Проект "Сварочный аппарат"
проект

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

"Школа №69"

Московского района

города Нижнего Новгорода

Проект по технологии: «Сварочный аппарат»

Выполнил: Замятин Денис

Ученик 8 «А» класса

Руководитель: Гусев С.И.

Учитель технологии.

Нижний Новгород

2016 г.

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………….…3

Глава 1 Теоретическая (поисковая) часть…..………………………………………….....4

Глава 1.1 Сварка....................…………………………………..…………….………….....4

Глава 1.2 Электрическая дуговая сварка.....…………………….……………………......6

Глава 2 Практическая часть…………………………………………………………….…7

Глава 2.1 Принцип действия прибора…………..…………………………………..….....7

Глава 2.2 Схема прибора................................................................……………………......9

Глава 2.3 Технологическая карта создания сварочного аппарата.......……………….....9

Расчет себестоимости……………………………………………………………………..11

Рекламный проспект……………………………………………………………………...12

Заключение………………………………………………………………………………..13

Список литературы……………………………………………………………………….14

     Введение

     Выбор данной темы обусловлен тем, что многие учащиеся нашей школы после окончания 9-го класса, получают профессию сварщика. За процессом сваривания деталей я наблюдал в гаражном массиве неподалеку от моего дома, данное действо меня весьма заинтересовало и поразило своей красотой и величием. Так как, после окончания 9-го класса мне необходимо сделать выбор своего будущего пути, я решил как следует изучить процесс соединения деталей сваркой и устройство сварочного аппарата.  Кроме того, для более полного понимания принципа работы устройства я решил сделать для бытовых нужд данный сварочный аппарат.

     Моя работа может быть использована как дополнительный материал при изучении на уроках технологии раздела электроники и электротехники.

      Цели: изучить процесс сваривания деталей, а также схему и принцип работы простейшего сварочного аппарата.

     Задачи: изучить литературу по данному вопросу. Разобраться с принципами работы промышленных сварочных станков и аппаратов.  Выбрать подходящий с точки зрения простоты и доступности создания вариант сварочного аппарата.

   Глава 1. Теоретическая (поисковая) часть

    Глава 1.1  Сварка

     Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов — пластмасс, керамики или их сочетания.

   При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятий, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п.), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжён с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

   Сварка осуществима при следующих условиях:

1) применении очень больших удельных давлений сжатия деталей, без нагрева;

2) нагревании и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;

3) нагревании металла в месте соединения до расплавления, без применения давления для сжатия.

   Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации — с началом использования и обработки металлов. Изготовление металлических изделий было распространено в местах залегания железных руд и руд цветных металлов.

   Первым сварочным процессом была сварка ковкой. Необходимость ремонта, выпуска более совершенных изделий приводила к необходимости разработки и совершенствованию металлургических и сварочных процессов.

   Сварка с использованием электричества для нагрева металла появилась с открытием электричества, электрической дуги.

   В 1802 году русский учёный Василий Петров обнаружил явление электрической дуги и опубликовал сведения о проведённых с дугой экспериментах.

   В 1881—1882 годах изобретатели Н. Н. Бенардос и Н. Г. Славянов, работая независимо друг от друга, разработали способ соединения металлических деталей с использованием сварки.

   В 1905 году русский учёный В. Ф. Миткевич предложил использовать электрическую дугу возбуждаемую трёхфазным током для проведения сварки. В 1919 году сварка с использованием переменного тока была изобретена C. J. Holslag.

   В XIX веке сварочные процессы усовершенствовали учёные Элиу Томсон, Эдмунд Дэви и др. В СССР в ХХ веке проблемами сварки занимались Е. О. Патон, Б. Е. Патон, Г. А. Николаев. Советские учёные первыми изучили проблемы и особенности сварки в невесомости и применили сварку в космосе. Первую в мире сварку в условиях глубокого вакуума в космосе провели 16 октября 1969 года на корабле «Союз-6» космонавты Георгий Степанович Шонин и Валерий Николаевич Кубасов.

   В России вопросами сварки и подготовкой специалистов по сварке занимаются учебные институты: МГТУ им. Н. Э. Баумана (кафедра «Технологии сварки и диагностики»), МГИУ (Кафедра оборудования и технологии сварочного производства), УПИ, ЧИМЭСХ, ЛГАУ и др. Выпускается научная литература и журналы по сварке.

   В настоящее время различают более 150 видов и способов сварочных процессов.    Существуют различные классификации этих процессов.

   Так ГОСТ 19521-74  предусматривает классификацию сварки металлов по основным группам признаков: физическим, техническим и технологическим.

   Основным физическим признаком сварки является форма и вид энергии, используемой для получения сварного соединения. Форма энергии определяет класс сварки, а её вид — вид сварки. Имеются три класса сварки:

   Термический класс: виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии — газовая, дуговая, электронно-лучевая, лазерная и др.

   Термомеханический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления — контактная, диффузионную, газо- и дугопрессовую, кузнечную и др.

   Механический класс: виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии — холодная, трением, ультразвуковую, взрывом и др.

   К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса, степень его механизации.

   Классификация по технологическим признакам устанавливается для каждого вида сварки отдельно (по виду электрода, роду сварочного тока и т. д.).

Глава 1.2 Электрическая дуговая сварка

   Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу.

   Температура электрической дуги (до 7000 °С) превосходит температуры плавления всех существующих металлов.

   Описание процесса

   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.

   Для защиты от окисления металла сварного шва применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки в процессе электросварки.

   Для повышения устойчивости электрической дуги в электроды могут вводиться легко ионизируемые элементы (калий, натрий, кальций).

Различают электросварку переменным током и электросварку постоянным током. При сварке постоянным током шов получается с меньшим количеством брызг металла, поскольку нет перехода через ноль и смены полярности тока.

   В аппаратах для электросварки постоянным током применяются выпрямители.

   Возможно управление положением сварочной дуги при сварке постоянным током. Дуга является таким же проводником тока как и обычный проводник, и отклоняется в магнитном поле в соответствии с законом Ампера.

   Классификация

   Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса, рода тока и полярности, типа сварочной дуги, свойствсварочного электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.

   По степени механизации различают:

• ручную дуговую сварку
• полуавтоматическую дуговую сварку
• автоматическую дуговую сварку

   Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определённой длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.

   При ручной дуговой сварке (ММА -Manual Metal Arc) указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без применения механизмов.

   При полуавтоматической дуговой сварке (MIG/MAG -Metal Inert/Active Gas) плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются вручную.

   При автоматической дуговой сварке под флюсом механизируются операции по возбуждению дуги, поддержанию определённой длины дуги, перемещению дуги по линии наложения шва. Автоматическая сварка плавящимся электродом ведётся сварочной проволокой диаметром 1-6 мм; при этом режим сварки (ток, напряжение, скорость перемещения дуги и др.) более стабилен, что обеспечивает однородность качества шва по его длине, в то же время требуется большая точность в подготовке и сборке деталей под сварку.

  По роду тока различают:

• электрическая дуга, питаемая постоянным током прямой полярности (минус на электроде);
• электрическая дуга, питаемая постоянным током обратной полярности (плюс на электроде);
• электрическая дуга, питаемая переменным током.

   По типу дуги различают:

• дугу прямого действия (зависимую дугу);
• дугу косвенного действия (независимую дугу).

   В первом случае дуга горит между электродом и основным металлом, который также является частью сварочной цепи, и для сварки используется теплота, выделяемая в столбе дуги и на электродах; во втором — дуга горит между двумя электродами.

   По свойствам сварочного электрода различают:

• способы сварки плавящимся электродом;
• способы сварки неплавящимся электродом (угольным, графитовым и вольфрамовым).

   Сварка плавящимся электродом является самым распространённым способом сварки; при этом дуга горит между основным металлом и металлическим стержнем, подаваемым в зону сварки по мере плавления. Этот вид сварки можно производить одним или несколькими электродами. Если два электрода подсоединены к одному полюсу источника питания дуги, то такой метод называют двухэлектродной сваркой, а если больше — многоэлектродной сваркой пучком электродов. Если каждый из электродов получает независимое питание — сварку называют двухдуговой (многодуговой) сваркой. При дуговой сварке плавлением КПД дуги достигает 0,7-0,9.

   По условиям наблюдения за процессом горения дуги различают:

• открытую;
• закрытую;
• полуоткрытую дугу.

   При открытой дуге визуальное наблюдение за процессом горения дуги производится через специальные защитные стёкла — светофильтры. Открытая дуга применяется при многих способах сварки: при ручной сварке металлическим и угольным электродом и сварке в защитных газах. Закрытая дуга располагается полностью в расплавленном флюсе — шлаке, основном металле и под гранулированным флюсом, и она невидима. Полуоткрытая дуга характерна тем, что одна её часть находится в основном металле и расплавленном флюсе, а другая над ним. Наблюдение за процессом производится через светофильтры. Используется при автоматической сварке алюминия по флюсу.

   По роду защиты зоны сварки от окружающего воздуха различают:

• дуговая сварка без защиты (голым электродом, электродом со стабилизирующим покрытием);
• дуговая сварка со шлаковой защитой (толстопокрытыми электродами, под флюсом);
• дуговая сварка со шлакогазовой защитой (толстопокрытыми электродами);
• дуговая сварка с газовой защитой (в среде защитных газов) (MIG-MAG);
• дуговая сварка с комбинированной защитой (газовая среда и покрытие или флюс).

   Стабилизирующие покрытия представляют собой материалы, содержащие элементы, легко ионизирующие сварочную дугу. Наносятся тонким слоем на стержни электродов (тонкопокрытые электроды), предназначенных для ручной дуговой сварки.

   Защитные покрытия представляют собой механическую смесь различных материалов, предназначенных ограждать расплавленный металл от воздействия воздуха, стабилизировать горение дуги, легировать и рафинировать металл шва.

   Наибольшее применение имеют средне — и толстопокрытые сварочные электроды, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, изготовляемые в специальных цехах или на заводах.

   В последнее время получает распространение плазменная сварка, где дуга между инертными неплавящимися электродами используется для высокотемпературного нагрева промежуточного носителя, например — водяного пара. Известна также сварка атомарным водородом, получаемым в дуге между вольфрамовыми электродами, и выделяющем тепло при рекомбинации в молекулы на свариваемых деталях.

  Глава 2 Практическая часть

  2.1 Принцип действия прибора.

     На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника - 220 В. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. В результате во вторичной обмотке трансформатора возникает ток порядка 800 А (U=2-3 В), который будучи поданым на контактные электроды эффективно сваривает металлические детали.

2.2 Схема прибора.

2.3 Технологическая карта создания сварочного аппарата.

Расчет себестоимости

На изготовление сварочного аппарата у меня ушло:

• Трансформатор - 1 шт.;
•  Фанера – 0,05 м. кв.;
• Паяльная кислота – 20 мл.;
• Олово – 15 г.;
• Резистор – 1 шт;
• Разъем ПК– 1 шт;
• Медный провод – 1 м;
• Тумблер включения -  1шт.

Стоимость 1 трансформатора составляет 500 рублей, 1 лист фанеры(2,3 м.кв) – 700 рублей ( фанера потраченная на основание стоит 50 рублей), 25 мл. паяльной кислоты – 25 рублей,  15 гр. олова – 57 рублей, подстроечный резистор – 150 рублей, 1 м.провод – 115 рублей, разъем ПК - 50 рублей, тумблер включения  - 100 рублей.

Всего стоимость материалов затраченных на изготовление изделия составила 1047 рубля.

ММРОТ составляет 7500 руб. На изготовление изделия ушло 24 часа. Сумма затрат на оплату труда, включенных в себестоимость  изделия составила (7500/21(среднее количество рабочих дней в одном месяце)/8(продолжительность рабочего дня для мужчин)*24(количество часов, затраченных на изготовление изделия)= 7500/21/8*24 = 1071 руб.

     Стоимость паяльника 500 рублей. Амортизация паяльника составила 10 руб.      

     Таким образом, себестоимость изделия составила : 1047+1071+10 = 2128 руб.

Рекламный проспект

Заключение

После того как я изготовил мое изделие и опробовал его с сваривая небольшие кусочки металла, я убедился в том, что оно полностью соответствует своему назначению, оно красивое, легкое и прекрасно заменит покупной аппарат. Теперь я всегда буду для сварки небольших деталей использовать созданный мной аппарат.

Список литературы.

1. Технология: 9 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений/[А.Н. Богатырёв, О.П. Очинин, П.С. Самородский и др.]; под ред. В.Д. Симоненко. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана – Граф, 2011. – 272 с.

2. Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д. Л. Файбисовича Издание 2-е переработанное и дополненное. Москва «Издательство НЦ ЭНАС» 2006.

3. Лыкин А. В. Электрические системы и сети: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 248 с.

4. Блок В. М. Электрические сети и системы: Учеб. Пособие для электроэнергет. Спец. вузов. М.: шк., 1986.-430 с.:ил.