1. Требования к сварным соединениям.

К сварным соединениям предъявляют следующие общие требова­ния: металл шва должен быть равнопрочным основному металлу, конструкция соединения должна быть технологичной; швы не следует располагать в наиболее нагруженных местах и сечениях, а также в зонах с максимальной концентрацией напряжений; форма и раз­меры швов должны соответствовать ГОСТу или чертежу; нельзя допускать скученности швов; нужно стремиться чтобы соединение имело плавный переход от основного металла к металлу шва, а также от одного сечения к другому. Кроме общих требований к сварным соединениям предъявляют дополнительные требования (на­пример, коррозионной стойкости и др.).

2. Классификация сварных соединений.

Конструктивные элементы свар­ных соединений в зависимости от способа сварки должны соот­ветствовать ГОСТ 5264 — 69 «Швы сварных соединений. Ручная дуго­вая сварка»; ГОСТ 8713 — 70 «Швы сварных соединений. Автоматиче­ская и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы»; ГОСТ 14771—76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» и другим стандартам. Для способов свар­ки, не предусмотренных ГОСТами, конструкции соединений должны быть показаны на чертежах или оговорены в технических условиях. В производстве сварных конструкций применяют следующие ти­пы сварных соединений.

Соединение встык (рис. 28, а) является наиболее распространен­ным типом соединения. Соединение имеет высокую прочность при статических и динамических нагрузках. Его рационально применять для соединения листового металла, а также при стыковании угол­ковых профилей, швеллеров и двутавровых балок.

Соединение в тавр (рис. 28, б и в) применяют при производстве балок, стоек, колонн, каркасов зданий и других пространственных конструкций. Тавровые соединения могут свариваться без подготовки и с подготовкой кромок. В соединениях без подготовки кромок возможен непровар корня шва. Поэтому такие соединения плохо работают при переменных и ударных нагрузках. Односторонний и двусторонний скосы кромок обеспечивают полный провар соеди­няемых элементов. Эти соединения имеют хорошую прочность при любых нагрузках. При выборе формы разделки кромок следует руко­водствоваться положениями, изложенными выше.

Соединение внахлестку применяют при сварке листовых кон­струкций, разного рода обшивок, строительных и крановых ферм и т. п. Такие соединения менее прочны по сравнению со стыковыми при переменных и ударных нагрузках, неэкономичны, так как на­личие перекрытия приводит к перерасходу основного металла. До­стоинством нахлесточных соединений является сравнительно простая подготовка и сборка под сварку. Соединения внахлестку осуществляют при помощи угловых швов. В зависимости от расположе­ния швов по отношению к действующему усилию угловые швы могут быть лобовыми (рис. 28,г), если они расположены перпендикулярно к направлению усилия, и фланговыми (рис. 28, д), когда швы рас­положены параллельно направлению усилия. Напряжения по длине фланговых швов распределяются неравномерно: крайние участки швов более загружены. Поэтому при проектировании соединений с фланговыми швами длину шва принимают равней не более 50 катетам.

Рис. 28. Типы сварных соединений: а — встык; б — в тавр без подготовки кромок под сварку; в — втавр с под­готовкой кромок под сварку; г — внахлестку с лобовыми швами; д — внахлестку с фланговыми швами; е - угловое; ж - точечное односрезное соединение внахлестку; з — элек­трозаклепочное; и — прорезное с ло­бовым и фланговыми швами

Угловые соединения (рис. 28, е), как правило, применяют в ка­честве связующих элементов, их обычно не рассчитывают.

Точечные соединения, выполненные контактной точечной сваркой, применяют большей частью в листовых изделиях толщиной до 20 мм. Точечную сварку широко применяют в серийном и массовом про­изводстве автомобилей, вагонов, самолетов и других изделий и ма­шин; в конструкциях из углеродистых, легированных сталей и цвет­ных металлов. Помимо листовых изделий с помощью точечной сварки можно сваривать арматурные стержни железобетонных конст­рукций. Листовые точечные соединения могут быть двух основных типов: внахлестку и с накладками. Последние выполняют с одной или двумя накладками. В зависимости от расположения точек со­единения бывают однорядные и многорядные. Число рядов опреде­ляют расчетом. Диаметр точек d (мм) назначают в зависимости от толщины соединяемых листов s:

при s ≤ 3 мм d = 1,2s + 4,

при s > 3 мм d = 1,5s + 5.

Конструкция точечного соединения (рис. 28,ж) определяется шагом t = 3d, расстоянием от центра точки до края листа в направлении действия силы t₁ = 2d, расстоянием от центра точки до края листа в направлении, перпендикулярном к действию силы t₂ = l,5d, рас­стоянием между точками Ь.

Электрозаклепочные соединения (рис. 28, з) можно выполнять вна­хлестку, в тавр и стыковыми. Эти соединения могут быть с пробивкой отверстий в верхнем листе или же без пробивки. При толщине верхнего листа до 3 мм целесообразно сваривать без пробивки отверстий.

Прорезные соединения (рис. 28, и) применяют в том случае, когда основных сварных швов недостаточно для передачи действующих усилий.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПАЙКЕ. ПРИПОИ И ФЛЮСЫ

Общие сведения. Пайка - это процесс получения неразъемного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва.

Пайку широко применяют в разных отраслях промышленности. В машиностроении ее используют при изготовлении лопаток и дисков турбин, трубопроводов, радиаторов, ребер двигателей воздушного охлаждения, рам велосипедов, сосудов промышленного назначения, газовой аппаратуры и т. д. В электропромышленности и приборостро­ении пайка является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей. Ее применяют при изготовлении электро- и радио­аппаратуры телевизоров, деталей электромашин, плавких предохрани­телей и т. д.

К преимуществам пайки относятся: незначительный нагрев соеди­няемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства метал­ла; чистота соединения, не требующая в большинстве случаев после­дующей обработки; сохранение размеров и форм детали; прочность соединения.

Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.

Виды паяных швов. В зависимости от предъявля­емых к спаиваемым изделиям требований паяные швы разделяют на три группы:

-прочные, обладающие определенной механической прочностью, но не обязательно герметичностью;

-плотные — сплошные герметичные швы, не допускающие про­никновения какого-либо вещества;

-плотнопрочные, обладающие и прочностью, и герметич­ностью.

Соединяемые детали должны хорошо подгоняться одна к другой.

Пайка металлов — это процесс соединения частей изделия введением между ними расплавленного промежуточного металла — припоя с температурой плавления более низкой, чем у соединяемых металлов. Припой в жидком виде заполняет зазор между соединяемыми поверхностями под действием капиллярных сил, а затем кристаллизуется и прочно соединяется с основным металлом. Основной металл при пайке не плавится, а только подогревается.

Источниками теплоты при пайке являются электронагрев, индукционный нагрев, газовое пламя, паяльник. При пайке припой нагревается на 30—60°С выше температуры его плавления, а основной металл изделия нагревается почти до температуры плавления припоя, чтобы обеспечить хорошую смачиваемость поверхностей припоя и капиллярность.

Капиллярность — совокупность явлений, обусловленных силами взаимодействия между жидкими и твердыми телами на их общей границе, при которой припой засасывается в очень малые объемы, зазоры под действием капиллярных сил. Паяные конструкции широко применяются в технике при производстве всех систем летательных аппаратов, в электротехнике и других отраслях промышленности. Для пайки чаще всего применяются нахлесточные соединения. Достоинство пайки — практическое отсутствие коробления и равнопрочность изделий.

По ГОСТ 17325-79 различают два основных вида пайки:

1) высокотемпературную; 2) низкотемпературную.

При высокотемпературной пайке температура плавления припоев выше 550 ^оС, а при низкотемпературной — ниже 550 ^оС. В качестве высокотемпературных припоев используются медь, цинк, серебро, никель. В низкотемпературных припоях основой являются свинец, олово, сурьма. Существует определенная маркировка припоев, например ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, где цифра указывает процентное содержание олова, а остальное — почти все свинец. Для легких сплавов припой группы ПОС неприемлем, так как большое содержание свинца вызывает сильную коррозию.

Все припои для высокотемпературной пайки можно разделить на медные, медно-цинковые, серебряные, медно-фтористые. Температура плавления этих припоев от 720 до 980 ^оС. Серебряные припои имеют температуру плавления 720—870°С в зависимости от марки. У медно-фтористых припоев температура до 980 ^оС. При пайке мягкими припоями применяют флюсы: хлористый цинк, нашатырь, а когда от соединения требуется электропроводность, в качестве флюса используют канифоль, иногда даже в растворе анилинового спирта.

Вопросы для самопроверки:

1. Как классифицируют источники питания по роду тока?

2. Что называется внешней характеристикой источника питания?

3. Какие способы регулирования сварочного тока применяются в источниках питания сварочной дуги?

4. В чем сущность автоматического саморегулирования дуги при сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки?

5. Какое напряжение холостого хода источников питания и почему?

6. Какая внешняя характеристика источника питания считается крутопадающей?

7. Какой сварочный ток считается номинальным?

8. Как устроен генератор с независимой обмоткой возбуждения и с самовозбуждением?

9. Как регулируется сила сварочного тока в сварочных генераторах?

10. Как регулируется сила сварочного тока в сварочных выпрямителях?

11. Какая внешняя характеристика источника питания сварочной дуги необходима при ручной дуговой сварке, сварке под слоем флюса, сварке в среде защитных газов и почему?

12. Требования к элементам, вводимым в состав электродного покрытия, для стабилизации дуги.

13. Влияние элементов, используемых для покрытия электродов, на стабильность горения сварочной дуги.

14. В чем преимущество сварки в защитных газах неплавящимся электродом по сравнению с другими способами сварки?

15. Что входит в состав поста для сварки неплавящимся электродом в защитных газах?

16. Объясните устройство сварочной горелки.

17. Назовите основные параметры режима сварки.

18. Что означает «прямая» и «обратная» полярность при сварке?

19. Опишите процесс импульсно-дуговой сварки.

20. Какие преимущества выгодно отличают сварку под флюсом от других способов сварки?

21. Какими основными параметрами характеризуется режим автоматической сварки под флюсом?

22. Какой род тока применяют при сварке под флюсом и в каких случаях?

23. В чем сущность процесса электрической контактной сварки?

24. Назовите основные способы контактной сварки?

25. Что является основными параметрами режима точечной сварки?

26. Как связано сопротивление проводников с тепловым действием электрического тока?

Литература:

1. Блинов А. Н., Ляпин К. В. Организация и производство сварочно-монтажных работ: Учебник 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.

2. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 542 с.89-141

3. Иваней А.А. Электронный конспект лекций.

4. Малышев Б.Д. Электросварщик. – Изд. 2.- М.: Стройиздат, 1986.

5. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов/ Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др.; Под ред. Г.П. Фетисова – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк. 2006. – 862с.

6. Сварка в машиностроении: Справочник / Под. ред. Н. А. Ольшанского. Т.1. М.: Машиностроение, 1987, 504 с.

7. Солнцев, Ю. П. Металловедение и технология металлов: учебник для вузов/ Ю. П. Солнцев, В. А. Веселов, В. П. Демянцевич и др. – М.: Металлургия, 1988, 512 с.

8. Справочник сварщика / Под. ред. В. В. Степанова. – 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1982. – 560 с., ил. (Серия справочников для рабочих).

9. Технология металлов и материаловедение: Учебник для вузов и техникумов /Под ред. Л.Ф. Усовой – Производственное издание. М.: Металлургия, 1987. – с.106-123;

10. Шоршоров, М. Х. Сварка титана и его сплавов. М.: Машгиз, 1959, 136 с.

Форма отчета

Практическая работа №5.

«Изучение технологии сварочного производства и пайки металлов»

1. По таблице заданий найти свой вариант.

2. Изучить теоретические сведения о сварочном производстве и пайке металлов.

3. Подобрать в соответствии с заданием способ сварки или пайки соединения.

4. Описать выбранную технологию, оборудование и режимы сварки или пайки.

Таблица заданий.

№ варианта	Вид материала	Толщина материала, мм	Тип сварного соединения	Шов по положению в прост­ранстве
1	МЛ3	1	стыко­вой	нижний
2	АЛ2	2	на­хлесточный	вертикальный
3	БрОЦСН3-7-5-1	3	тав­ровый	по­толочный
4	30ХГС	4	угловой	нижний
5	14Г2АФ	5	прорезной	вертикальный
6	ЛК 80-3Л	6	тав­ровый	по­толочный
7	ВЧ 1200-4	7	на­хлесточный	нижний
8	Д18	8	прорезной	вертикальный
9	08Х13	9	угловой	по­толочный
10	ВЧ 450-5	10	стыко­вой	нижний
11	ЛА67-2,5	1	прорезной	вертикальный
12	25Н25М4Г1	2	тав­ровый	по­толочный
13	БрОЦС3-12-5	3	на­хлесточный	нижний
14	12Х1МФ	4	прорезной	вертикальный
15	КЧ 370-12	5	угловой	по­толочный
16	МЛ2	6	стыко­вой	нижний
17	12Х18Н10Т	7	угловой	вертикальный
18	30ХГСН2А	8	стыко­вой	по­толочный
19	Д1	9	прорезной	нижний
20	ВЧ 600-2	10	тав­ровый	вертикальный
21	АЛ4	1	на­хлесточный	по­толочный
22	60С2Н2А	2	прорезной	нижний
23	Д16	3	угловой	вертикальный
24	40Х13	4	стыко­вой	по­толочный
25	БрОФ6,5-0,15	5	на­хлесточный	по­толочный

Практическая работа № 6

«Изучение способов производства строительных материалов»

Цель работы - Изучить способы производства строительных материалов.

Задачи:

11. Изучить теоретические сведения о строительных материалах и их основные свойства.

12. Дать краткое описание способа получения материала, его основные свойства, области применения.

Краткие теоретические сведения

Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства

Строительные материалы — это природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий и сооружений определяют разнообразные требования к строительным материалам и их обширную номенклатуру.

Из всего разнообразия присущих каждому предмету или материалу свойств для оценки выбирают только те, которые определяют пригодность продукции при использовании по прямому назначению. Например, для бетона важны такие свойства, как прочность, плотность, долговечность, водонепроницаемость, теплопроводность. Некоторые другие характеристики, в частности цвет, для конструкционных бетонов не имеют никакого значения. Для отделочных же материалов цвет — это одно из главных свойств, а теплопроводность — второстепенное.

Поэтому, чтобы рационально использовать строительные материалы, необходимо знать их свойства, способы получения, правила хранения и транспортирования, а также условия их работы в конструкциях и сооружениях.