Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Другое / Конспекты / Методическая разработка урока теоретического обучения специальности "Электрогазосварщик"

Методическая разработка урока теоретического обучения специальности "Электрогазосварщик"



57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


  • Другое

Поделитесь материалом с коллегами:

«Утверждаю»

Зам.директор по УР _________Сулейменова З.С.


План урока


Предмет: Спец.технология Дата: «___»_____20___ год Преподователь: Оразымбетова А.У.


Тема урока: «Напряжения и деформации в сварных швах»


ТИП УРОКА:

урок обобщения и систематизации знаний

ЦЕЛИ:

дидактическая – обобщить знания о напряжениях и деформациях в сварных швах и способах их уменьшения, закрепить умения выполнять расчет на прочность сварных швов;


развивающая – развить умения студентов осуществлять информационный поиск, совершенствование умения работать с технической литературой, умения выделять и обобщать главное в большом объеме информации, умения анализировать, делать выводы;


воспитательная – продолжить формирование представлений о связи дисциплины «Техническая механика» с выбранной специальностью и с другими дисциплинами профессионального цикла, развитие интереса к избранной специальности, формирование умения работать в группе;


методическая – совершенствование методики деятельностного подхода в обучении при проведении уроков обобщения и систематизации знаний

МЕЖПРЕДМЕТНАЯ СВЯЗЬ:

спецтехнология

физика

черчение

математика

информатика

материаловедение

КМО:

натуральные образцы: сварные соединения, опорный конспект,

компьютерные презентации, карточки 3 цветов.


ХОД УРОКА

I. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП – 2 мин.

Проверка готовности студентов к уроку

II. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ РАНЕЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ.

Обобщение материала

- Экспресс-опрос

- Просмотр видеоролика

- Заполнение опорного конспекта


Новая тема:

Информация преподавателя

Цели нашего урока, вспомнить типы сварных соединений и швов, виды сварочных напряжений и деформаций, рассмотреть способы предупреждения и уменьшения сварочных напряжений и деформаций и научиться рассчитывать на прочность сварные швы.

Сварной шов – это закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находится в расплавленном состоянии. Сварное соединение – ограниченный участок конструкции, содержащий один или несколько сварных швов.

В зависимости от формы сечения сварные швы могут быть стыковыми, угловыми, прорезными.

Сварные швы классифицируют по следующим признакам:

- по назначению — прочные (обеспечивают передачу нагрузки с одного элемента на другой); прочно-плотные (обеспечивают передачу нагрузки герметичность соединения — непроницаемость для жидкостей и газов);

- по расположению сварного шва в пространстве — нижнее; вертикальное, горизонтальное; потолочное. При всех прочих равных условиях нижний шов самый прочный, потолочный — наименее прочный.

В зависимости от характера сопряжения свариваемых деталей различают следующие виды сварных соединений стыковые соединения, угловые соединения, тавровые соединения, нахлесточные соединения, торцовые соединения.

Стыковым соединением называется сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями и размещенных на одной поверхности или в одной плоскости. Угловым соединением называется сварное соединение двух элементов, размещенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев. Тавровым соединением называется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности другого элемента. Нахлесточным соединением называется сварное соединение параллельно размещенных и частично перекрывающихся элементов. Торцовым соединением называется такое сварное соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу.

По своей прочности нахлесточные соединения уступают стыковым. Их применяют, когда по конструктивным соображениям стыковые швы применить невозможно. Соединения с накладками применяют, когда сварные швы не обеспечивают необходимой равнопрочности. В конструкциях, подверженных действию вибрационных и знакопеременных нагрузок, нахлесточные соединения и соединения с накладками применять не рекомендуется (создается значительная концентрация напряжений).

На качественные показатели сварных соединений накладывает отпечаток множество факторов, к которым относятся свариваемость металлов, их чувствительность к термическим воздействиям, окисляемость и т.д. Поэтому для соответствия сварных соединений тем или иным эксплуатационным условиям следует эти критерии учитывать.

Обратите внимание на то, что согласно Единой системе конструкторской документации изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах изделий должны соответствовать ГОСТ 2.312-72 и независимо от вида сварки видимый шов сварного соединений условно изображают сплошной линией, а невидимый – штриховой.

Давайте теперь попробуем ответить на вопросы.

1) Какие сварные швы вы видите? (Ответ: на данном изображении угловой и стыковой швы)

2) В каких соединениях используют угловой сварной шов? (Ответ: угловой шов – это сварной шов углового, таврового и нахлесточного соединения)

3) Что обозначает вспомогательный знак Z для условного обозначения сварных швов? (Ответ: данный знак обозначает шов прерывистый или точечный с шахматным расположением)

4) Перечислите основные параметры сварных швов? (Ответ: основными параметрами по ГОСТ 5264-80 стыкового шва являются ширина шва – е, выпуклость шва – q, глубина проплавления (провар) – Н; углового шва – величина катета - К)

5) Как можно устранить следующий дефект и в чем причина его возникновения в корне сварного шва? (Ответ: данный дефект является подрезом. Подрезы представляют собой углубления, образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, они могут явиться причиной разрушения сварного соединения. Подрезы устраняются наплавкой тонких швов электродами малых диаметров)


Любое силовое воздействие на тело сопровождается возникновением в нем напряжений и развитием деформаций.

Что называют напряжением и деформацией?

Напряжением называют силу, отнесенную к единице площади сечения тела.

Различают сварочные напряжения трех родов. В сварных конструкциях из низкоуглеродистых и низколегированных сталей в основном развиваются сварочные напряжения первого рода. Они действуют и уравновешиваются в значительных, соизмеримых с размерами конструкции или отдельных ее деталей, объемах. При определенных условиях возможно возникновение сварочных напряжений второго и третьего родов — действующих и уравновешивающихся в пределах отдельных зерен металла.

Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием приложенных сил.

Сварочные напряжения, возникающие в процессе нагрева и остающиеся после охлаждения, не связаны с какими-либо внешними силовыми воздействиями на конструкцию. Они являются внутренними и могут быть названы «собственными». Собственные напряжения появляются не только при сварке, но и при многих других процессах обработки металла (прокатке, ковке, штамповке, литье).

Установить внутренние напряжения осмотром конструкции невозможно. При изучении напряжений, возникающих при сварке, приходится учитывать резкое колебание температур, изменение механических характеристик и даже физических состояний металла от нагрева. Временные сварочные напряжения наблюдаются только в определенный момент сварки в процессе изменения температуры. Напряжения, существующие после окончания сварки конструкции и полного ее остывания, называют остаточными сварочными напряжениями. Они возникают в результате затруднений расширения и сжатия металла при его нагреве и остывании.

Деформации могут быть временные и остаточные, местные и общие, в плоскости и вне плоскости сварного соединения.

Временными называют деформации, которые образуются в определенный момент времени при нагреве или охлаждении и после сварки исчезают. Деформации, возникающие в изделии к моменту полного охлаждения металла до окружающей температуры, называются остаточными (конечными).

Местные деформации относятся к отдельным элементам изделия и выражаются в виде выпучины, хлопуна, волнистости или других искажений в плоскости изделия. Деформации, при которых изменяются размеры всего изделия, искривляются геометрические оси, называются общими деформациями.

Важное значение для практики имеют остаточные сварочные деформации. В зависимости от характера, формы и размеров свариваемых деталей различают деформацию в плоскости и деформацию из плоскости соединяемых элементов. Деформация в плоскости проявляется в уменьшении размеров конструкции, с чем необходимо считаться при заготовке деталей и сборке под сварку, предусматривая припуск на изменение размеров.

Величина и характер остаточных деформаций в значительной степени определяются толщиной и свойствами основного металла, режимом сварки, последовательностью наложения швов, конструктивными формами свариваемых деталей и формой шва. При увеличении толщины свариваемого металла деформации снижаются, что связано с большей жесткостью конструкции.

Сварочное оборудование следует выбирать, строго учитывая особенности производства, чтобы производительность аппарата соответствовала длительности всего рабочего цикла.

Наиболее широкое применение в качестве источника питания является сварочный трансформатор. Трансформаторы выпускаются в переносном исполнении и предназначены для ремонтных и монтажных работ, трансформаторы снабжены устройством снижения напряжения холостого хода, которое предназначено для повышения электробезопасности при сварочных работах во время обрыва дуги, в состав так же входит возбудитель-стабилизатор горения дуги, позволяющий сваривать сталь электродами с основным покрытием неответственные соединения алюминиевых сплавов.

Сварочные выпрямители имеют как правило 3х-фазное питание, выполняются как на диодах, так и на тиристорах. В выпрямителях большой мощности диодное выпрямление во вторичном контуре сочетается с тиристорным регулированием по первичной стороне. В зависимости от числа сварочных постов, которые могут быть одновременно подключены к источнику, выпрямители подразделяются на однопостовые и многопостовые.

Отличительной особенностью сварочных генераторов является наличие в них вращающегося якоря, приводимого в движение внешним приводом. Принцип действия сварочного генератора аналогичен работе любого генератора постоянного тока. Сварочные установки на основе генераторов с приводом от электродвигателя называются сварочными преобразователями, с приводом от двигателя внутреннего сгорания (бензинового или дизельного) - сварочными агрегатами. За счёт взаимодействия магнитных потоков в якоре и статоре генератора происходит формирование сварочного тока.

В сварочном производстве часто используется реостат балластный для регулировки тока. Регулировка сварочного тока обеспечивается согласно закону Ома: реостат изменяет сопротивление в цепи, сила тока изменяется обратно пропорционально. Производится такое изменение путем механического перемещения шунта. Несложная конструкция обеспечивает гибкую смену сварочных режимов в максимально короткие сроки, что существенно упрощает эксплуатацию сварочного оборудования.

Полуавтоматы для сварки представляют собой аппараты, в которых подача тока осуществляется автоматически по проволоке. От источника питания исходит постоянное напряжение, а колебания величины тока возможны в очень большом диапазоне. Вместо электрода применяется проволока со сплошным сечением. Ее подачу осуществляет специальный элемент, по которому обычно определяется класс сварочного аппарата в целом. Для отечественных аппаратов характерно использование проволоки, имеющей большое сечение, а также невысокая скорость ее подачи.

Применение подвесных и самоходных автоматов рельсового типа неизбежно связано с разработкой и изготовлением специальных сварочных установок. Эти установки в большинстве случаев отличаются сложностью и громоздкостью, они дороги, трудоемки в изготовлении и занимают много производственной площади. Лучше если автомат во время сварки будет двигаться непосредственно по изделию, а его ходовые бегунки будут выполнять роль направляющего (копирующего) механизма. Такой сварочный автомат должен быть легким и иметь небольшие размеры для удобства переноса с места на место и выполнения сварки в труднодоступных местах.

В: Посмотрите на экран и ответьте на вопрос какие остаточные деформации возникают в соединениях?

О: Под буквой А – остаточные деформации изгиба сварных тавровых балок, под буквой Б – остаточные деформации изгиба листов, под буквой В – остаточные деформации скручивания сварных двутавровых балок.

В: Как вы считаете, на что влияют сварочные деформации и сварочные напряжения?

О: Сварочные деформации вследствие изменения размеров и формы конструкций существенно затрудняют их сборку, ухудшают внешний вид и эксплуатационные качества.

О: Сварочные напряжения снижают сопротивляемость сварных конструкций разрушению, особенно при воздействии циклических нагрузок и агрессивных сред.

В: На какие виды делят способы уменьшения остаточных сварочных напряжений?

О: Способы уменьшения остаточных напряжений делят на термические, механические и термомеханические.

В: Наиболее эффективно снятие остаточных напряжений способами, осуществляемые после сварки. Вы согласны?

О: Да, я согласен, так как я знаю, что процессом отпуска конструкции снижается напряжение на 85-90% от исходных значений и одновременно улучшается пластические свойства сварных соединений.

В: Как его проводят?

О: Общий высокий отпуск состоит из нагрева, выдержки в течение 2-4 часов и медленного охлаждения, а при местном отпуске нагревают до заданной температуры лишь часть конструкции.

В: Как происходит проковка?

О: Металл проковывают непосредственно после сварки по горячему металлу и после его остывания. Основное преимущество этого метода заключается в простоте применяемого оборудования, универсальности и оперативности.

В: Что обеспечивает прокатка?

О: Прокатка обеспечивает более равномерную пластическую деформацию металла по сравнению с проковкой и в основном предназначена для устранения остаточных деформаций.

В: На чем основаны термомеханические способы уменьшения сварочных напряжений?

О: Термомеханические способы основаны на одновременном протекании тепловых и механических процессов.


Прочность сварных соединений — это свойство, не разрушаясь, воспринимать определенные нагрузки в тех или иных заданных условиях. При этом учитывают как рабочие, так и предельные нагрузки. Под рабочими нагрузками понимают суммарные напряжения, возникающие от собственного веса, внешних нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации, и собственных напряжений, создающихся при сварке, сборке и т.д.

Предельными считаются нагрузки, когда наступает текучесть в основном сечении, возникшая под действием статических, повторно-переменных и динамических сил. При этом возникают максимально допустимые повреждения или деформации, за которыми следует потеря эксплуатационной способности конструкции.

Говоря о прочности сварочного соединения, не следует забывать о его пористости и трещинах, оказывающих значительное влияние на этот показатель. Поры в сварочном шве возникают при выделении газов в процессе кристаллизации металла. Как правило, это азот, водород или окись углерода, получаемые в результате химических реакций. Но поры в сварочном шве могут возникать не только от газов. Это явление случается при повышенной тугоплавкости, вязкости и плотности шлаков, которые не покидают пределы сварочного шва.

Задание: Проверить на прочность стыковой шов и угловой шов опорной плиты, если известна нагрузка 3000 Н. Материалом для пластин служит сталь Ст3. Нагрузка статическая. Сделать вывод о прочности сварных швов.

1:

Дано:

Решение:

F = 3000 Н

р = F ≤ [р]

Ст3

S .стш

S = 3 мм

р = 3000 Н = 8,33 Н/мм2

стш = 120 мм

3 мм . 120 мм

[р]= 125 Н/мм2

р < [р]

Кугш = 6 мм

8,33 < 125

угш = 118 мм

τср = F ≤ [τср]

ср] = 75 Н/мм2

0,7 . Кугш.угш

Нагрузка статическая

τср = 3000 Н = 6,05 Н/мм2

р - ?

0,7 . 6 мм . 118 мм

τср - ?

τср < [τср]


6,05 < 75

Вывод: прочность сварных швов обеспечена.

2:

Дано:

Решение:

F = 3000 Н

р = F ≤ [р]

Ст3

S .стш

S = 10 мм

р = 3000 Н = 2,11 Н/мм2

стш = 142 мм

10 мм . 142 мм

[р]= 125 Н/мм2

р < [р]

Кугш = 8 мм

2,11 < 125

угш = 95 мм

τср = F ≤ [τср]

ср] = 75 Н/мм2

0,7 . Кугш.угш

Нагрузка статическая

τср = 3000 Н = 5,64 Н/мм2

р - ?

0,7 . 8 мм . 95 мм

τср - ?

τср < [τср]


5,64 < 75

Вывод: прочность сварных швов обеспечена.



- Ответ на вопрос «Какие остаточные деформации, возникают в сварных конструкциях, изображенных на экране?»

«Способы предупреждения и уменьшения сварочных напряжений и деформаций»

- Проведение «Часа общения», беседа преподавателя со студентами по актуальным вопросам

- Заполнение опорного конспекта

Мероприятия для уменьшения остаточных напряжений и деформаций?



ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА

Расчет на прочность сварных швов?

Прочность сварных соединений и конструкций?

- Заполнение опорного конспекта

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

Анализ урока.

Объявление оценок за урок.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ – 1 мин.

На основе опорного конспекта составить более полный конспект по теме «Напряжения и деформации в сварных швах»

Составить тестовое задание, программируемое задание, кроссворд или тест-сопоставление по теме «Напряжения и деформации в сварных швах»










«Утверждаю»

Зам.директор по УР _________Сулейменова З.С.


План урока


Предмет: Спец.технология Дата: «___»_____20___ год Преподователь: Оразымбетова А.У.


Тема урока: «Дефекты сварных соединений»


Цель урока: изучить классификацию дефектов сварных соединений, виды внешних и внутренних дефектов сварных соединений, причины их возникновения и способы устранения.


Материально-техническое обеспечение урока:

1.На доске - плакат: «Дефекты сварных соединений», набор образцов сварных соединений с различными внешними дефектами, компьютер, задание по сопоставлению


План урока


1.Вступление

Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативно-технической документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений.

Сварные соединения, выполненные в производственных условиях, могут иметь отступления от заданных размеров, формы и свойств. В процессе эксплуатации изделий эти отступления могут привести к разрушению сварных швов и даже всей конструкции. Отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности и точности, а также ухудшению внешнего вида изделия называются дефектами сварных соединений. Задача контроля сварки заключается в выявлении причин возникновения дефектов и разработке мероприятий, направленных на устранение этих причин.


1.Дефекты подготовки и сборки

Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса кромок в швах с V-, Х- и U-образной разделкой, слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых кромок, непостоянство зазора между кромками по длине стыкуемых элементов, расслоения и загрязнения на кромках. Возможны и другие дефекты подготовки, например плохое обезжиривание перед пайкой, малая шероховатость поверхности перед напылением. Причинами таких дефектов могут быть неисправности станков для механической обработки или газорезательных машин, приспособлений для сборки, низкое качество исходных материалов, ошибки в чертежах, низкая культура производства, низкая квалификация работников. Дефект подготовки и сборки могут приводить к появлению сварочных дефектов. Контроль заготовок и сборки их под сварку выполняют внешним осмотром с помощью инструментов и шаблонов.

Форма и размеры сварных швов обычно задаются техническими условиями, указываются на чертежах и регламентируются стандартами.

Конструктивными элементами стыковых швов являются их ширина и высота выпуклости, а угловых швов, тавровых (рис. 1 — показ через проектор) и нахлесточных соединений без скоса кромок — катет К и толщина а. Размеры швов зависят от толщины свариваемого металла и условий эксплуатации конструкций. При выполнении сварных соединений любыми методами сварки плавлением швы могут иметь неравномерные ширину и высоту, бугры, неравномерную высоту катетов в угловых швах.

Неравномерная ширина швов образуется при неправильных движениях электрода, зависящих от зрительно-двигательной координации сварщика, а также в результате возникших отклонений от заданных размеров зазора кромок при сборке.

Неравномерная высота шва и бугры получаются при ручной дуговой сварке из-за недостаточной квалификации сварщика, неправильных приемов заварки прихваток, неудовлетворительного качества электродов.

Перечисленные дефекты формы шва снижают прочность соединения и косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов.


По характеру залегания дефекты в сварных соединениях делятся на внешние и внутренние.

  • Как вы считаете чем внешние дефекты отличаются от внутренних?


Внешние дефекты - это дефекты, выявленные при внешнем осмотре и измерительном контроле сварного соединения.

(На доске вывешены названия внешних и внутренних дефектов. Обучающимся предлагается назвать те, которые, по их мнению относятся к внешним дефектам. И только после этого назвать правильный ответ).

К внешним дефектам относятся: отклонения размеров от требуемых, наплывы, трещины, подрез зоны сплавления, усадочная раковина, прожог, деформация.

Перед каждым новым дефектом преподаватель задает обучающимся вопрос: «Как вы считаете по какой причине может возникнуть данный дефект?» и только после того, как обучающиеся выскажут свои мнения дать им правильный ответ. В ходе объяснения обучающиеся заполняют таблицу «Дефекты сварных соединений».



2.Отклонения размеров от требуемых

Причины возникновения дефекта: Неравномерный зазор между кромками свариваемых заготовок; неравномерное передвижение электрода или горелки и присадочного прутка вдоль шва.

Способ устранения дефекта: зачистить и подварить шов, излишки металла срубить.


3. Наплывы

Наплывы — дефекты сварного соединения, получающиеся, когда жидкий металл шва натекает (наплывает) на основной металл, но с ним не сплавляется.

Причины возникновения дефекта: Чаще всего наплывы образуются при заниженном напряжении дуги, наличии на сварных кромках толстого слоя окалины, излишнего количества присадочного металла, который в расплавленном состоянии не умещается в разделке кромок или в зазоре. При сварке кольцевых поворотных стыковых швов появление наплывов вызывается неправильным расположением электрода относительно оси шва. Наплывы не имеют большой ширины, но вдоль шва в некоторых случаях располагаются по всей длине.

Способ устранения дефекта: Срубить или вырезать наплыв, проверить, нет ли в этом месте непровара; заново заварить шов.


4.Подрез

Подрез зоны сплавления — это дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде продольных канавок. Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся дефектам, чаще всего они образуются при сварке угловых швов в случае смещения электрода или при несколько завышенном напряжении дуги.

Одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки. Обычно при повышенном напряжении дуги и завышенной скорости сварки на стыковых соединениях образуются двусторонние подрезы. Такие же дефекты могут образовываться в случае увеличения угла разделки при механизированной и автоматизированной сварке. Односторонние подрезы всегда образуются при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости.

Способ устранения дефекта: расшлифовка (сглаживание) подрезов или их подварка.

5.Кратер

Кратер — углубление, образующееся в конце шва при резком обрыве сварщиком дуги или внезапном прекращении процесса сварки. Особенно часто возникают кратеры при выполнении коротких швов. Размеры кратера зависят от силы сварочного тока. При ручной сварке диаметр кратера составляет 3...20 мм. Незаделанные кратеры снижают прочность сварного соединения, так как являются концентраторами напряжений. При вибрационной нагрузке снижение прочности соединения из низкоуглеродистой стали достигает 25%, а из низколегированных — 50% при наличии в шве кратера.

Категория дефекта: недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта: тщательно заплавить кратер шва; вырубить до основного металла и заварить вновь.


6.Прожог

Прожог — дефект в виде сквозного отверстия в сварном шве, образовавшийся в результате вытекания части металла сварочной ванны

Причины возникновения дефекта: первопричиной появления прожогов является завышенный сварочный ток или внезапная остановка сварочного автомата. Кроме этого следует учитывать и другие причины: неоправданно увеличенный зазор между кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное прилегание ее к основному металлу вдоль кромок. При сварке поворотных кольцевых швов появлению прожогов способствует смещение электрода в сторону вращения изделия, что вызывает стекание жидкого металла из-под конца электрода и более активное прожигающее воздействие дуги.

Категория дефекта: недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта: дефектные места должны быть зачищены и заварены.


6.Трещины (бывают как внешние, так и внутренние)

Трещины — это дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические межкристаллические разрушения. Образующие полости с очень малым начальным раскрытием.

Под действием остаточных или последующих рабочих напряжений трещины могут распространяться с большой скоростью (соизмеримой со скоростью звука). Разрушения происходят почти мгновенно и представляют собой большую опасность целостности всей конструкции.

Различают холодные и горячие трещины в зависимости от температуры, при которой происходит их возникновение. Горячие трещины представляют собой разрушения кристаллизующегося металла, происходящие в жидких прослойках вокруг зерен под действием растягивающих напряжений. Эти напряжения появляются вследствие несвободной усадки металла шва и примыкающих к нему неравномерно нагретых участков основного металла. Образование горячих трещин связано с совокупным действием двух факторов. Во-первых, по мере кристаллизации сокращается количество жидкой фазы, что приводит к уменьшению деформационной способности сплава. Во-вторых, в температурном интервале хрупкости пластические свойства сплавов наиболее низкие.

Кристаллизационные (горячие) трещины образуются, если пластическая деформация за время пребывания металла в температурном интервале хрупкости превзойдет запас пластичности его в температурном интервале температур. Именно поэтому характерным для горячих трещин является межкристаллитный вид разрушения, развивающегося по границам зерен при наличии между ними жидкой прослойки или за счет межзеренного проскальзывания, происходящего при повышенных температурах после окончания процесса кристаллизации. Горячие трещины возникают как в металле шва (чаще), так и в зоне термического влияния. Они бывают продольными, поперечными, продольными с поперечными ответвлениями, могут выходить на поверхность шва или оставаться скрытыми. Вероятность образования горячих трещин зависит от химического состава металла шва, скорости нарастания и величины растягивающих деформаций и напряжений, формы сварочной ванны и шва, размера первичных кристаллов. Вероятность появления трещин увеличивается с повышением содержания в металле шва углерода, кремния, никеля и особенно вредных примесей серы и фосфора. Заметно снижают возможность образования горячих трещин в сварном шве марганец, хром и отчасти кислород. Для снижения величины и скорости нарастания растягивающих напряжений, в процессе сварки применяют порошкообразный присадочный металл в виде крупки (ППМ). Снижение жесткости закрепления узлов в процессе сварки и применение предварительного подогрева также частично снижают напряжения.

Холодные трещины образуются в большинстве случаев в зоне термического влияния, реже в металле шва сварных соединений среднелегированных и высоколегированных сталей. Появление холодных трещин объясняется действием многих причин. Одна из них — влияние высоких внутренних напряжений, возникающих в связи с объемным эффектом при структурных превращениях, происходящих в условиях снижения пластичности металла. Поэтому холодные трещины наблюдаются как при температурах 1200 С и ниже, так и при комнатной температуре через несколько минут после окончания сварки, а иногда и через несколько часов. Высокие внутренние напряжения могут также развиваться вследствие присутствия водорода в металле и на поверхностях внутренних дефектов, накопления его в микронесплошностях.

- Какие бывают трещины по внешней форме?

Трещины разделяют на продольные, поперечные, радиальные, раздельные, разветвленные и трещины в кратере.

Под продольной трещиной понимают трещину, параллельную оси сварного шва. Она может располагаться в металле сварного шва, на границе сплавления, в зоне термического влияния и в основном металле.

Поперечная трещина — это трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Она может располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Радиальные трещины — это трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Они могут быть в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Раздельные трещины — это группа трещин, которые могут располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Разветвленные трещины представляют собой группу трещин, возникших из одной трещины. Они могут располагаться в металле сварного шва, зоне термического влияния и основном металле.

Трещины в кратере сварного шва могут быть продольными, поперечными и звездообразными. Причина возникновения кратерной трещины: резкий обрыв сварочной дуги.

Причины возникновения дефекта: нарушение разработанной технологии сварки, несоответствие применяемых сварочных материалов, склонность свариваемого металла к закалке, высокие скорости охлаждения сварного соединения, сварка изделия при низкой температуре.

Способ устранения дефекта: вырезка, вышлифовка до полного удаления дефекта с последующей заваркой.


7.Брызги электродного металла

Брызги металла — дефект в виде капель на поверхности сварного соединения.

Причины появления дефекта:

1.завышенный сварочный ток;

2.большая длина сварочной дуги;

3.магнитное дутье;

4.некачественно изготовленный электрод (эксцентричность покрытия).

Категория дефекта: недопустимый дефект

Способ устранения: срубить зубилом и молотком. С последующей зашлифовкой мест удаления.


8.Деформации


Напряжения при сварке стыковых соединений по продолжительности напряжения делят на технологические и остаточные. Первые возникают во время сварки (в процессе изменения температуры), вторые - после окончания сварки и полного охлаждения изделия.

По направлению действия различают продольные, расположенные параллельно оси шва, и поперечные, расположенные поперек оси шва, линейные сварочные напряжения (рис. 2 — показ через проектор).

Распределение продольных напряжений в стыковом шве таково, что на его концах из-за возможности свободной усадки они незначительны, а в средней части имеют достаточно большую величину, достигая предела текучести (рис.3 — показ через проектор). Продольное сокращение стыкового шва вызывает не только продольные, но и поперечные напряжения, поскольку деформированные («изогнутые») листы стремятся распрямиться. Поэтому в средней части сваренных листов возникают напряжения растяжения, а по краям- напряжение сжатия.

При разработке технологического процесса сварки обязательно следует учитывать поперечную и продольную усадку шва. При сварке металла толщиной до 6 мм главным образом возникают значительные деформации. При этом остаточные напряжения бывают небольшими, так как металл уже деформировался.

В сварных конструкциях, имеющих тавровое сечение (состоящих из двух листов), под влиянием продольных и поперечных напряжений и укорочений стенка и пояс тавра деформируются, тавр изгибается по длине. Величина таких деформаций зависит от соотношения размеров стенки и пояса, последовательности наложения сварных швов, величины погонной энергии, условий закрепления таврового сечения и т. д. Чем тоньше пояс и больше ширина вертикальной стенки, тем больше продольные напряжения сварного тавра.

В рассмотренных выше примерах сварки стыковых соединений и тавровых сечений отмечены лишь деформации, происходящие в плоскости свариваемого элемента. Кроме деформаций в плоскости соединяемых элементов возникают также и угловые деформации (рис. 4 — показ через проектор). На величину угловых деформаций (угол β) влияют размер свариваемых листов, угол раскрытия кромок α (чем он меньше, тем меньше деформация), закрепление, количество проходов и т. д.

Листы необходимо закреплять как можно ближе к сварному шву. Расстояние крепления от шва при сварке тонких листов должно быть равно 3-6-кратной ширине шва. Крепления, расположенные на значительном расстоянии от шва, практически не оказывают влияния на конечные угловые деформации.



Закрепление.

Преподаватель предлагает обучающимся изучить образцы сварных соединений, которые находятся у них на партах и ответить на вопрос: «Какие внешние дефекты сварных соединений допущены на этих образцах, в чем причина их возникновения и как можно устранить этот дефект?». Ответ записать в тетрадь. На задание отводится 5-10 минут.

Проверка: заслушиваются ответы обучающихся, которые определяли дефекты на разных видах сварных соединений (стыковое, угловое, тавровое и нахлесточное).


Внутренние дефекты сварных соединений.

  • Как вы считаете, какие дефекты можно отнести к внутренним? (заслушиваются ответы студентов).

Перед каждым новым дефектом преподаватель задает обучающимся вопрос: «Как вы считаете по какой причине может возникнуть данный дефект?» и только после того, как обучающиеся выскажут свои мнения, дать им правильный ответ. В ходе объяснения обучающиеся продолжают заполнять таблицу «Дефекты сварных соединений».


Внутренние дефекты — это дефекты, выявленные при использовании неразрушающих методов контроля.

К внутренним дефектам относятся: пористость металла, шлаковые включения, непровар, перегрев и пережог металла, трещины.


1.Пористость

Пористостью металла называют газовые полости, образовавшиеся в расплаве вследствие перенасыщения газами.

Обычно поры имеют округлую форму, в углеродистых сталях встречаются поры, имеющие трубчатую форму. Они возникают в жидком металле шва из-за интенсивного газообразования, при котором не все газовые пузырьки успевают подняться на поверхность металла и выйти в атмосферу. Размеры остающихся в металле пор колеблются от микроскопических, до 2-3 мм в диаметре. В результате диффузии газов (и в первую очередь водорода) поры могут увеличиваться в размерах. В этом случае образуются раковины или свищи, выходящие на поверхность. Кроме одиночных пор в сварных швах появляются цепочки или отдельные скопления пор.

Равномерная пористость представляет собой группу газовых пор, равномерно распределенных в металле сварного шва. Равномерная пористость обычно возникает при наличии постоянно действующих факторов: загрязненности основного металла по свариваемым поверхностям (ржавчина, окалина, масло и т.п.), непостоянной толщине покрытия электродов и т.д.

Цепочкой пор называют газовые поры, расположенные в одну линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех диаметров большей из пор. Цепочки пор образуются, когда газообразные продукты проникают в металл по оси шва на всем его протяжении (при сварке по ржавчине, при подсосе воздуха через зазор между кромками, при подварке корня шва низкокачественными электродами). Наиболее вероятно возникновение пор при сварке алюминиевых и титановых сплавов, и в меньшей степени, - при сварке сталей.

Скопление пор представляет собой группу газовых полостей (три и более), расположенных на расстоянии друг от друга менее трех диаметров большей из пор. Скопление пор образуется при местных загрязнениях или отклонениях от установленного режима сварки, а также при нарушении концентричности обмазки электрода, сварке непросушенными электродами, обрыве дуги или случайных изменениях ее длины.

Причины возникновения дефекта: плохая зачистка свариваемых кромок от ржавчины, масел и различных загрязнений; повышенное содержание углерода в основном и присадочном металле; большая скорость сварки, при которой не успевает произойти нормальное газовыделение и поры остаются в металле шва; высокая влажность электродных покрытий, флюса, сварка при сырой, влажной погоде.

Категория дефекта: цепочка пор, отдельно стоящая пора — допускаются при выполнении требований «Нормативно-технического документа» (НТД) на данное изделие.

Скопление пор — недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта: пористые участки вырубить до основного металла и заварить вновь.


2.Шлаковые включения

Шлаковые включения — это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевшими всплыть на поверхность шва.

Вероятность образования шлаковых включений в значительной мере определяется типом и маркой сварочного электрода. При сварке электродами с тонким слоем обмазки вероятность образования шлаковых включений очень велика. Шлаковые включения можно разделить на макро- и микроскопические. Макроскопические включения имеют сферическую и продолговатую форму в виде вытянутых «хвостов». Форма их может быть весьма разнообразной, поэтому эти дефекты более опасны, чем поры. Эти включения образуются в шве из-за плохой зачистки свариваемых кромок от окалины и других загрязнений и чаще всего из-за внутренних подрезов и плохой зачистки от шлака поверхности первых слоев многослойных швов перед заваркой последующих слоев.

Микроскопические шлаковые включения возникают в результате образования в процессе плавления некоторых химических соединений, остающихся в шве при кристаллизации.

Размеры шлаковых включений могут достигать нескольких десятков миллиметров по длине шва.

Категория дефекта: цепочка шлаковых включений, отдельное шлаковое включение — допускаются при выполнении требований нормативно-технической документации на данное изделие.

Скопление шлаковых включений — недопустимый дефект.

Способ устранения дефекта: Для плоских элементов - вышлифовка (отдельно стоящий и скопление шлака) механическая и воздушно-дуговая строжка (ВДС) (цепочка шлака) с последующей заваркой.

Для трубных элементов — вышлифовка (отдельно стоящий или скопление шлака), выборка на токарном станке (цепочка шлака) с последующей заваркой.


3.Непровар

Непроваром называют несплавление либо между основным и наплавленным металлом, либо между отдельными валиками.

Поверхности непроваров обычно покрыты тонкими оксидными пленками и другими загрязнениями. Чаще всего непровары заполняются расплавленным шлаком. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что приводит к снижению работоспособности сварного соединения и узла в целом. Они являются концентраторами напряжений и могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного шва и привести к коррозионному растрескиванию.

Непровары могут быть вызваны многими причинами:

1.малым углом раскрытия кромок;

2.малым зазором;

3.большим притуплением нижних кромок деталей и при заниженном сварочном токе;

4.большой скоростью сварки;

5.смещением электрода от оси шва (особенно при сварке двухсторонних швов);

6.плохой зачисткой от шлака перед наложением последующих слоев шва;

7.низкой квалификацией сварщика.

Категория дефекта: недопустимый дефект, кроме случая, когда чертежом разрешается непровар корня шва.

Следует помнить, что при наличии непроваров могут возникать незначительные трещины в процессе эксплуатации изделия. Эти трещины порой очень трудно обнаружить, но трещины постепенно разрастаются и доходят до критического размера — в следующее мгновение происходит разрушение узла.

Способ устранения дефекта: вырубить дефектный участок и заварить вновь.


4.Перегрев и пережог

Данные дефекты вызываются нарушениями режима сварки — слишком большим сварочным током или большой мощностью сварочного пламени и малой скоростью сварки.

Перегрев металла увеличивает размеры зерен в металле шва и в металле околошовной зоны. Это снижает механические качества сварного соединения, и в особенности ударную вязкость. Перегрев металла исправляется последующей термической обработкой.

Пережог металла является гораздо более опасным дефектом. Пережженный металл хрупок из-за образования окисленных зерен, которые обладают небольшим взаимным сцеплением. Пережог вызывается теми же причинами, что и перегрев, кроме того, плохой защитой расплавленного металла от кислорода и азота воздуха.

Пережженный металл не поддается исправлению, поэтому его полностью удаляют (вырубают до основного металла), затем дефектное место заваривают.


Закрепление

Закрепление изученного материала: обучающимся предлагается соотнести понятия терминам. На задание отводится 5-7 минут.

Проверка: обучающиеся обмениваются работами. На экране выводится эталон ответов, обучающиеся выставляют оценки друг другу.


Домашнее задание:

1. Проанализировать причины возникновения дефектов сварных соединений на уроках производственного обучения по плану:

  • вид изделия;

  • вид сварного соединения;

  • вид сварного шва;

  • причина возникновения дефекта.





Дефекты сварных соединений



Название дефекта

Эскиз

Причины возникновения дефекта

Основные методы контроля

Способ устранения дефекта

Внешние дефекты


Отклонения размеров от требуемых

---



Неравномерный зазор между кромками свариваемых заготовок; неравномерное передвижение электрода вдоль шва.


Внешний осмотр; измерение шаблоном и обычным инструментом

Зачистить и подварить шов, излишки металла срубить.

Наплывы.

hello_html_775209e6.jpg


Несоблюдение установленного режима сварки; низкое качество электродов; неумение манипулировать электродом или горелкой.

Внешний осмотр.

Срубить или вырезать наплыв, проверить, нет ли в этом месте непровара; заново заварить шов.

Подрезы


hello_html_m3cfe11d3.jpg


Чрезмерно большая сила тока при сварке; выполнение сварки длинной дугой.

Внешний осмотр.

Исправить тонким швом; при необходимости выполнить последующую зачистку для создания плавного перехода к основному металлу.

Кратер


Резкий обрыв дуги в конце шва

Внешний осмотр.

Тщательно заплавить кратер шва; вырубить до основного металла и заварить вновь.

Прожог

hello_html_3231b8c9.jpg

Большая сила сварочного тока при малой скорости сварки; большой зазор; недостаточное притупление кромок.

Внешний осмотр.

Расчистить дефектное место и подварить.

Наружные трещины:


hello_html_58948dc6.jpg

продольная трещина

hello_html_6299acad.jpg


поперечная трещина

hello_html_169b4b5f.jpg


Нарушение разработанной технологии сварки; несоответствие применяемых сварочных материалов; склонность свариваемого металла к закалке; высокие скорости охлаждения сварного соединения; сварка изделий при низкой температуре.

Внешний осмотр; магнитографическая и ультрозвуковая дефектоскопия; металлографические исследования.

Вырезка, вышлифовка до полного удаления дефекта с последующей заваркой

Брызги электродного металла


Завышенный сварочный ток; большая длина сварочной дуги; магнитное дутье, некачественные электроды

Внешний осмотр

.срубить зубилом и молотком, с последующей зашлифовкой мест удаления

Деформация


Неправильная последовательность сварки


Внешний осмотр

Выполнить механическую и тепловую правку

Внутренние дефекты

Пористость металла.


Несоответствие химического состава металла электродного стержня или присадочного прутка требуемому; влажное покрытие, окалина и ржавчина на кромках свариваемого металла.

Испытание водой (под давлением) или сжатым воздухом; рентгенодефектоскопия; гамма-дефектоскопия.

Пористые участки вырубить до основного металла и заварить вновь.

Шлаковые включения и поверхностное окисление.

hello_html_m1f327004.jpg

шлак

Неудовлетворительная очистка кромок: неумение манипулировать электродом; выполнение сварки длинной дугой.

Магнитографическая дефектоскопия; рентгенодефектоскопия; гамма-дефектоскопия.

Вырубить дефектный участок и зарубить вновь.

Непровар

hello_html_m6761a3cc.jpg


hello_html_30292710.jpg

hello_html_m30b119f6.jpg

Выполнение сварки длинной дугой; недостаточный угол скоса кромок, отсутствие зазора, большое притупление; неудовлетворительная зачистка кромок перед сваркой; недостаточная или избыточная сала тока; малая мощность горелки; слишком быстрое перемещение электрода или горелки по шву; смещение электрода по кромке.

Наружный осмотр; технологическая проба; магнитографическая дефектоскопия; макроисследования.

Вырубить дефектный участок и заварить вновь.

Перегрев и пережог металла.


Чрезмерная мощность сварочной горелки или слишком большая сила тока; слишком медленное перемещение электрода или горелки по шву.

Внешний осмотр; осмотр микрошлифов сварных соединений.

Перегрев устранить термической обработкой, зоны пережога вырубить и заварить вновь.



Внутренние трещины (в металле шва; в зоне термического влияния; в основном металле; продольные и поперечные; холодные и горячие)

hello_html_m58b48b26.jpg

Рентгенодефектоскопия; гамма-дефектоскопия; ультрозвуковая дефектоскопия магниттографическая дефектоскопия; металлографические исследования.

Вырубить дефектный участок и заварить вновь.



Сопоставьте



1.Отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности и точности, а также ухудшению внешнего изделия вида

1. Подрез


2. Дефект возникающий при

малой скорости сварки


2.Наплыв

3.Местное уменьшение толщины

основного металла у границы шва

3.Трещины

4. Дефекты, которые являются наиболее

опасными, резко снижают статическую и

циклическую прочность изделия


4.Прожог

5.Натекание жидкого металла шва

на основной металл


5.Непровар

6. Дефект, образующийся вследствие загрязнения кромок свариваемого металла, использования влажного флюса или отсыревших электродов


6.Продольные трещины




7.Эти дефекты бывают двух видов:

1)несплавление основного металла

с наплавленным;

2)незаполнение наплавленным металлом

расчетного сечения шва


7.Дефекты формы шва


8.Какие дефекты косвенно указывают на

возможность образования внутренних

дефектов

8. Дефекты

9.Какой дефект изображен на

рисунке

hello_html_6299acad.jpg


9.Технологические

10.Деформации которые возникают во время сварки

10.Газовые поры





Эталон ответов





1 - 8

2 - 4

3 - 1

4 - 3

5 - 2

6 - 10

7 - 5

8 - 7

9 - 6

10 - 9


































«Утверждаю»

Зам.директор по УР _________Сулейменова З.С.


План урока


Предмет: Спец.технология Дата: «___»_____20___ год Преподователь: Оразымбетова А.У.


Тема урока: «Сущность и преимущества процесса сварки»

Цели урока:

1. Дидактические:

Формирование умений и навыков пользования газорезательной

аппаратурой. Формирование навыков разжигания и регулирования пламени и

кислородной резки металла.

2. Развивающие:

Развитие навыков и интереса учащихся к газорезательным

работам;

Развитие технического мышления при работе с оборудованием и

самостоятельности.

3. Воспитательные:

Привитие бережного отношения к инструментам и

оборудованию;

Воспитание способностей критически и объективно оценивать

ситуацию, поступки и действия.

Учебно-материальное оснащение: плакаты, макеты редуктора и резака,

баллоны.


План урока:

1. Организационный этап – 2 мин.

2. Актуализация опорных знаний учащихся: проверка домашнего задания -10 мин.


- назовите необходимое оборудование для кислородной резки?

- какие газы применяются для кислородной резки?

- для чего нужен редуктор и как вы их отличаете?

- сборка редуктора с комментарием.

- для чего служит резак?

- сборка резака с комментарием (устройство)

- требования к шлангам?


Формирование новых знаний – 20 мин.

Изложение нового материала (принцип работы газокислородной резки).

Что такое кислородная резка? По форме и характеру различают три основные вида резки: разделительная - это сквозные резы; поверхностная - при которой снимают только поверхностный слой; кислородное копье - заключающееся в прожигании в металле глубоких отверстий. С чего начинаем?

Перед началом резки нужно подготовить разрезаемый лист, установить надо так, чтобы расстояние между и листа был не менее 100 мм.

Обычно резку производят в нижнем положении. Поверхность листа в месте реза очищают пламенем резака полосу шириной 30-50 мм.

Чтобы зажечь пламя резака необходимо в 1,2 оборота открыть вентиль кислорода, затем вентиль горючего газа и зажигаем смесь, подогревающее пламя.

Подогревающее пламя регулируют кислородным и газовым вентилем. Процесс резки начинают с нагрева металла до температуры воспламенения его в кислороде, то есть до ярко соломенного цвета, затем пускают режущий чистый кислород. К параметрам режима кислородной резки относятся давление режущего кислорода режущего кислорода, мощность пламени и скорость резки. Давление режущего кислорода зависит от толщины металла и от чистоты кислорода. Для газосварочных работ кислород выпускают трех сортов: 1). 99,7%; 2)99,3%; 3) 99,3%.

Чем большей чистоты кислород, тем выше качество и чистота разрезаемых кромок. Для ручной кислородной резки стали берут толщиной от 3 до 300 мм.

Скорость резки должна соответствовать скорости окисления металла по толщине разрезаемого листа. При замедлении скорости будут оплавляться верхние кромки и деформироваться. При большой скорости пучок искр будет слабым, возможно непрорезание металла. Поэтому надо «ловить золотую середину», чем толще металл, тем медленнее резать. Еще большее значение на качество реза имеет расстояние между мундштуком и разрезаемым металлом, надо поддерживать постоянное расстояние. Оно зависит от толщины металла. При толщине 3-10мм это расстояние лучше установить 2-3 мм; от 100-300 мм - 7,10 мм.

Но далеко не все металлы поддаются кислородной резке. Стали с большим содержанием хрома, никеля, магния, а также алюминий образуют тугоплавкую пленку оксидов и препятствуют контакту металла с кислородом и затрудняют резку. Чугун вообще не обрабатывается кислородной резке. Почему? Углерод 1,7%.

Лучше всего подходит для кислородной резки углеродистая сталь, она поддерживает непрерывность процесса. А если процесс по каким - либо причинам прервался, надо закрыть вентиль режущего кислорода, подогревающим пламенем нагреваем до соломенного цвета и снова добавив чистый кислород, продолжим

резку.

Закрепление изученного материала – 10 мин.

Подведение итогов урока – 2 мин.

Домашнее задание – 1 мин.


Закрепление нового материала

- Определение сварки

- Сущность сварки.

- История сварки.

- Классификация,.

- Виды сварки.

- Способы сварк.

- Методы сварки.


Самостоятельная работа:

Проработка учебной и специальной технической литературы.


Домашнее задание: Проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы: Г.Г.Чернышов Сварочное дело.



57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Автор
Дата добавления 05.02.2016
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров296
Номер материала ДВ-419424
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх