзрывобезопасности и вентиляции в зоне работы.

Обнаруженные неисправности и нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ, а при невозможности сделать это электросварщики обязаны сообщить о них бригадиру или руководителю работ.

Электросварщики обязаны выполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:

а) место производства работ, а также нижерасположенные места должны быть освобождены от горючих материалов в радиусе не менее 5 м, а от взрывоопасных материалов и установок - 10 м;

б) при производстве электросварочных работ вне помещений (во время дождя или снегопада) над рабочим местом сварщика и местом нахождения сварочного аппарата должен быть установлен навес;

в) электросварочные работы на высоте должны выполняться с лесов или подмостей с ограждениями;

г) сварка должна осуществляться с применением двух проводов, один из которых присоединяется к электрододержателю, а другой (обратный) - к свариваемой детали;

е) сварочные провода должны прокладывать так, чтобы их не могли повредить машины и механизмы.

Свариваемые детали до начала сварки должны быть надежно закреплены. При резке элементов конструкций электросварщик обязан применять меры против случайного падения отрезаемых элементов. При работе в одном месте нескольких электросварщиков их рабочие места необходимо ограждать светонепроницаемыми щитами из несгораемого материала.

Запрещается одновременная работа электросварщика и газосварщика (газорезчика) внутри закрытой емкости или резервуара.

Во время перерывов в работе электросварщику запрещается оставлять на рабочем месте электрододержатель, находящийся под напряжением, сварочный аппарат необходимо отключать, а электрододержатель закреплять на специальной подставке или подвеске. Подключение и отключение сварочных аппаратов, а также их ремонт должны осуществляться специальным персоналом через индивидуальный рубильник.

При выполнении работ на действующих объектах с установленным режимом проведения огневых работ электросварщик обязан выполнять дополнительные требования инструкций, утвержденных Госгортехнадзором России.

.5 Характеристика нормативных документов, регламентирующих электродуговую сварку

При производстве работ по сварке соединений арматуры должны выполняться требования, предусмотренные главами СНиП по проектированию, производству работ и приемке сборных конструкций, а также главами СНиП по организации строительства и технике безопасности в строительстве.

Арматурную сталь и металлопрокат для изготовления сварных арматурных и закладных изделий следует применять в соответствии с ГОСТ 14098-91 <#"897742.files/image001.jpg">

Рисунок 1. Оконная решетка из стальной арматуры

.2 Технологический процесс сборки и сварки оконной решетки

Технологический процесс сборки и сварки оконной решетки сводится к нескольким операциям:

.        Подготовительные операции;

.        Сборочные операции;

.        Сварочные операции. К подготовительным операциям относится подготовка рабочего места, правка, разметка, резка деталей, зачистка кромок. При помощи рулетки измерялись необходимые размеры.

Резка проводилась углошлифовальной машиной. Отрезались необходимые составные части металлической конструкции.

Зачистку кромок проводилась механическим способом при помощи УШМ, использовался шлифовальный круг.

Сборка изделия была совмещена со сварочными операциями. Сборка осуществлялась при помощи прихваток, а сварка - с использованием угловых и стыковых швов в следующей последовательности:

.        На сварочном столе собиралась рама решетки. Пруты соединялись прихватками по 0,5 мм;

.        Затем проводился контроль углов и размеров при помощи угольника;

.        При помощи прихваток собирались вертикальные пруты, в соответствии с чертежом. Прихватки выполнялись по одной на каждую сторону прутка;

.        Прутки приваривались угловыми швами;

.        Проваривалась рама угловыми и стыковыми швами;

.        Собирались прихватками горизонтальные пруты, постоянно проверялись размеры;

.        Затем производилась чистка сварных швов при помощи УШМ и металлической щетки;

.        В заключении проводился внешний осмотр конструкции.

Рисунок 2. Угловой шов

Электрод удерживал под углом 75⁰. Угловыми сварочными швами выполнили сварку арматурных прутков. Шов выполнялся двухсторонний. Сила тока устанавливалась 120 А. Сварка выполнялась электродами диаметром 3 мм.

Электрод удерживался под углом 85-90⁰. Сварка арматурных прутков выполнялась тавровыми соединениями.

Рисунок 3. Тавровое соединение арматурного прута с плоским элементом.

.3 Используемые материалы для сборки и сварки оконной решетки

В процессе изготовления оконной решетки автором использовались материалы: стальная арматура, электроды.

Для изготовления оконной решетки использована арматура класса А-III , марка стали 25Г2С. Буква «А» обозначает, что арматура изготовлена из горячекатаной стали.

Физические свойства.

Плотность стали - (7,7 - 7,9)*103 кг/м3.

Удельный вес стали - (7,7 - 7,9) г/см3.

Удельная теплостойкость стали при 200с - 0,11 кал/град.

Температура плавления стали - 1300 - 14000с.

Удельная теплостойкость, плавления стали 49 кал/град.

Коэффициент теплопроводности стали - 39 ккал/м*час*град.

Коэффициент линейного расширения стали: (при температуре около 200с) сталь 3 (марка 20) - 11,9 (1/град).

2.4 Оборудование и инструменты для выполнения сборки и сварки оконной решетки

Сварку оконной решетки автор проводил сварочным аппаратом TelwinQuality 280 AC/DC, который предназначен для сварки методом ММА рутиловыми, щелочными, чугунными электродами и электродами из нержавеющей стали. Аппарат работает как с переменным, так и с постоянным током 230-400А, что делает его универсальным. При работе с переменным током диаметр используемых электродов достигает 5 мм - для глубоких и широких швов.

Сварочный ток максимальныйAC-230 / DC-160 А

Сварочный ток минимальныйAC-45 / DC-25 А

Напряжение холостого ходаAC-55 / DC-67 В

Диаметр электродной проволокиAC-1.6-5 / DC-1.6-4 мм

ПВ на максимальном токеAC-10 / DC-15 %

Максимальная мощность7.2 кВт

Напряжение220/380 В

Количество постов1

Габариты750x360x490 мм

Вес40 кг

Рисунок 4. Сварочный аппарат TelwinQuality 280 AC/D

Кроме сварочного аппарата использовалась угловая шлифовальная машина марки BOCHGWS 850  <#"897742.files/image005.jpg">

Рисунок 5. Угловая шлифовальная машина маркиBOCHGWS 850  <http://bosch.vseinstrumenti.ru/uglovaya_shlifmashina_bosch_gws_850_ce_0601378781.html>

Характеристика:

Мощность: 850 Вт

Диаметр диска: 125 мм

Число оборотов: 2800-11000 об/мин

Плавный пуск: есть

Поддержание постоянных оборотов под нагрузкой: есть

Вес: 1.9 кг

Кроме перечисленных аппаратов использовался угольник, металлическая щетка, рулетка, мел.

Рулетка, линейка - для измерения высоты, длины, ширины, диагонали.

Чертилка, мел - предназначены для отметки данной длины.

Уголок - для измерения точности углов и линий реза.

Щётка - для очистки деталей и сварных швов, от шлака, грязи, масла, ржавчина и т. д.

электродуговой сварка оконный решетка

2.5 Организация рабочего места, охрана труда

Рабочее место электросварщика называют сварочным постом. Он может быть стационарным или передвижным.

Рабочие кабины служат для защиты сварщиков от излучения дуги в постоянных местах сварки.

Согласно правилам охраны труда стены кабины лучше окрасить в светло-серый цвет. Такой тип окраски способствует лучшему поглощению ультрафиолетовых лучей. Кроме того, в кабине должно быть хорошее освещение и вентиляция.

Рабочий стол сварщика не должен превышать высоту 0,6-0,7 м. Материал столешницы - толстая листовая сталь. Фибровые маски и щитки защищают глаза и лицо сварщика от вредных излучений. Внутренняя сторона корпусов щитков и масок должна иметь матовую гладкую поверхность черного цвета. Защиту от излучений обеспечивают и темно-зеленые светофильтры (тип С). Сварочные кабели служат для подвода тока к электродержателю и, соответственно, к изделию от источника питания. Если длина кабеля превышает 30-40 м, то происходит значительное падение напряжения в сварочной цепи, что, естественно, плохо влияет на качество сварки. При силе тока дуги 200 А площадь сечения кабеля должна быть 40 мм2, 300 А - 70 мм2, 400 А - 120 мм2. На сварочном посту имеются комплекты сварщика. Они включают в себя следующие инструменты: электродержатель с запасными частями, соединительная муфта, клемма заземления, щетка-зубило, отвертка с диэлектрической ручкой, две диэлектрические ручки, плоскогубцы комбинированные, ключ гаечный разводной, клеймо сварщика, молоток, два защитных светофильтра, стекло покровное для щитка сварщика, отрезок кабеля марки РГД длиной 3 м.

.6 Экономическая часть

Для сварки оконной решетки были закуплены, стальная арматура, электроды, затрачена электрическая энергия. После окончания работ были произведены экономические расчеты:

)Рассчитана стоимость стальной арматуры:

Израсходовано арматуры - 6,2 м. Вес 1 пм =820г. Цена за килограмм - 21 руб. 6,2*0,82*21=106,7 руб.

)Вычислена стоимость затраченной электроэнергии:

A=UхYхТд 220*110*4=401,28

)Рассчитана стоимость, затраченных электродов:

Израсходовано 0,5 кг. Электродов на сумму 240 руб.

)Вычислена общая стоимость изделия:

,7+401,28+240=748 рублей

Стоимость оконной решетки составила без учета стоимости работы:748 рублей.

Таким образом, в процессе работы была изготовлена оконная решетка:

.        Сварка оконной решетки проводилась при помощи ручной электродуговой сварки;

.        Сварка оконной решетки производилась из стальной арматуры (Марка стали 25Г2С);

.        Сварка проводилась сварочным аппаратом марки TelwinQuality 280 AC/DC;

.        Рабочее место было организовано как сварочный пост для ручной электродуговой сварки;

.        Экономические затраты, без учета стоимости работы, составили -748 рублей.

Заключение

Достаточно доступное по цене изделие металлопроката используется для изготовления различных конструкций. Решетчатые конструкции - одна из областей применения арматуры. Укрепление окон - стало необходимостью в последние десятилетия и оконные решетки из арматуры заняли свою нишу в использовании арматуры.

Работая над изготовлением оконной решетки, автор участвовал в сборочных и сварочных работах со стальными арматурными прутками и аппаратом для ручной дуговой сварки.

Цель письменной экзаменационной работы «Технология сборки и сварки оконной решетки» была достигнута. Составлен алгоритм сборки и сварки оконной решетки. Для этого были решены следующие задачи: представлен анализ сварной конструкции, подлежащей изготовлению, разработаны требования, предъявляемые к сварной конструкции: материал, вид сварки, способы контроля изделия, его сварочных швов, разработан технологический процесс сборки и сварки оконной решетки, представлен расчет расхода материалов, разработаны мероприятия по технике безопасности при изготовлении оконной решетки.

В процессе работы было проработано понятие электродуговой сварки и её характеристик, исследованы условия формирования различных видов сварных швов, исследован вопрос относительно функционального назначения разных видов арматуры.

Автор считает ценным, что в ходе работы были приобретены умения проявлять самостоятельность в принятии решения, инициативу, приобретены навыки планирования, организации производства и труда, закреплены и углублены знания, полученные в процессе обучения. Также получила развитие информационная компетенция автора, что выразилось в умении работать со специальной литературой и Интернет-источниками. Работая над проектом, автор узнал много интересного о сварке арматуры, научился производить экономические расчеты, подбирать способ и режим сварки, сварочные материалы.

В результате работы была изготовлена оконная решетка. Для работы была использована стальная арматура. Сварка проводилась на сварочном аппарате для электродуговой сварки.

Список литературы

Основные источники:

1.      Акулов А.И. Сварка в машиностроении. Т. М. : «Машиностроение» 2008.

.        Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка. М.: «Академия» 2008.

.        Зорин Ю.Н. Сварка в машиностроении. Т.2 М.: «Машиностроение» 2007.

.        Овчинников В.В. Электросварщик ручной дуговой сварка (сварка покрытыми электродами): учеб. Пособие/В.В.Овчинников.- 3-е изд., стер.-М.: Изд. Центр «Академия», 2010- 64с.- (Сварщик).

.        Патон Б.Е. Машиностроение. М.: «Машиностроение» 2009

.        Рукосуев А.П. Материаловедение. Красноярск 2003

.        ХрамцеваН. В. Металлы и сварка М.: «Академия» 2008

.        Чебан В.А. Сварочные работы Ростов/нД: Феникс, 2009

Интернет-ресурсы:

1.      www. wikipedia.org;

2.      www.svarkov.ru <http://www.svarkov.ru/>;

.        www.websvarka.ru <http://www.websvarka.ru/>;

4.      www.acule.ru;

5.      nechtoportal.ru/vse-obo-vsem/dolgiy;

.        www/ permmetcom. Ru;

7.      www/perecrestok.ru;

.        www/ permmetcom.ru.