Вступ
Застосування процесів зварювання. Зварюванням називається процес одержання нероз'ємних з'єднань за допомогою становлення міжатомних зв'язків між частинами, що зварюються, при їхньому нагріванні або пластичному деформуванні, або спільній дії того й іншого (ДСТ-2601-84). Розрізняють два основних найбільш розповсюджені види зварювання: зварювання плавленням і зварювання тиском. Сутність зварювання плавленням полягає у тому, що метал по краях частин, що зварюються, оплавляється під дією теплоти джерела нагрівання. Джерелом нагрівання може бути електрична дуга, газове полум'я, розплавлений шлак, плазма, енергія лазерного полум'я. При усіх видах плавленням рідкий метал, що утвориться, однієї кромки з'єднується і перемішується з рідким металом іншої кромки, створюється загальний об'єм рідкого металу, що називається зварювальною ванною. Після затвердіння металу зварювальної ванни виходить зварний шов. Сутність зварювання тиском полягає в пластичному деформуванні металу про кромках частин, шляхом їхнього стиску під навантаженням при температурі нижче температури плавлення. Зварний шов виходить у результаті пластичної деформації. Зварюванням тиском добре зварюється тільки пластичні метали: мідь, алюміній, свинець і ін. (холодне зварювання). Серед великого розмаїття різних видів зварювання плавленням ведуче місце займає дугове зварювання, при якому джерелом теплоти є електрична дуга.
Історія розвитку процесу зварювання
У 1802 році російський вчений В. В. Петров відкрив явище електричного дугового розряду і вказав на можливість використання його для розплавлювання металів. Своїм відкриттям Петров поклав початок розвиткові нових галузей технічних знань і науки, що одержали надалі практичне застосування в електродуговому освітленні, а потім при електричному нагріванні, плавленні і зварюванні металів. У 1882 році учений – інженер Н. Н. Бенардос, працюючи над створенням великих акумуляторних батарей, відкрив спосіб електродугового зварювання металів вугільним електродом, що не плавиться. Їм було розроблений спосіб дугового зварювання в захисному газі і дуговому різанні металів. У 1888 році учений – інженер Н. Г. Слав'янов запропонував робити зварювання металевим електродом, що плавиться. З ім'ям Слав'янова зв'язаний розвиток металургійних основ електричного дугового зварювання, створення першого автоматичного регулятора довжини дуги і першого зварювального генератора. Їм були запропоновані флюси для одержання високоякісного металу зварних швів. (У московському політехнічному музеї є справжній зварювальний генератор Слав'янова й експонуються зразки зварених з'єднань). В 1924 – 1935 рр. застосовували в основному ручне зварювання електродами з тонкими іонізуючими (крейдовими) покриттями. В ці роки під керівництвом академіка В. П. Вологдіна були виготовлені перші вітчизняні казани і корпуси декількох суден. З 1935 – 1939 рр. почали застосовувати товстопокриті електроди. Для електродних стержнів використовували леговану сталь, що дозволило використовувати зварювання для виготовлення промислового устаткування і будівельних конструкцій. У процесі розвитку зварювального виробництва, під керівництвом Е. О. Патона (1870-1953 рр.), була розроблена технологія зварювання під флюсом. Зварювання під флюсом дозволило збільшити продуктивність процесів в 5-10 разів, забезпечити гарну якість зварного з'єднання за рахунок збільшення потужності зварювальної дуги і надійного захисту розплавленого металу від навколишнього повітря, механізувати й удосконалювати технологію виробництва зварних конструкцій. На початку 50-х років Інститутом електрозварювальника ім. Е. О. Патона було розроблено електрошлакове зварювання, що дозволило змінити литі і ковані великогабаритні деталі зварними; заготовки стали більш зручними при зборці-монтажі. Промислове застосування з 1948 року одержали способи дугового зварювання в інертних захисних газах:
− ручний – електродом, що не плавиться;
механізований і автоматичний – електродом, що не плавиться і плавиться. У 1950 – 1952 рр. було розроблено зварювання низьковуглецевих і низьколегованих сталей у середовищі вуглекислого газу – процес високопродуктивний і забезпечує гарну якість зварних з'єднань. Зварювання в середовищі вуглекислого газу складає близько 30% об'єму всіх зварювальних робіт у нашій країні. Розробкою цього способу зварювання керував доктор наук, процесор К. Ф. Любавський. У ці ж роки французькими вченими був розроблений новий вид електричного зварювання плавленням, що одержало назву електронно-променевого зварювання. Цей спосіб зварювання застосовується й у нашій промисловості. Вперше у відкритому космосі було здійснено автоматичне зварювання і різання в 1969 році космонавтами В. Кубасовим і Г. Шоніним. Продовжуючи ці роботи, у 1984 році космонавтами С. Савицька і В. Джанібекова провели у відкритому космосі ручне зварювання, різання і паяння різання різних металів.
Призначення та переваги зварювання
До зварювання плавленням відноситься також газове зварювання, при якому для нагрівання використовується тепло полум'я суміші газів, що спалюється за допомогою пальника (ДСТ 2601-84). Спосіб газового зварювання був розроблений наприкінці минулого сторіччя, коли почалося промислове виробництво кисню, водню й ацетилену. У цей період газове зварювання було основним способом зварювання металів і забезпечувало одержання найбільш міцних з'єднань. Найбільше поширення одержало газове зварювання з застосуванням ацетилену. З розвитком мережі залізниць і вагонобудування газове зварювання не могло забезпечити одержання конструкцій підвищеної надійності. Більше поширення одержує дугове зварювання. Зі створенням і впровадженням у виробництво високоякісних електродів для ручного дугового зварювання, а також розробкою різних методів автоматичного і механізованого дугового зварювання під флюсом і в середовищі захисних газів, контактного зварювання газове зварювання витіснялося з багатьох виробництв. Проте газове зварювання застосовується в багатьох галузях промисловості при виготовленні і ремонті виробів з тонколистової сталі, зварюванню виробів з алюмінію і його сплавів, міді, латуні й інших кольорових металів і їхніх сплавів; наплавочних роботах. Різновидом газопламеної обробки є газотермічне різання, що широко застосовується при розкрої металу. До зварювання з застосуванням тиску відноситься контактне зварювання, при якому використовується також тепло, що виділяється в контакті частин, що зварюються, при проходженні електричного струму. Розрізняють точкове, стикове, шовне і рельєфне контактне зварювання. Основні способи контактного зварювання розроблені наприкінці минулого сторіччя. У 1887 році Н. Н. Бенардос одержав патент на способи точкового і шовного контактного зварювання, удосконаленні застосуванням електродів з міді і її сплавів, стали найбільш розповсюдженими. Контактне зварювання займає ведуче місце серед механізованих способів зварювання. В автомобілебудуванні контактне точкове зварювання є основним способом з'єднання тонколистових штампових конструкцій. Кузов сучасного легкового автомобіля зварений більш ніж у 10 тисячах точок. Сучасний авіалайнер має кілька мільйонів зварних точок. Стиковим зварюванням зварюють стики залізничних рейок, стики магістральних трубопроводів. Шовне зварювання застосовується при виготовленні бензобаків. Рельєфне зварювання є найбільш високопродуктивним способом зварювання арматури для будівельних залізобетонних конструкцій. Особливістю контактного зварювання – висока швидкість нагрівання й одержання звареного шва. Це створює умови застосування високопродуктивних потокових і автоматичних ліній складання вузлів автомобілів, опалювальних радіаторів, елементів приладів і радіосхем.
Основні положення законодавства про охорону праці робітників зварювальників
Створення безпечних умов праці є основною і найважливішою задачею будь-якого виробництва. За правильну організацію і стан техніки безпеки несе відповідальність керівництво підприємства, а всі поточні питання вирішуються відділами техніки безпеки або інженерами по техніці безпеки. Дотримання правил по техніці безпеки на підприємствах контролюється інспекцією Держтехнагляду України, інспектором ЦК профспілок робітників даної галузі промисловості, Державною санітарною інспекцією пожежної охорони. Крім загальних (17) необхідно враховувати деякі спеціальні правила по техніці безпеки при зварюванні металів і санітарних умов:
1. “Правила техніки безпеки і виробничої санітарії при електрозварювальних роботах”, затвердженні Президією ЦК профспілки робочі машинобудування 8 січня 1960 р. зі змінами від 158 лютого 1963 року, погодженими з Головою державною санітарією України.
“Санітарні правила при зварюванні, наплавленні і різанні металів” Міністерства охорони здоров'я України. Відповідно до трудового законодавства до зварювальних робіт допускаються особи не молодше 18 років; зварники мають додаткову відпустку тривалістю дог 12 робочих днів; при роботі всередині судиний робочий день зварювальника обмежений до шести годин. Кожний зварювальник повинен у досконалості знати правила техніки безпеки, проходити інструктаж перед допуском до роботи, здавати відповідні іспити. При виконанні зварювальних робіт можуть відбуватися нещасні випадки по наступних причинах:
− поразка електричним струмом;
− шкідливий вплив світлового випромінювання електричної дуги;
− опіки від бризів розплавленого металу і шлаку;
− забруднення повітря продуктами горіння зварювальної дуги;
− вибухи судин і вибухонебезпечних речовин;
− недотримання протипожежних правил.
Захист від враження електричним струмом
Електричний струм уражає нервову систему людини або викликають опіки. Ступінь враження залежить від сили струму, його напруги й опору тіла людини. Величина струму до 0,002А не представляє небезпеки, про м 0,002 до 0,05 А небезпечна, може викликати болючі відчуття, сприяє різкому скороченню м'язів, а вище 0,05 А може привести до смертельного результату. У сухих приміщеннях безпечним вважається напруга до 36А, а в сирих – до 12 А, що необхідно враховувати при проводці ліній для освітлювальних цілей. Чим нижчий опір тіла людини, тим сильніше поразка струмом. У сою чергу, опір тіла людини знижується (підсилюється ступінь поразки) при вологій шкірі, у період сп'яніння, хвороби, перевтоми. Хворі люди й у стані сп'яніння до зварювання не допускаються. Зварник постійно стикається із струмоведучими елементами зварювального ланцюга, що мають напругу до 90 А і трохи вище, а також із зварювальним устаткуванням, що одержує харчування від електричної мережі напругою 220, 380 і 500 А. Випадкове порушення (або відсутність) заземлення або несправність устаткування призводить до поразки електричним струмом. Щоб уникнути поразки струмом при виконанні зварювальних робіт, необхідно: