Описание технологического процесса дуговой сварки стыкового соединения из алюминия марки АД1, толщиной 6мм, длиной 200мм

Министерство  образования и науки Челябинской области ГБОУ СПО (ССУЗ) «Саткинский политехнический техникум имени А.К.Савина»   пояснительная записка к курсовому проекту КП.150415.01.13.ПЗ   МДК. 01.01. Технология сварочных работ  и                           МДК.01.02. Основное оборудование для производства сварных конструкции   Тема проекта: Описание технологического процесса дуговой сварки стыкового соединения из алюминия марки АД1, толщиной 6мм, длиной 200мм                                                             Руководитель, преподаватель    _____________Мартынец Е.Д.       «___»__________________2014                                                           Выполнил студент группы 341   ________________Злобин Д.А.       «___»__________________2014   Работа защищена с оценкой  __________________________                                                                                         (прописью и цифрой)   «___»__________________2014   2014

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект студенту

Злобину Дмитрию Александровичу

Группа 341

 

 

Тема проекта: Описание технологического процесса дуговой сварки стыкового соединения из алюминия марки АД1, толщиной 6мм, длиной 200мм

Дисциплины: МДК. 01.01. Технология сварочных работ, МДК.01.02. Основное оборудование для производства сварных конструкций

Теоретическая часть проекта: Перечень вопросов подлежащих разработке:                                             

1.Введедние

            2. Характеристика и область применения алюминия марки АД1

            3. Выбор сварочных материалов

4. Выбор сварочного оборудования

5. Технология электрошлаковой сварки магниевого сплава МА5

6. Мероприятия по технике безопасности при электрошлаковой сварке  магниевого сплава марки МА4

7. Экономическая часть

 

Графическая часть проекта: 1 лист формата А1:  Аппарат для электрошлаковой сварки АД-381Ш

 

 

 

Срок сдачи работы студентом  29 марта 2014г.

 

 

Руководитель работы (проекта) _____________________/Мартынец Е.Д./

 

 

 

Студент ______________________________/Злобин Д.А./                                 

 

 

 

 

Содержание

Введение

1. Характеристика и область применения алюминия марки АД1

2.Выбор сварочных  материалов

2.1. Выбор сварочной проволоки

2.2. Выбор защитного газа

3. Выбор сварочного оборудования

3.1. Выбор сварочного полуавтомата  для сварки алюминия марки АД1

3.2. Выбор  источника питания  для полуавтоматической  сварки  алюминия

3.3.Основные инструменты  и принадлежности  при полуавтоматической  сварке алюминия марки АД1

4. Технология полуавтоматической  сварки в аргоне алюминия марки  АД1

4.1. Трудности при сварке  алюминия

4.2 Выбор   режима полуавтоматической  сварки в аргоне алюминия марки  АД1 толщиной 6мм

4.3. Описание технологии  полуавтоматической сварки в  аргоне алюминия марки АД1 толщиной 6мм и длиной 200мм

5.  Мероприятия по технике безопасности и охране труда при полуавтоматической сварки неплавящимся электродом в среде аргона

5.1 защита от излучения  электрической дуги

5.2 Защита от поражения  электрическим током

5.3 Защита от газов и  испарений

 Используемая литература

 

 

 

 

Введение

 

В 1986 году отмечалось столетие производства алюминия. В 1886 году, ровно сто лет назад, одновременно в разных странах, независимо и даже не подозревая, друг о друге     — Эру из Франции и Холл из США подали заявки в бюро патентов на  производство алюминия электрохимическим способом. Именно это изобретение послужило рождением алюминиевой металлургии. Поэтому 1886 год считается годом его изобретения, хотя первый алюминий был изобретен еще в 1825 году Эрстедом, а уже с 1854 года начался промышленный выпуск его во Франции. Но химический способ его получения имел очень высокую себестоимость и сложный процесс, поэтому оказался не перспективен. Ведь за 35 лет, используя этот метод, было получено всего 200 тон промышленного алюминия.

С 1886 года производство промышленного алюминия постоянно увеличивалось, а после окончания войны оно начало набирать обороты. Алюминий среди всех цветных металлов занимает лидирующее место по объемы производства, а также применения, которое не уступает никому, за исключением стали. Производство алюминия растет большими темпами, опережая другие металлы. На сегодняшний день выпуск алюминия во всем мире превышает 20 миллион тонн в год. Впервые алюминий стал применяться в строительстве спустя десять лет после изобретения электрохимического способа его получения. Одним из первых зафиксированных объектов строительства с его применением считается Римская церковь — Сан-Джиакино, его купол, сооруженный в 1897 году, состоит из алюминиевых листов. История умалчивает, по каким именно причинам использовали алюминий, а не привычные материалы для кровли: цинковые, медные или свинцовые. Например, в Канаде примерно в этом же году были изготовлены из алюминия декоративные карнизы, которые установили в жилых домах. Аналогичных случаев того времени известно не мало, но почему-то в печати о них сведений не сообщалось. Скорее всего, мы не узнали бы сегодня и об этих упомянутых конструкциях, если бы не было случайно обнаружено в 50-х годах прошлого века во время ремонта, что алюминиевая кровля, прослужившая более полувека, оказалась в хорошем состоянии просто прекрасно сохранилась. Однако, в сороковых годах прошлого века алюминий не применялся в строительстве, так как им безраздельно завладела авиация. Поэтому зачастую даже в настоящее время алюминий продолжают называть — «крылатым металлом». Хотя еще задолго до первых алюминиевых самолетов были возведены различные строительные конструкции из этого металла. После окончания войны в строительстве стали массово использовать алюминий. Если сравнить его по объему применения в строительстве с другими металлами, то он уступает только стальным конструкциям, но по некоторым видам конструкций, а также изделий он превзошел сталь и многие другие материалы, в некоторых случаях в несколько раз. Например, к концу 70-х годов прошлого века в Японии — 98-99%  всех изготавливаемых окон производится именно из алюминия. В США используют в 50 раз больше алюминиевых окон, чем стальных, вентилируемые алюминиевые фасады применяют в 5-6 раз чаще, а также в качестве обшивки стен его используют в 5 раз чаще, чем сталь. 
В Советском Союзе начали применять алюминиевые конструкции около 50 лет назад. В 1957 году впервые в нашей стране был создан специализированный отдел, который на экспериментальной базе занялся разработкой алюминиевых конструкций. Начиная с 1957 года по 1969 год, считаются годами интенсивных поисков рационального использования алюминия, его исследований, а также проведение экспериментального проектирования. 
Объем применения алюминия для изготовления различных конструкций был незначительный. Но, несмотря на это, созданные разнообразные конструкции в 60-х годах послужили хорошим толчком для развития в нашей стране промышленности алюминиевых конструкций. Вот некоторые конструкции, которые были созданы в Советском Союзе за 60-е годы: Московский дворец съездов, Останкинская телевизионная башня, комплекс зданий в Москве — Всесоюзного института по разработке легких сплавов и др. 
В стоимости алюминия наблюдаются интересные перемены. Например, в 1925 алюминий стоил дороже железа в 1500 раз, на сегодняшний день — его стоимость превышает цену железа лишь втрое. Хотя сегодня алюминий и дороже углеродистой стали, но зато значительно дешевле нержавеющей. Если сделать расчет стоимости стальных изделий и алюминиевых, учитывая при этом их массу и коррозийную устойчивость, то в наши дни оказывается намного выгоднее использовать алюминий, а не сталь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика и область применения алюминия марки АД1

Алюминий - химический элемент третьей группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева (порядковый номер 13, атомный вес 26,9815). Элементарная кристаллическая решетка алюминия – куб с центрированными гранями.

В зависимости от содержания примесей алюминий подразделяют на:

-технический (от 99,85 до 99,0% Al),

-высокой чистоты  (от 99,95 до 99,995% Al)

-особой чистоты (не менее 99,999% Al).

Температура плавления алюминия высокой чистоты (99,996%) 660°С, технического алюминия (99,5%) – 658°С.

Скрытая теплота плавления алюминия 408,37 Дж/г.

Температура кипения 2270...2500°С, скрытая теплота испарения алюминия 8816...9644 Дж/г.

Плотность отожженного алюминия (99,40...99,75 % Al) при 20°С Дж/г⋅град. 2,703...2,706 г/см3.

Предел прочности отожженного технического алюминия 80...110 МПа, нагартованного – 150...250 МПа.

Предел текучести 50...80 МПа и 120...240 МПа соответственно.

Относительное удлинение отожженного алюминия 32 – 40%, нагартованного – 4...8%.

Модуль упругости при нормальной температуре (6,65...7,30)⋅104 МПа.

Алюминий обладает большим сродством к кислороду и восстанавливает  большинство металлов из их окислов. На воздухе алюминий покрывается токисной пленкой, которая защищает его от дальнейшего окисления и взаимодействия с окружающей средой.  Наличие этой пленки обеспечивает сравнительно высокую коррозионную стойкость алюминия в ряде сред: во влажной атмосфере, в концентрированной азотной кислоте, во многих органических кислотах. Однако любое нарушение сплошностиокисной пленки вызывает появление очагов коррозии. Алюминий растворяется при нагреве в щелочах, в разведенных азотной и серной кислотах.

Применение чистого алюминия для изготовления сварных конструкций ограничено вследствие его низкой прочности. В отдельных случаях его используют в химическом машиностроении, в изделиях для пищевой, электротехнической промышленности. Для сварных конструкций используют различные полуфабрикаты из алюминиевых сплавов (листы, полосы, плиты, трубы, прокат различных профилей).

Для изготовления сварных конструкций разработаны свариваемые

сплавы: АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АД33, АД35.

Расшифровка сплава АД1: 

А – Алюминий

Д - Дюралюмин

Цифра - Порядковый номер

Сплав АД1 - это алюминий технической чистоты, содержащий до 0,7% примесей, главные из которых - Fe и Si .

Примеси Fe и Si ., а так же некоторых других металлов несколько повышают прочностные характеристики, но значительно снижают показатели пластичности и электропроводность сплава.

Технический Аl имеет высокую химическую стойкость в ряде сред, превосходя другие металлы. Высокая химическая стойкость алюминия объясняется на его поверхности тонкой, но достаточно плотной окисной пленки.

Коррозионная стойкость алюминия тем выше, чем меньше содержание примесей (особенно Fe и Si .). Практически не снижают коррозионной стойкости лишь магний и марганец. Полуфабрикаты из сплава АД1 поставляются в отожженном и горячепрессованном состоянии. Однако независимо от состояния поставки заключительной операцией обработки прессованных профилей является правка растяжением, а также на роликоправильных машинах. При правке несколько повышаются прочностные свойства и интенсивно снижаются показатели пластичности.

Применяется для изготовления полуфабрикатов (листов, лент, полос, плит, профилей, панелей, прутков, труб, проволоки, штамповок, и поковок) методом горячей или холодной деформации, а также слитков и слябов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Выбор сварочных  материалов

2.1. Выбор сварочной  проволоки

Для получения сварных швов заданных геометрических размеров и требуемых свойств при сварке неплавящимся электродом в большинстве случаев используют как присадочный материал сварочную проволоку по ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов». СВ-97, СВ-А85, СВ-АМц.

 Перед сваркой с  поверхности сварочной проволоки  необходимо удалить консервационную смазку. Обезжиривают проволоку бензином типа «Калоша», уайт-спиритом и органическими растворителями. Для удаления окисной пленки необходима химическая обработка. Наиболее распространена следующая технология химической обработки:

-  травление в 5%-ном  растворе каустической соды NaOH при температуре 60...65 °С в течение 2...3 минут;

-  промывка в горячей (45...50°С) воде, затем в холодной  проточной воде;

-  осветление в 15...30%-ном  растворе азотной кислоты HNO3 при  температуре 60...65°С в течение 2...3 минут;

-  промывка в горячей (45...50°С) воде, затем в холодной проточной воде;

- сушка при температуре 60...70ºС до полного удаления влаги. Обработанную проволоку хранят в герметичной таре. Срок хранения ее не должен превышать установленного (как правило, не более 12 часов). Целесообразнее обрабатывать количество проволоки в пределах объема выполняемой работы или сменной потребности. Обработанную провололку во избежание загрязнений поверхности разрешено брать только в чистых перчатках или рукавицах.

 

2.2. Выбор защитного газа

Аргон (лат. Argon), Ar, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, относится к инертным газам; атомный номер 18, атомная масса 39,948. При обычных условиях Аргон - газ без цвета, запаха и вкуса. К открытию Аргона привело обнаруженное в 1892 году Дж. Рэлеем превышение на 0,0016 г/л (при 0°С и 101325 Н/м2) плотности азота из воздуха по сравнению с плотностью азота, полученного из его соединений. В 1894 Рэлей и У. Рамзай выделили из азота воздуха газ, обладающий химические инертностью (греч. argos - бездеятельный) . После открытия других инертных газов они были объединены в отдельную нулевую группу периодической системы; теперь общепринято рассматривать их как главную подгруппу VIII группы. 

Аргон выпускается по ГОСТ 10157 - 62 Аргон газообразный чистый трех марок: А, Б и В. Аргон марки А чистотой 99 99 % предназначен для сварки активных и редких металлов ( титана, циркония, ниобия) и сплавов на их основе, а также для сварки наиболее ответственных конструкций из других материалов. Аргон марки Б чистотой 99 96 % предназначен для сварки сплавов на основе алюминия и магния. Аргон марки В чистотой 99 90 % предназначен для сварки нержавеющих и других высоколегированных сталей, а также изделий из чистого алюминия. 

В промышленности Аргон получают в процессе разделения воздуха при глубоком охлаждении. Возможно получение Аргона из продувочных газов колонн синтеза аммиака. Отделять Аргон от других инертных газов лучше всего газохроматографическими методами. Аргон широко используется при термической обработке легко окисляющихся металлов. В защитной атмосфере из Аргона проводят, например, сварку и резку различных редких и цветных металлов, плавку Ti, W, Zr и т. д. В атмосфере Аргона выращивают кристаллы полупроводниковых материалов. Аргоном заполняют электрические лампочки (Аргон снижает скорость испарения вольфрама и позволяет увеличить светоотдачу). Аргоновые трубки применяют для рекламы (сине-голубое свечение). На определении отношения 40Аr:40К основан один из методов определения возраста минералов. Радиоактивный Аргон иногда применяют для контроля вентиляционных систем.

 

3. Выбор сварочного  оборудования

3.1. Выбор сварочного  полуавтомата для сварки алюминия марки АД1

Для изготовления сварных конструкций  из алюминия используют все известные способы механизированной и ручной дуговой сварки: с использованием флюсов – механизированная сварка по флюсу, под флюсом, ручная дуговая сварка покрытым металлическим электродом; в защитных газах – неплавящимся и плавящимся электродом, сварка свободной и сжатой дугой. При выборе способа сварки учитывают требования к сварнымсоединениям, к внешнему виду сварного шва, допустимые деформации, производительность, универсальность способа, условия выполнения сварочных работ.