Сварка пожарной лестницы

Введение

 

 

Лестница — функциональный и конструктивный элемент, обеспечивающий вертикальные связи. Лестница состоит из ряда ступеней. Обычно этот термин применяется к элементам зданий или сооружений, являющимся несущей конструкцией. Первой деревянной лестнице семь тысяч лет. В 2004 году в городе Хальштадт, Австрия, в древней соляной шахте учёные обнаружили прекрасно сохранившуюся деревянную лестницу. Эта лестница самая старая из всех известных на сегодняшний день. Раскопано лишь 6 м ступеней. Соль позволила прекрасно сохраниться деревянным элементам лестницы. Учёные утверждают, что она построена за 5 000 лет до н. э.

Первые письменные свидетельства о технологии строительства лестниц были в египетских папирусах 4—1 тысячелетий до н. э.  

Египетские пирамиды (Приложение 1) представляют собой гигантские лестницы, уходящие в небо.  В настоящее время жизнь в больших городах и маленьких селеньях   невозможно представить без лестниц. Только по функциональному назначению различают лестницы: пожарные, приставные, монтажные, посадочные, садово-парковые, трапы, эскалаторы, а существуют еще классификации по конструктивным особенностям, по количеству и конфигурации маршей.

Актуальность темы. Ни одно жилое здание, ни промышленное сооружение не получит разрешение на эксплуатацию, если не будет оснащено пожарной лестницей. Работая на строительных объектах, приходилось участвовать в сборке пожарных лестниц. Это достаточно трудоемкая и очень ответственная работа, потому что от качества сварной конструкции напрямую зависит жизнь людей. Поэтому выбрана тема письменной экзаменационной работы «Технология сборки и сварки пожарной лестницы».

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

1. Рассмотреть технологию ручной электродуговой сварки;
2. Исследовать вопрос о функциональном назначении конструктивных элементов лестницы;
3. Обосновать выбор сварочного оборудования и сварочных материалов;
4. Произвести необходимые экономические расчеты.

       При написании работы использовалась учебная  литература и нормативные документы по сварке. Наиболее полезной была работа Д.Л. Глизманенко « Сварка и резка металлов». В книге рассматриваются вопросы технологии ручной дуговой сварки, излагаются основы современных способов полуавтоматической и автоматической дуговой сварки, сварки в среде защитных газов, электрошлаковой сварки, газовой сварки и кислородной резки металлов. Приводятся основные сведения по современному сварочному оборудованию, методам контроля производства, организации труда и технике безопасности сварочных работ.

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

Во введении описывается актуальность темы, ставятся цель и задачи написания работы. В главе 1 рассматриваются теоретические вопросы выполнения электродуговой сварки, глава 2 рассказывает о технологии выполнения сварки пожарной лестницы.

Заключение содержит основные выводы по выполненной работе, предложения по усовершенствованию процесса сварки пожарной лестницы.

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Технология электродуговой  сварки

Электродуговая сварка – наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии. При электродуговой сварке кромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Для сварки необходим сильноточный источник питания низкого напряжения, к одному зажиму которого присоединяется свариваемая деталь, а к другому – сварочный электрод.

         Главная  роль дугового разряда – преобразование  электрической энергии в теплоту. При температуре около 5500° С газ в разряде представляет собой смесь ионизованных частиц, определяющих поведение присадочного металла.

        Характер дугового разряда зависит от присадочного металла, основного металла, защитной среды, параметров электрической цепи и других  факторов. Напряжение дугового разряда связано прямой зависимостью с длиной дуги: чем длиннее дуга, тем выше напряжение разряда. Точная форма этой зависимости определяется условиями разряда – наличием или отсутствием защитной газовой атмосферы, свойствами покрытого электрода, наличием и свойствами флюса и т.д. При любых условиях дугового разряда существует определенная длина дуги, отвечающая оптимальным условиям сварки.

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания  электрической дуги от сварочного трансформатора подводится электроэнергия. Под действием теплоты электрической дуги (до 7000°С) кромки свариваемых деталей и электродный металл расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. В сварочной ванне металл электрода смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность, образуя защитную плёнку.

При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания электрической дуги, получается от специальных источников питания постоянного или переменного тока.

В процессе электросварки могут быть использованы плавящиеся и неплавящиеся электроды. В первом случае формирование сварного шва происходит при расплавлении самого электрода, во втором случае — при расплавлении присадочной проволоки (прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

Ручная дуговая  сварка (рис. 1) плавящимся электродом выполняется сварщиком  с помощью инструмента, получающего энергию от специального источника; расплавляемый при сварке электрод, закрепленный в инструменте, служит присадочным материалом, вводимым в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному металлу.

Рисунок 1. Ручная сварка плавящимся электродом, покрытым электродом.

 

 

 

 

 

 

 

1 – стержень

2 – обмазка

3- основной металл

При сварке угольным электродом дуга горит между свариваемым металлом и угольным или вольфрамовым электродом. Для сварки используется присадочная проволока, конец которой вводится в пламя дуги (рис.2).

Рисунок 2. Сварка угольным электродом

 

 

 

 

 

 

1- электрод, 2- присадочная проволока,3 - металл

При автоматической сварке под флюсом электрическая дуга горит между свариваемым металлом и металлическим электродом (проволокой). Горение дуги и плавление металла подходят под флюсом, защищающим расплавленный металл от вредного влияния кислорода и азота окружающего воздуха. При этом способе достигается высокая производительность и обеспечивается высокое качество сварочных соединений (рис.3).

Рисунок 3. Сварка под флюсом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1- Электрическая дуга, 2- металл, 3- металлический электрод или проволока, 4- флюс, 5- бухта для проволоки, 6 –автоматическая сварочная головка для подачи проволоки.

При сварке в среде защитного газа для предохранения расплавленного металла от окисления применяются защитные газы – аргон, гелий, азот, углекислый газ. Защитный газ подводится к сварочной дуге. Дуга образуется между электродом и свариваемым металлом. Для заполнения шва в дугу вводится  присадочная проволока. Сварка в среде защитного газа может также осуществляться металлическим электродом (рис. 4).

Для сваривания заготовок большой толщины используется электрошлаковая сварка. Дуга горит только в начале процесса, а затем при большом слое расплавленного флюса гаснет, и тепло, выделяющееся при прохождении тока через образующийся жидкий шлак и флюс, обеспечивает расплавление флюса, проволоки и кромок свариваемого металла (Приложение 2)

При сварке трехфазной (Приложение 3) дугой к двум электродам и свариваемому металлу подводится переменный ток одновременно от всех трех фаз источника тока. Вследствие этого возникает три одновременно горящие сварочные дуги: по одной между каждым электродом и металлом и между самими электродами . при этом выделяется большое количество тепла и производительность сварки увеличивается в 2-3 раза по сравнению с обычной однодуговой сваркой.

 

Рисунок 4. Сварка в среде защитного газа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. сварочная дуга
2. мундштук
3. вольфрамовый электрод
4. присадочная проволока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Материалы, используемые для выполнения электродуговой сварки

          К  сварочным материалам относят электроды, присадочную проволоку, защитные газы, металл. Рассмотрим некоторые виды сварочных материалов.

Сва́рочный электро́д — металлический или неметаллический стержень из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов, причем более половины всего выпускаемого ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки.

Сварочные электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся. Неплавящиеся электроды изготовляют из тугоплавких материалов, таких как вольфрам по ГОСТ 23949-80 "Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся", синтетический графит или электротехнический уголь. Плавящиеся электроды изготовляют из сварочной проволоки, которая согласно ГОСТ 2246—70 разделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную. Поверх металлического стержня методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия (рис.5). Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите её от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги.

Рисунок 5. Покрытый сварочный электрод.

 

 

 

 

Виды электродов по назначению:

• для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой У (ГОСТ 9467-75);
• для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм² (600 МПа). Обозначаются буквой Л (ГОСТ 9467-75);
• для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Обозначаются буквой T (ГОСТ 9467-75);
• для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Обозначаются буквой В (ГОСТ 10052-75);
• для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Обозначаются буквой H (ГОСТ 10051-75).

Вышеуказанными стандартами предусмотрено разделение электродов на типы, в соответствии с механическими свойствами и химическим составом наплавленного металла. Цифры, обозначающие каждый тип электрода  Э42, Э42А, Э50 и т. д., характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в кгс/мм², а буква А — повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу.

Для изготовления сварных конструкций используют арматуру, стальной уголок, стальной швеллер, трубы.

Арматура - это стальной прут, имеющий круглое сечение и рифленую – чаще всего – поверхность (рис.6). В настоящее время она широко используется при строительстве зданий, сооружений и конструкций другого типа.

Рисунок 6. Периодический профиль стержневой арматурной стали

 

 

 

 

 

 

а, б - профили по ГОСТ 5781-82; в - серповидный профиль: г -винтовой профиль.  Арматурная сталь производится из углеродистой или низколегированной стали. Длина стержня обычно находится в диапазоне от шести до двенадцати метров. Ее основное предназначение состоит в восприятии растягивающих усилий. В связи с тем, что требуемые физические свойства арматуры различаются, в зависимости от вида возводимой конструкции, этот вид металлопроката изготавливается из различных арматурных сталей, отличающихся друг от друга прочностными характеристиками и пластическими свойствами.     В зависимости от механических свойств арматурную сталь подразделяют на классы A-I (A240), A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000).   Арматурную сталь изготавливают в стержнях или мотках. Арматурную сталь класса A-I (A240) изготавливают гладкой, классов A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000) - периодического профиля. По требованию потребителя сталь классов A-II (A300), A-III (A400), A-IV (A600), A-V (A800) - изготавливают гладкой. Арматурная сталь периодического профиля (арматура) представляет собой круглые профили с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии. Для профилей диаметром 6 мм допускаются выступы арматуры, идущие по однозаходной винтовой линии, диаметром 8 мм - по двухзаходной винтовой линии арматуры. Арматурная сталь класса A-II (А300), изготовленная в обычном исполнении, и специального назначения Ас-II (Ас300), должна иметь выступы арматуры, идущие по винтовым линиям с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля арматуры. Сталь класса A-III (A400) и классов A-IV (А600), A-V (A800), А-VI (А1000) должна иметь выступы арматуры по винтовым линиям, имеющим с одной стороны профиля арматуры правый, а с другой - левый заходы. Относительные смещения винтовых выступов арматуры по сторонам профиля, разделяемых продольными ребрами, не нормируют. Арматурную сталь классов A-I (A240) и A-II (А300) диаметром до 12 мм и класса A-III (A400) диаметром до 10 мм включ. изготовляют в мотках или стержнях, больших диаметров - в стержнях. Арматурную сталь классов А-IV (А600), A-V(A800) и A-VI (A1000) всех размеров изготовляют в стержнях, диаметром 6 и 8 мм - по согласованию изготовителя с потребителем арматуры в мотках.  Арматурную сталь изготовляют из углеродистой и низколегированной стали марок, указанных в таблице