Урок 7. Технологія і особливості механізованого зварювання і наплавлення в середовищі захисних газів вузлів конструкцій і трубопроводів з конструкційних сталей

 Урок №7

Тема програми: Виконання ручного дугового, плазмового газового, автоматичного зварювання та наплавлення середньої складності деталей, вузлів та конструкцій з конструкційних сталей, кольорових металів та сплавів, у всіх положеннях шва, крім постільного, автоматичне та механізоване зварювання деталей, вузлів апаратів, конструкцій, трубопроводів з різних сталей, чавуну, кольорових металів та сплавів. 

Тема уроку: Технологія та особливості механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів вузлів конструкцій та трубопроводів

Мета уроку:

Ø  навчальна:вивчити технологію та особливості механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів деталей, вузлів, конструкцій простої складності, виготовлених з конструкційних сталей, кольорових металів та сплавів у нижньому та вертикальному положеннях шва ;      

Ø  виховна:формувати творчу працелюбну особистість, поважне ставлення до своєї професії;   

Ø розвиваюча:сприяти розвитку пам'яті, технічного мислення, творчого мислення до підходу проблемних питань.   

Вид уроку:  комбінування. 

Тип уроку:  урок засвоєння нових знань. 

Дидактичне забезпечення:  опорний конспект, роздатковий матеріал, стенди. 

Методи навчання: словесні (пояснення з елементами бесіди), наочні (демонстрації). 

Матеріально-технічне забезпечення:  дошка, опорний конспект учня, підручник, ноутбук. 

Орієнтовний план проведення уроку:

І. Організаційна частина (3 хв)

ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв)

ІІІ. Повідомлення теми, мети завдань уроку (2 хв)

IV. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

V. Підсумок уроку (5 хв)

Хід уроку

І. Організаційна частина.

1. Перевірка присутніх учнів

2. Назначення чергових

 ІІ. Актуалізація опорних знань (методом бесіди з'ясову       питання):

1. Що таке механізоване зварювання?

2. Які металеві конструкції ви знаєте?

ІІІ. Мотивація навчально-трудової діяльності.

Сьогодні ми ознайомимося з технологією та особливостями механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів вузлів конструкцій та трубопроводів з конструкційних сталей . Отримані знання та вміння ви зможете застосовувати на практиці.         

IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.

Тема  уроку " Технологія та особливості механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів вузлів конструкцій та трубопроводів з конструкційних сталей " . На цьому уроці ми ознайомимося з  технологією та особливостями механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів вузлів конструкцій та трубопроводів з конструкційних сталей.

V. Вивчення нового матеріалу.

План вивчення:

1 )  Зварювання балкових конструкцій.

2) Зварювання решітчастих конструкцій. 

3) Зварювання оболонкових конструкцій.

VI. Підсумок уроку.

6.1 Рефлексія

1. Чи всі ви зрозуміли?

2. Тоді дайте відповіді на мої запитання:

1. Які особливості зварювання балкових конструкцій?

2.  Які особливості зварювання решітчастих конструкцій?

3.  Які особливості зварювання оболонкових конструкцій?

Оцінювання активності учнів на уроці

Отже, сьогодні на уроці ви ознайомилися з  технологією та особливостями механізованого зварювання та наплавлення у середовищі захисних газів вузлів конструкцій та трубопроводів з конструкційних сталей.

Домашнє завдання

Конспект,  І.В. Гуменюк, О.Ф. Іваськів Технологія електродугового зварювання  с. 371-399 .      

Опорний конспект

1.  Зварювання балкових конструкцій.

У всіх галузях народного господарства широко застосовуються конструкції різного роду призначення. Вони відрізняються розмірами, конфігурацією, принципами дії, способом виготовлення. Конструкції виготовляються за допомогою різних технологічних процесів. Тому вони можуть бути литими, кованими, точеними, клеєними, штампованими, зварними, а також комбінованими — клеєзварними, штампозварними тощо.

До зварних належать конструкції, нероз'ємні з'єднання яких виконуються за допомогою зварювання. Отже, зварними конструкціями є сітка радіолампи, кабіна автомобіля, корпус балістичної ракети, кожух доменної печі, літак АН "Руслан".

Конструкції можна класифікувати за цільовим призначенням (будівельні, суднові, авіаційні), за матеріалами (стальні, алюмінієві, пластмасові), за характером навантажень та умовами експлуатації.

Зварні конструкції класифікуються за наступними категоріями (групами):

балки — конструктивні елементи, що працюють на поперечний згин, з'єднані між собою жорстко та утворюють рамні конструкції; 

колони  - елементи конструкції, які працюють на стискання або стискання з продовжнім згином;

решітчасті конструкції - система стрижнів, яка працює на розтяг або стискування, і жорстко з'єднаних між собою у вузлах. До них належать: ферми, зв'язуючі, опори транспортерів, щітки лінійних електропередач, сітки арматури залізобетону та ін.; 

оболонкові конструкції - різноманітні ємкості, резервуари, апарати та трубопроводи, до яких встановлюються вимоги міцності та щільності; 

корпусні транспортні конструкції - корпуси суден, вагонів, кузовів автомобілів; 

деталі машин та приладів, які працюють переважно при перемінних багатоциклових навантаженнях (станіні, вали, колеса та ін.). 

Зварні конструкції поділяються на три категорії: будівельні металоконструкції, машинобудівельні конструкції та трубопроводи.

До будівельних металоконструкцій належать зварні конструкції, порядок розрахунку, проектування, виготовлення та монтаж яких регламентується відповідними розділами БНГІа та іншими нормативними документами.

До машинобудівних зварних конструкцій належать конструкції, розрахунок та конструювання яких проводяться на машинобудівних заводах, а виготовлення або довиготовлення та монтаж здійснюється відповідними організаціями.

Трубопроводи різних призначень виділені у третьої категорії конструкцій. 

У свою чергу, шкірна з категорій поділяється на групи конструкцій. На рис. 20.2 наведено спрощену класифікацію зварних будівельних металоконструкцій. Вони поділені на шість груп: каркаси промислових будинків, які є основним видом конструкцій, що виготовляються на заводах; суцільностінові листові конструкції; маківки та опори; обслуговуючі конструкції; сітки та каркаси арматури для залізобетону та ін. Як видно з схеми, кожна з наведених груп складається з декількох підгруп. 

Так, каркаси промислових будівель складаються з колон, ферм, зв'язуючих, балок та огороджуючих конструкцій. Останні не несуть основних навантажень, а лише "огорожжують" (захищають) внутрішні приміщення будівель. До них належать панелі, вітражі, віконні перемички, ворота тощо.

До суцільностінових листових конструкцій належать: різні ємкісні зварні конструкції, основними з яких є резервуари всіх типів (вертикальні зварні РВЗ, ізотермічні, траншейні та горизонтальні зварні РГЗ, а також газгольдери постійного та змінного об'єму); діафрагми й мембрани (переважно перекриття великих будівель і споруд); конструкції вентиляційних систем, включаючи зварні повітроводи; а також більша частина конструкцій доменного комплексу.

 До окремої підгрупи належать решітчасті висотні споруди та опори. До них належать телевізійні, радіой радіорелейні щогли, щогли ліній електропередач (ЛЕП), а також опори конструкцій. 

Призначення обслуговуючих конструкцій виходить з їх назви: вони забезпечують можливість експлуатаційному персоналу виконувати свої функції при дотриманні правил безпеки.

До цієї групи конструкцій відносять сходи, майдані, огорожі.

До самостійної групи виділено сітки та каркаси арматури залізобетону, а також інші конструкції (кронштейни, підвіски, опори трубопроводів та інші дрібні конструкції).

Машинобудівельні зварні конструкції умовно поділено на п'ять груп (рис. 20.3.). До першої з них належать ємкісні конструкції, серед яких можна виділити кілька підгруп: посудини та апарати (котлі, ємкості та обладнання спеціального призначення). Посудини (в основному, пустотілі) та апарати (з внутрішніми пристроями) працюють під тиском. Вони, як і казани, підвідомчі Держпроматом-нагляду. Ємкості мають різну місткість (від часток до сотень кубометрів) та призначення (декомпозери, склади сировини та готової продукції, відстійники тощо). До обладнання спеціального призначення віднесено печі (в т. ч. обертові), конвертори, міксери та інше аналогічне обладнання. 

До групи різних конструкцій належать рами під обладнання (насоси, компресори, привідні та витяжні станції тощо), а також так звані етажеркові (опорні) конструкції, на яких установлюються обладнання та трубопроводи. 

До нестандартного обладнання умовно віднесено конструкції різноманітних бункерів, затворів, кожухів, обладнання та інших конструкцій, постачання яких не належить до обов'язків замовника.

Трубопроводи — це пристрої для транспортування рідких, газоподібних та сипучих речовин при різних лещатах та температурах. За невеликим винятком, трубопроводи є зварними конструкціями та класифікуються відповідно до рис. 20.4. 

Магістральні трубопроводи транспортують рідини та гази від місця їх видобутку до місця переробки чи споживання. Відмінною особливістю магістральних трубопроводів є їхня велика протяжність, яка вимірюється сотнями і тисячами кілометрів, і постійний діаметр, який досягає  1420 мм  і більше.

Промислові трубопроводи призначені для забору нафти та газу від свердловин (включаючи герметизацію нафтових свердловин) та доставку нафти до нафтозбірних пунктів, а газів до компрессорних станцій. Вони мають діаметр 100-377 мм  та невелику протяжність.

До технологічних трубопроводів належать трубопроводи промислових підприємств, якими транспортують сировину, напівфабрикати та готову продукцію, а також матеріали, які забезпечують ведення технологічного процесу та відходи виробництва.

Енергетичні трубопроводи, або трубопроводи енергетичних блоків, забезпечують роботи теплових та атомних електростанцій та групових котельних установок.

Санітарно-технічні трубопроводи призначені для створення комфорту в житлових будинках, об'єктах побутово-культурного призначення та промислових підприємств (водопроводи, газопроводи, трубопроводи гарячої води та каналізації). Для цих трубопроводів характерні малі діаметри труб і велика кількість різьбових з'єднань.

Розширюється застосування пластмас у якості конструкційних матеріалів, які замінюють метали там, де це можливо і доцільно. Пластмаси використовують у будівельних конструкціях при виготовленні повітропроводів та вентиляційних камер, які працюють в агресивних середовищах, а також застосовуються як наповнювачі при виготовленні захисних багатошарових панелей типу "Сендвіч". У машинобудівній промисловості пластмаси в основному застосовуються при виготовленні ємностей для зберігання агресивних рідин, а також нестандартного обладнання для тих самих умов експлуатації.

Як конструктивний матеріал пластмаси перспективні для санітарно-технічних та технологічних трубопроводів для тиску 1-1,6 МПа та температури середовища до 60-80°С. 20.2.

2. Балкові конструкції

Балка – це конструктивний елемент суцільного перерізу, призначений для роботи на поперечний згин. Балки використовують у різних перекриттях, робочих майданчиках, естакадах, мостах, підкранових балках та інших конструкціях. Суцільностінові балки найчастіше застосовують для невеликих прогонів при великих навантаженнях. У разі великих прогонів і малих навантажень краще використовувати наскрізні балки або ферми, оскільки в даному випадку економія металу більш суттєва. 

Типи поперечних перерізів та розмірів зварних балок надзвичайно різноманітні. Якщо навантаження прикладене до вертикальної плоскості, частіше використовують балки двотаврового перерізу. При прикладанні навантаження до вертикальної та горизонтальної плоскостей, а також при дії обертального моменту доцільніше використовувати балки коробчастого перерізу. 

Звичайний зварний двотавр складається з трьох основних листових елементів, стінки та двох поличок. Збирання балки (рис. 20.5) повинно забезпечити симетрію та взаємну перпендикулярність поличок і стінки, притиснення їх одне до одного та закріплення прихватками.

Решітчасті конструкції

Решітчасті конструкції, що працюють на згин, називаються фермами. Ферми складаються з окремих стрижнів, з'єднаних у вузли, і утворюють геометрично незмінну систему. Якщо ферма в цілому працює на згин, то в її конструктивних елементах виникають лише повздовжні зусилля стягнення або розтягування. Це дозволяє більш раціонально використовувати матеріал (метал) порівняно з балками. Ферми економічніші за витратами металу, але більш трудомісткі у виготовленні. Тому їх використовують для перекриття великих прогонів щодо невеликих навантажень.

Ферма складається з трьох основних конструктивних елементів: верхнього та нижнього поясів та решітки. Остання складається із розкосів і стійок. Віддаль між вузлами решітки ферми називається панеллю, а віддаль між її опорами – прогоном.

Ферми класифікуються за такими ознаками (рис. 20.21):

-призначенням - ферми мостів, покриття (стропильні, підстропільні), транспортні естакади, гідротехнічні затвори, вантажопідйомні крани;

-профілем окреслення поясів - ферми з паралельними поясами, полігональні, арочні, трикутні Окреслення поясів визначається призначенням ферми та прийнятої конструктивної схеми всієї споруди;

-системою решітки - ферми з трикутною решіткою та трикутною з додатковими стійками 

Найчастіше у фермах застосовують просту у виконанні трикутну решітку. Додаткові стійки будуть ставити тоді, коли в місцях їх розташування прикладаються зосереджені сили або виникає необхідність у зменшенні довжини панелі верхнього стисненого пояса. У розкосій решітці всі розкоси мають зусилля одного знака, а всі стійки — протилежного. Шпренгельну решітку застосовують у разі частішого прикладання зосереджених сил до верхнього пояса. Хрестоподібну решітку у фермах використовують при двобічному навантаженні. Решітки ромбічні та напіврозкриті застосовують рідко, в основному в конструкціях з великими поперечними силами.

За видом статистичної схеми ферми бувають нерозрізаними, розрізаними та консольними. Залежно від усилий в елементах ферми їх поділяють на легкі (прогоном до  50 м  і найбільшим зусиллям у поясах ІІТ = 5000 кН) та важкі; за конструктивним рішенням — на звичайні, комбіновані та з поперечним напруженням.

Найчастіше у перерізах елементів ферм використовують спарені кутники. Комбінуючі перерізи з рівнобічних і нерівнобічних кутників, з'єднуючи їх малими і великими полками, можна отримати переріз, рівностійкий в обох плоскостях, який добре працює на протяжну силу.

Такі ферми можна використовуватиме перекриття різних прогонів. Уніфіковані ферми мають прогони  18 м , 24, ЗО та  36 м . Типи перерізів наведено на рис. 20.23

Стропільні ферми працюють за статичного навантаження. В якості стрижнів використовують головним чином прокатні і в меншій мірі гнуті замкнуті зварні профілі труби. У загальному об'ємі виробництва до 90% складатимуть ферми з парних прокатних кутників. Стрижні у вузлах з'єднують безпосередньо або за допомогою допоміжних елементів, головним чином дуговим зварюванням. Перспективним є застосування контактного зварювання.

При збиранні ферм особливу увагу приділяють правильному центруванню стрижнів у вузлах, що запобігає появі моменту гнуття, не врахованих розрахунками. У разі складових елементів їх спільна робота забезпечується встановленням прокладок.

Конструкції крокв'яних ферм із поясами із широкополичкових таврів порівняно з типовими фермами із кутників виготовлятимуть легше за меншу трудомісткість та вартість. Зниження маси ферми досягається в основному за рахунок зменшення розмірів вузлових косинок, а також через відсутність косинок у вузлах кріплення стійок до верхніх поясів та виключення прокладок до поясів ферм (рис. 20.24 а). Годинниками вдається кріпити решітку безпосередньо до пояса без косинок (рис. 20.24 б). 

3. Оболонкові конструкції

Різні споруди типу оболонок, несучою основою яких є плоскі або зігнуті металеві листи (пластинки та оболонки) утворюють групу листових конструкцій, які застосовують для зберігання, транспортування, технологічної переробки рідин, газів та сипких матеріалів.

Залежно від призначення листові конструкції класифікуються на:

-резервуари для зберігання рідин (нафти, нафтопродуктів, спирту, кислот, зріджених газів);

-газгольдери для зберігання та вирівнювання складу газів;

-бункери та силоси для зберігання та перевантаження сипких матеріалів (руди, цементу, піску, вугілля тощо);

—листові конструкції доменних цехів (кожухи доменних печей, повітронагрівачів, пиловловлювачів);

- листові конструкції спеціальних технологічних установок хімічних та нафтопереробних заводів;

-трубопроводи великого діаметру для транспортування води та газів на гідростанціях, нафтохімічних, металургійних та інших підприємствах

Листові конструкції мають великі геометричні розміри, тому їх збирають із окремих конструктивних елементів, що зумовлює наявність великої кількості зварних швів, до яких висуваються вимоги щодо щільності та міцності. 40 1000-1200 Мал. 20.36. З'єднання збірно-монолітної конструкції каркасу будівлі

У процесі експлуатації листові конструкції піддаються корозійному впливу зі сторони зберігаються продуктів, і це різко знижує їх довговічність. Відомі випадки виходу з ладу резервуарів та трубопроводів під дією сірчаних сполук, які знаходяться у продуктах, що зберігаються або транспортуються, за короткий термін експлуатації (2-3 роки).

Для збільшення терміну служби споруд на поверхню стінки, що контактує з продуктами, доцільно наносити покриття із спеціального захисного лакофарбового матеріалу, цинку, алюмінію або іншого корозієстійкого матеріалу.

Посудини, призначені для приймання, зберігання, технологічної обробки та відпуску різних рідин, нафти, нафтопродуктів, зріджених газів, води, водного аміаку, технічного спирту тощо, називаються резервуарами.

Залежно від геометричної форми та положення у просторі сталеві резервуари поділяються на: вертикальні цгшіндричні, горизонтально-циліндричні, сферичні, краплевидні, траншейні.

При спорудженні конструкції великих розмірів можливий значний обсяг збирально-зварювальних робіт, які намагаються виконувати в умовах заводу-виготівника. Розміри елементів конструкцій, що перевозяться до місця монтажу, не повинні перевищувати габарити рухомого складу залізничних доріг. Листові полотна завтовшки до  18 мм  перевозити у вигляді рулонів. Метод рулонування розроблено в Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона. Великі вузли конструкції у вигляді полотнищ великого розміру збирають, зварюють у рулон на спеціальних установках (рис. 20.37), які мають два яруси 1 і З, а також барабан 2 для передачі полотнища з одного ярусу на інший з поворотом на 180°. На двох ярусах розташовані чотири робочі ділянки: збирання, зварювання з одного боку, зварювання з іншого боку, контроль та виправлення дефектів. Переміщення полотнища та скручування рулону проводять ритмічно після завершення роботи на кожній ділянці. При цьому полотнище накручують на каркас 4, який закріплений у обертачах. 

Листя товщиною до  8 мм  збирають унапуск і зварюють. Це пояснюється тим, що такі листи простіше збирати та зварювати, причому скручування такого напусткового з'єднання труднощів не викликає. При товщині листів більше  8 мм  місце напуску має помітну жорсткість і для скручування незручне. Стикове з'єднання листів такої толщини є більш доступним як з позиції збирання та зварювання під флюсом, так і з позиції наступного скручування у рулон.

  

Технологія виготовлення бункерів та силосів

Бункери та силоси - це ємкості призначені для зберігання та перевантаження сипучих матеріалів, у яких матеріал висипається під власною вагою.  Їх використовують: на будівництві, на металургійних заводах на зернопереробній промисловості тощо. Бункери можуть бути у поперечному перерізі прямокутними або круглими.

Прямокутні бункери складаються з: бункерної балки, ребер жорсткості, стійок, циліндричної верхньої частини, з нижньої призматичної частини, що звужується та вихідного відвернення. Діаметр вихідного відвернення залежить від матеріалу, який буде використовуватись.

Бункери з круглим перерізом складаються з: стійок нижньої призматичної частини, вихідного відтвору, кілець жорсткості, верхня частина яка складається з окремих обичаків, які в процесі складання зварюються в одне ціле.

Бункери можуть бути як окремо розташовані так і об'єднані у групи.

Технологічний процес виготовлення бункерів такий: спочатку складається і зварюється верхня частина потім конусна нижня частина до якої приварюється вихідний отвір якщо бункер великих габаритів то ці елементи транспортуються окремо на місце встановлення де будуть складатися в готову конструкцію. А якщо бункер не великих габаритів то він зварюється на заводі повністю і транспортується на місце встановлення у готовому вигляді.

Силоси зазвичай конструюють круглого перерізу і виготовляють великоблочним методом або рулонними заготовками. Технологічний процес виготовлення та монтажу силосів майже схожий на виготовлення вертикальних циліндричних резервуарів.

Точніше так: спочатку роблять фундамент певної висоти і діаметром, який дорівнює діаметру майбутнього силосу. Фундамент виготовляють із бетону. Потім ставити стійки. Які надалі будуть збільшуватися методом підрощення. На стійки монтується каркас крыши (покрівлі). Потім цей каркас крышу обшиватимуть листами сталі. У покрівлі вирізають отвір для люку який буде слугувати для огляду та ремонту бункеру, оглядові вікна які ще й служать для вентиляції, монтують також стремянку. Потім монтують обичайку з листової сталі методом підрощення. Листами сталі обшивають стійки у процесі якого утворюються стінки бункеру. Смежно коли монтуються стінки одночасно монтуються та стійки.

Використана література:

https://tvpursit1muzyka.blogspot.com/2020/04/11_14.html  (Урок)

https://tvpursit1muzyka.blogspot.com/2020/03/16.html  (Урок)

Корисні посилання:

https://naurok.com.ua/prezentaciya-zvaryuvannya-riznogo-rodu-ferm-ratchastih-konstrukciy-273795.html

https://naurok.com.ua/prezentaciya-na-temu-tehnologichniy-proces-zbirannya-ta-zvaryuvannya-gratovih-konstrukciy-89011.html

https://naurok.com.ua/prezentaciya-na-temu-tehnologichniy-proces-zbirannya-ta-zvaryuvannya-dvotavrovo-balki-89020.html

https://naurok.com.ua/prezentaciya-na-temu-tehnologichniy-proces-zbirannya-ta-zvaryuvannya-karkasu-teplici-89017.html

https://vseosvita.ua/library/metodychna-rozrobka-uroku-na-temu-tekhnolohiia-zvariuvannia-i-naplavlennia-zvariuvalnymy-avtomatamy-i-napivavtomatamy-prostykh-detalei-vuzliv-i-konstr-67971