Математика в профессии сварщика. Статья учащегося.

Математика в профессии сварщика

Ермолаев Сергей Игоревич

ГОУ НПО Профессиональное училище №5 г. Белово

Современный мир полностью держится на металле. Без него нельзя построить высокие здания, машины, корабли. Металл применяется повсеместно: в быту, в промышленности, в строительстве. Сварщик — это специалист, занимающийся соединением металлических деталей, узлов, других конструкций  методом сплавления металлов.

 Временем возникновения профессии сварщик можно считать 1802 год, когда Василий Владимирович Петров открыл эффект электрической дуги, при возникновении которой между двумя угольными электродами, создаётся высокая температура. Эта температура настолько высока, что позволяет расплавлять металлы. С момента этого открытия и до его промышленного применения прошёл немалый период времени. Но спустя десятилетия, метод соединения металлов электродуговым способом произвёл революцию в различных отраслях промышленности, строительства и стал массовой технологией соединения материалов.  Сварочные работы применяются во многих отраслях промышленности. Сварщики трудятся на стройплощадках, создавая конструкции и системы различных коммуникаций, в промышленности, где применяют свой опыт и навыки в машиностроении, кораблестроении и в других областях, таких как, энергетика, нефтеперерабатывающая промышленность, сельское хозяйство. Трудно назвать такой сегмент производства, где не применялся бы труд сварщика.
От мастерства сварщиков зависит качество сварочных швов. Любые ошибки, небрежность, допускаемые в работе, могут привести к катастрофическим последствиям. От качества работы сварщика зависит многое — долговечность и устойчивость строительных конструкций, работа и срок службы различной техники. Стать квалифицированным востребованным специалистом в своем деле невозможно без определенных знаний из других наук. В наши дни стремительно развивающегося технического прогресса к профессии сварщика предъявляются такие требования, как:

1. умение разрабатывать  меры  предупреждения  образования  дефектов сварных соединений и технологию их устранения;
2. выполнять  необходимые  теоретические и экспериментальные исследования  по профилю  специальности и составлять отчет по работе;
3. уметь производить необходимые вычисления для  решения  теоретических и прикладных задач по специальности;
4. конструирование технологической модели типовых конструкций;
5. построение чертежа будущего изделия;
6. знания математической символики для выражения  количественных и качественных свойств объектов;
7. исследования свойств будущих конструкций и оценкой применимости полученных результатов;
8. уметь использовать основные понятия и методы геометрических построений и измерений;
9. быть способным поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций.
10. уметь использовать для  решения производственных задач методы изученных им наук.

 Только  имея совокупность этих качеств, знаний и умений ты становишься конкурентоспособным на рынке труда. 

Создание сварной конструкции, полностью отвечающей своему служебному назначению, надежной в эксплуатации, представляет собой комплексную задачу, которая включает проектирование, расчет, рациональное построение технологии изготовления. Все это требует определенных математических знаний – вычислительных навыков, знания правила пропорции, умения нахождения неизвестного и др.,  и, конечно же, немало знаний из области геометрии. Геометрическое проектирование сварочной конструкции помогает не только уменьшить время, затрачиваемое на создание изделия, но и позволяет свести до минимума изменения, вносимые в конструкцию, практически исключить ошибки и улучшить качество изделия. Рассмотрим различные производственные задачи, приводящие к необходимости применения математического аппарата.

1. Задачи на чтение и построение чертежей

 Многие, привлекающие наш взгляд изделия созданы руками сварщика. Это кованые изделия.  Мы видим различные фонарики, витые трубы, затейливые ажурные завитки.  Порой такие изделия поражают своей красотой, и, кажется, что человеческие руки не могут сделать такого.

Чтобы такие изделия пользовались спросом, они должны соответствовать требованиями моды, эстетики, функциональности и технологичности. Моделирование внешнего вида изделия средствами геометрии на начальном этапе работы является важной частью работы современного сварщика. Возможность создания точных моделей детали является фундаментом успешного результата. Первый этап работы – эскиз, а также грамотно выполненный чертеж изделия помогает оценить общее качество изделия с точки зрения его внешнего вида и математических свойств поверхностей и соединений. Разработка эскиза и чертежа невозможна без знания определенных  понятий геометрии: расстояние между точками, длина отрезка, параллельность и перпендикулярность прямых, окружность, радиус и диаметр и др.

Немаловажным для хорошего сварщика является умение чтения чертежей. Следующие примеры наглядно демонстрируют нам необходимость при чтении чертежей  иметь в запасе определенный набор геометрических знаний, таких как понятия перпендикулярности, перпендикуляра и наклонной, параллельности, радиуса, диаметра, линейных размеров и др .

1. Допуск перпендикулярности оси отверстия относительно поверхности Ø 0,1 мм (допуск зависимый) (рис. 1)

рис. 1

2. Допуск параллельности общей прилегающей плоскости поверхностей относительно поверхности А 0,1 мм (рис.3)

рис. 3

3.  Допуск наклона поверхности относительно поверхности А 0,08 мм (рис. 4)

рис. 4

2. Вычислительно – расчетные задачи.

 Пусть требуется рассчитать количество металла, необходимое для изготовления данной ограды с заданным количеством пролетов. Для решения этой производственной задачи тоже требуется умение чтения чертежа, или даже его построения по желанию заказчика. Рассмотрим один пролет. Изделие изготавливается из металлического прутка или тонкой арматуры. Чтобы сосчитать количество металла (по длине), необходимо знать все линейные размеры этой конструкции. Кроме того, потребуется расчет длины окружности фрагмента 1 по формуле l=2R,где R – радиус окружности, и расчет длины дуги окружности фрагмента 2по формуле p= , где n – величина центрального угла (рис 5). Сложив все размеры и умножив на количество пролетов, мы получим искомую величину – количество материала по длине.

фрагмент 1                         фрагмент 2

                                 рис 5. центральный угол

Таким образом, можно сделать вывод, что для профессии  «Сварщик» из области математики профессионально значимыми являются, в первую

очередь,  знания и навыки расчетного характера,  умение выполнять действия с числами разного знака, оперировать обыкновенными и десятичными дробями, в том числе приближенными,  умение оперировать процентами,  что требует к тому же уверенного владения навыками работы на калькуляторе.  В техническом обиходе  активно используются такие математические понятия,  как соотношение величин, пропорции,  прямая и обратная пропорциональные зависимости,  степень числа, решаются уравнения.

Из геометрических знаний, прежде всего рабочему этой профессии необходимо освоить определения, виды  и свойства взаимного расположения плоскостей, расположения плоскостей в угловых соединениях и научиться оперировать ими   применительно к своей профессии; уметь производить  расчет площадей и объемов изделий,  имеющих форму многогранников;   расчеты количества материалов, идущего на изготовление изделия и наверняка еще многое другое, чему предстоит научиться каждому, выбравшему эту нелегкую, но востребованную и, несомненно, уважаемую профессию.