О профессии машиностроителя

Сварка - это процесс формирования неразъемного соединения материалов за счет атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых веществ. Сваркой соединяют металлы и сплавы, неметаллические материалы (полимеры) и живые ткани. Наиболее известной и широко применяемой в промышленности и строительстве является сварка электрической дугой, но в настоящее время бурно развивается и внедряется в производство сварка излучением лазера, пучком электронов, плазмой. Поэтому современная сварка - это глубокие научные исследования физико-химических и термодинамических процессов, разработка новых способов сварки и инновационных технологий.

Какие дисциплины изучаются?

Студенты, обучающиеся по сварочным профилям направления «Машиностроение», овладевают глубокими знаниями в математике и численном моделировании, изучают теорию и технологию сварочных процессов, разрабатывают компьютерные технологии сварки, наплавки и родственных процессов, осваивают основы формирования наноструктур при воздействии концентрированных потоков энергии (излучения лазера, пучка электронов, ионов и плазмы) на материал.

Студенты также изучают современные методы контроля качества сварных соединений.

Кафедра развивает международные связи и принимает регулярное участие в Международных конференциях и выставках студенческих работ. В 2009 г. кафедрой заключено соглашение о сотрудничестве с Национальной Инженерной Школой г. Сент-Этьена (I’ ENISE, Франция) и студенты университета сварочного профиля ежегодно участвуют в конкурсе магистерских стипендий региона Рон-Альп Франции. На пятом курсе обучения победители направляются в I’ ENISE изучать лазерные технологии. И в конце обучения студенты защищают европейский диплом магистра и российский диплом бакалавра. Наличие двух дипломов значительно расширяет перспективные возможности выпускника университета.

Университет имеет лицензию дополнительного профессионального образования: «Оператор лазерных установок»; «Сварщик на машинах контактной (прессовой сварки)»; «Сварщик на электронно-лучевых сварочных установках»; «Электрогазосварщик»; «Электросварщик на автоматических и полуавтоматических машинах»; «Электросварщик ручной сварки».

Во время обучения студенты получают свидетельство о присвоении квалификации сварщика II-го и затем III-го разряда, а в конце обучения - диплом квалификации рабочего - сварщика (дополнительно к диплому бакалавра).

Где работать?

Сварочные работы по-прежнему остаются одним из ключевых технологических процессов, обеспечивающих производственно-монтажную деятельность предприятий разного уровня и направленности. Формирование металлических конструкций, ремонт инженерных сетей и оборудования - лишь часть задач, которые решаются посредством сварки. Современный технический уровень реализации таких операций позволяет строго сегментировать функции и методы их выполнения. В то же время сварочное производство остается зависимым от человеческого фактора, поэтому повышаются и требования к специалистам, работающим в этой области.

Особенности организации производства

Существует два основных направления выполнения сварочных операций - на строительно-монтажной или ремонтной площадке и в условиях промышленного производства. В данном случае рассматривается второй подход к организации деятельности сварщика, который имеет определенные особенности. В первую очередь работники сварочных цехов на предприятиях выполняют свои задачи в более выгодных условиях с точки зрения технологического обеспечения. Перед ними стоят четкие задачи формирования соединений в деталях, конструкциях, резервуарах и других заготовках.

Можно сказать, специалисты на предприятии работают по конвейерному принципу с четкими параметрами операции, в то время как сварщик на монтажной площадке почти всегда имеет дело с уникальным набором условий и технических задач. Например, ремонт на участке инженерной сети с газопроводом потребует определения оптимального метода операции с учетом внешних условий, характеристик изделия и других факторов. В свою очередь, технология сварочного производства опирается на изначально заданные параметры. Другое дело, что существуют разные технологические методы. Также в условиях промышленного производства есть и свои проблемы, к которым можно отнести несовершенство контроля качества, обеспечение защиты металлов от окисления и выгорания легирующих присадок.

Функции сварочного производства

К основным техническим задачам такого производства относится формирование прочных соединений, обеспечение герметизации, укрепление швов и отдельных участков конструкций. Решаются эти задачи разными способами - в каждом случае подбирается своя техника сварки. В перечень функций непосредственно сварщика входит контроль производственного процесса, управление оборудованием и аппаратурой, использование вспомогательной оснастки и поддержание рабочего участка в соответствии с правилами безопасности.

На сегодняшний день собственное сварочное производство, как правило, имеют предприятия в областях машино-, станко- и автомобилестроения, заводы по изготовлению котлов, металлических резервуаров, мелких деталей и компонентов строительных конструкций. То есть функции сварки используются почти везде, где конечным продуктом выступают металлические детали, компоненты и конструкции.

Технологии сварки

Все методы сварки можно разделять по трем параметрам: источнику термического воздействия, средствам защиты металла и уровню механизации и автоматики всего процесса. Один из самых распространенных методов представляет собой дуговую сварку, при которой нагрев обеспечивается контактом между электрической дугой и электродом. Способ традиционный и лишенный элементов автоматизации, но на небольших производствах он вполне себя оправдывает. С этим методом схожа технология сварочного производства на основе сгорания газово-кислородной смеси. Высокотемпературное пламя дает возможность осуществлять масштабные работы, но в плане точности этот способ далеко не лучший.

К современным технологиям относится плазменная и лазерная сварка. В первом случае при выполнении операции активизируется сжатая электродуга, по которой со сверхзвуковой скоростью проходит газ, переходящий в состояние плазмы. Лазерное сварочное производство использует в качестве рабочего ресурса луч квантового генератора. Непосредственно резку и расплав осуществляет лазерный луч в регулируемом инфракрасном или световом диапазоне.

Степень автоматизации

Внедрение электроники в производственные циклы давно и широко практикуется, открывая новые возможности организации технических операций. Надо отметить, что оборудование и технология сварочного производства взаимосвязаны, и сама методика предъявляет требования к используемым аппаратам. Так, если на предприятии делается упор на автоматизацию, то и оборудование должно поддерживать такую возможность. В этом отношении разделяют ручную и полуавтоматическую сварку.

Средства обеспечения полуавтоматических операций чаще используются на крупных производствах, так как повышают скорость и качество выполнения работы. Отличие этого способа заключается в механизации процесса, который обеспечивает сварочный полуавтомат. Производство таких работ предполагает, что подача электрода, например, будет осуществляться в постоянном режиме без участия пользователя.

Применяемое оборудование

На базовом уровне производство обеспечивается тремя видами сварочного оборудования. Это инверторы, трансформаторы и выпрямители. Что касается инверторов, то они отличаются наличием электронного управления, за счет которого упрощаются процессы розжига и поддержания дуги. В свою очередь, трансформаторы обеспечивают электроснабжение процесса - то есть генерируют подходящие по параметрам токи. Для получения точного шва применяются выпрямители. Современное производство сварочных аппаратов позволяет выпускать такие устройства по типу преобразователей тока, исключающих также перепады напряжения.

Требования к сварщикам

На производствах работают сварщики разного класса и уровня подготовки. Начальный уровень предусматривает формирование бригад, в которые входят работники низкой квалификации (до 4-го разряда). В плане требований к навыкам можно отметить умение выполнять прихватку и другие вспомогательные операции, которые предусматривает сварочное производство. Специальность «слесарь-сварщик» тоже предусматривает выполнение несложных вспомогательных действий, но также рабочие этого профиля на профессиональном уровне выполняют смежные монтажные операции.

Высокая квалификация сварщика обязывает его знать тонкости проведения как ручных, так и полуавтоматических процессов. Это работники, которые участвуют в комплексных бригадных нарядах, обслуживающих линейные объекты. Также стоит подчеркнуть, что специалист сварочного производства в современных условиях постоянно сталкивается с проблемами усложнения технологических процессов. Еще совсем недавно высококвалифицированные специалисты могли даже не иметь представления о той же плазменной сварке. Сегодня же умение выполнять такие работы с применением усовершенствованной оснастки является обязательным условием.

Производство сварочного оборудования

Изготовители и разработчики сварочного оборудования учитывают разные аспекты эксплуатации. В современных ассортиментах, например, можно встретить аппараты, способные работать с диапазонами по силе тока от 10 до 200 А. По напряжению техника достигает мощностей трехфазной сети на 380 В. Но важно подчеркнуть, что производство сварочных аппаратов на современном уровне обеспечивает также возможность поддержания колебаний напряжения в рамках 10-15%.

Есть и продвижения в эргономическом плане - оборудование дополняется информативными дисплеями, оснащается удобными в обращении корпусами и платформами для перемещения, а также средствами для коммуникации с другой техникой.

Заключение

На фоне улучшения рабочих показателей сварочного оборудования неизбежно корректируются и подходы к методам организации рабочих условий. Тот же сварочный полуавтомат, производство ориентируется на повышение надежности и эффективности рабочего процесса, имеет целый комплекс защитных устройств - в том числе от электротока.

Но вместе с этим специфика эксплуатации полуавтоматов значительно повысила требования к обеспечению личной безопасности. Сварщику, в частности, предписывается крайне осторожное обращение с газовыми баллонами, самим блоком аппарата и кабельной проводкой. Все коммуникации, действуя под напряжением, представляют также опасность для близко расположенных легковоспламеняемых предметов и материалов.

Сварка представляет собой процесс, который позволяет путем нагрева поверхностей материалов создать неразъемное соединение.

Оборудование и технология сварочного производства включают в себя современные разработки способов сварки. Этот процесс активно используется во всех промышленных сферах, сварка ведется с любыми материалами – металлом, пластиком и керамикой.

Технология сварки

В результате сварки получается неразъемное соединение, которое называют сварным. Как правило, такая технология используется при работе с металлами.

Технология сварочного производства подразумевает использование различных источников энергии. В качестве них могут быть применены такие, как:

1. Электрическая дуга.


2. Электрический ток.


3. Лазерное излучение.


4. Электронный луч.


5. Ультразвук.


6. Газовое пламя.

На основе используемого источника энергии и выделяют разновидности сварочного процесса, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. В настоящее время процесс сварки может проводиться не только в условиях промышленных предприятий, но и в бытовых, а также полевых условиях. Благодаря качественному оборудованию сварочный процесс становится все более простым и надежным.

Разновидности сварки

Существует огромное количество технологий сварочного производства , требующих использования специального оборудования , в настоящее время их насчитывается около 150. Основная классификация сварки подразумевает разделение процессов по физическим, техническим и технологическим признакам.

Физическими признаками являются форма и вид используемой энергии, форма энергии показывает класс сварки, а вид энергии – вид самого процесса. По такому признаку можно выделить 3 вида сварки:

1. Термический класс. Эта категория включает в себя виды сварки, которые осуществляются плавлением и требуют тепловой энергии.


2. Термомеханический класс – включает в себя виды сварки, которые осуществляются при использовании
   не только энергии, но и давления. Это контактная, кузнечная и газовая сварка.
3. Механический класс – сварка, которая осуществляется при использовании механической энергии. Это холодная сварка, сварка ультразвуком и трением.

К техническим признакам сварочного процесса можно отнести способ защиты металла в области сваривания, а также степень автоматизации процесса и его непрерывность.

Сварочное оборудование

В зависимости от типа сварочного процесса используется определенное оборудование. Из-за востребованности оборудования его ассортимент в продаже очень велик. Можно выделить следующие виды оборудования:

1. Инверторные полуавтоматические инструменты. Очень удобное оборудование, имеет малый вес и габариты. Отличный вариант для использования на строительных площадках.


2. Сварочные аппараты для точечной сварки.


3. Сварочные инверторы.


4. Трансформаторы.


5. Редукторы.


6. Полуавтоматы. Осуществляют сварку в среде защитного газа, главным элементом выступает электрод.

Среди производителей техники можно особенно выделить таких, как Атом-сварка, Forte, Gerrard GYS, Kaiser Stanley – это наиболее известные компании, осуществляющие изготовление различного рода сварочного оборудования.

Современное оборудование и технологии сварочного производства позволяют получить качественные сварочные швы и обеспечить надежный и безопасный технологический процесс. Новейшее оборудование для сварки отличается высоким КПД, мощностью, функциональностью. Аппараты оснащаются многими удобными функциями, в частности системами плавной регулировки тока и скорости работы.

В мае следующего года в Москве традиционно пройдет металлургическая выставка, посвященная оборудованию, инструментам и новейшим технологиям в сфере металлообработки. На данном мероприятии ведущие инженеры мира будут представлять свои разработки – инновационные технологии и оборудование. Выставка пройдет в ЦВК «Экспоцентр» в Москве. Это самое крупное мероприятие в России и СНГ, оно дает полную картину состояния отрасли металлургии.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва»

Демичев С.Ф., Рясный А.В., Усольцев А.Л.

Технология и оборудование сварочного производства

Введение

1. Физико-химические основы и классификация сварочных процессов

2.Основные способы сварки их технологические особенности

2.1 Термические способы сварки (сварка плавлением)

2.1.1Особенности формирования соединений при сварке плавлением

2.1.2 Дуговые виды сварки

2.1.2.1 Строение и свойства сварочной дуги

2.1.2.2 Источники питания сварочной дуги

2.1.2.3 Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

2.1.2.4 Автоматическая дуговая сварка под флюсом

2.2.2.5.Дуговая сварка в защитных газах

2.1.3 Электронно-лучевая сварка

2.2 Механические и термомеханические способы сварки (сварка давлением)

2.2.1 Особенности формирования соединений при сварке давлением

2.2.2 Контактная сварка

2.2.3 Диффузионная сварка в вакууме

2.2.4 Холодная сварка

2.2.5 Сварка трением

2.2.6 Сварка взрывом

2.2.7 Магнитно-импульсная сварка

3. Основы технологии и оборудование пайки

3.1 Образование соединения при пайке

3.2 Классификация и сущность основных способов пайки, применяемое оборудование

3.2 Технология пайки

4. Методы контроля качества сварных и паяных соединений

4.1 Дефекты сварных и паяных соединений

4.2 Методы неразрушающего контроля сварных и паяных соединений

4.3 Методы разрушающего контроля

5. Изготовление сварных конструкций

5.1 Классификация сварных конструкций

5.2 Конструктивно-технологические характеристики сварных соединений

5.3 Технологичность сварных конструкций

5.4 Виды технологических операций и оборудования сварочного производства

5.5 Основные технологические операции и их механизация

Список использованных источников

Введение

С давних пор одной из важных задач в сфере материального производства является задача прочного соединения составных частей изделия в единое целое. Процессы соединения элементов из металла, дерева, пластмассы, в строительстве – камня, бетона, и других материалов, а также разделения и дробления этих материалов дополняют друг друга и составляют основу обработки твёрдых материалов. Без использования этих процессов невозможно представить себе современную промышленность, строительство и другие области производственной деятельности.

Существующие способы соединения твёрдых тел можно разделить на механические способы и способы соединения за счет межатомных сил сцепления.

С помощью первых получают, например, широко применяемые в технике резьбовые соединения и соединения, выполняемые с применением резьбовых крепежных элементов, заклёпочные соединения, клиновые, прессовые посадки и т.п. Ко второй группе относятся такие способы, как сварка, пайка, склеивание; в строительстве - соединение цементами. Каждый из способов соединения твёрдых тел отличается определенными особенностями и имеет свою область применения. Все они дополняют друг друга и в совокупности обеспечивают выполнение самых разнообразных производственных задач.

Способы соединения первой группы в большинстве своём обеспечивают получение соединений т.н.разъёмных, т.е. таких, которые при необходимости можно сравнительно легко демонтировать без повреждений деталей. Соединения, выполненные с помощью способов второй группы, чаще всего, бывают неразъёмными – при их разделении нарушается целостность либо их элементов, либо их связи.

Сварка является одним из основных способов получения неразъёмных соединений.

Она обладает большими достоинствами и по ряду позиций имеет преимущества перед другими способами получения соединений. Сварные соединения характеризуются высокой прочностью и жаропрочностью, герметичностью; они имеют большой ресурс, технологичны. Применение сварки, например, позволяет сложный узел расчленить на простые элементы, которые можно изготовить с помощью высокопроизводительных технологий штамповки, прокатки, прессования, литья. Применение сварочных процессов дает возможность снижения массогабаритных характеристик узлов, обеспечивает значительную экономию металла. Так, сварные конструкции в среднем на 15-20% легче клёпаных и на 25-30% легче литых. К указанным достоинствам сварочных процессов следует добавить также широкие возможности для их механизации, автоматизации и роботизации, сравнительно невысокую трудоёмкость изготовления сварных узлов и конструкций.

Сварка и родственный ей процесс пайки возникли очень давно - несколько тысячелетий назад. За прошедший огромный период своего развития в вопросах практики и теории сварки и пайки достигнуты большие успехи. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными и низколегированными сталями сваривают специальные стали, легкие сплавы на основе алюминия, магния, титана, тугоплавкие металлы - цирконий, молибден, ниобий, их сплавы и многие другие материалы. Разработаны способы сварки, позволяющие успешно решать проблемы соединения разнородных материалов. Так, на сегодняшний день, в частности, с помощью технологии диффузионной сварки в вакууме получены соединения более 900 сочетаний материалов, в том числе металлических материалов с неметаллами (конструкционной керамикой, графитом, стеклом). Существенно расширились условия проведения сварочных работ: сварку выполняют как в обычной атмосфере, так и под водой, в условиях высоких температур, радиации, в глубоком вакууме, в космосе.

Следует отметить, что большая заслуга в этом принадлежит ученым нашей страны. В России разработаны способы сварки, которые сегодня относятся к числу основных – различные виды дуговой сварки, электрошлаковая сварка; все большее применение получают сварка трением, диффузионная сварка в вакууме, и др.

Широкие технологические возможности сварки и пайки позволяют решать с их помощью самые сложные технические задачи, делают их незаменимыми процессами в современном производстве. Они широко используются в самых различных отраслях промышленности, в том числе и в таких передовых, как аэрокосмическая. В авиастроении с помощью различных способов сварки изготавливаются фюзеляжи, панели, крылья, двигатели, топливные баки, трубопроводы, узлы шасси, детали приборов и радиоаппаратуры самолётов и вертолетов. В космическом ракетостроении превалирующую часть неразъёмных соединений деталей и конструкций получают с помощью сварки; например, баки для горючего и окислителя, арматуру баков, топливные и магистральные трубопроводы, ферменные конструкции отсеков и устройств крепления маршевых двигателей, устройства для крепления приборов (кронштейны; фермы; рамы) и многое другое. Весьма показательно, что при ремонте авиационной техники около 60% всех деталей и узлов может быть восстановлено с помощью сварки пайки.

Приобретение знаний основ теории сварочных процессов и практических навыков в выборе рациональных способов сварки, необходимых сварочного оборудования и технологической оснастки при решении задач, связанных с изготовлением неразъемных узлов и конструкций, являются обязательными компонентами подготовки инженеров.