Проектная зачетная работа на тему: «Физика в профессии “Сварщик”»
методическая разработка по теме

государственное  бюджетное учреждение дополнительного профессионального образования Воронежской области

«Института развития образования»

Проектная зачетная работа на тему:

«Физика в профессии “Сварщик”»

Выполнила:

Сысоева О.И.

преподаватель физики

ГБПОУ ВО «ВТПСТ»

Воронеж 2016

Введение.

        В связи с введением ФГОС в образовательный процесс учреждений среднего профессионального образования (СПО) необходимо учитывать профессиональную направленность. При составлении рабочих учебных программ курса физики   в содержание программы вводятся профильные составляющие.

        Учебники и учебные пособия, используемые в процессе преподавания, отражают лишь содержание базового компонента программы, не учитывающего специфики профессии. Дело осложняется еще и тем, что преподаватель, осуществляющий преподавание физики одновременно в группах разных профессий, вынужден изучить и отобрать материал из большого перечня учебной литературы по разным предметам профессиональной подготовки, учитывая при этом набор профессий.

В данной работе представлено  содержание профильной составляющей теоретического курса физики для учреждений СПО, осуществляющих подготовку по профессии "Сварщик".

           При изучении курса физики содержание профильного компонента позволяет сформировать знания и умения, которые играют основную роль при овладении профессией "Сварщик". При отборе содержания учитывалось, что основным уровнем усвоения учебных элементов в процессе изучения профильной составляющей является   первый  уровень.

        Материал отбирался в соответствии с учебными пособиями, используемыми преподавателями дисциплин общепрофессионального и профессионального циклов в своей практической деятельности.

Материал  излагается  в следующей  последовательности:

• тема  из   программы  курса физики для  профессии  "Сварщик";

• название  предмета   (предметов)   общепрофессионального   (профессионального)   цикла;

• тема  обозначенного предмета;
• содержание  материала,   предлагаемого для  изучения.

Такая последовательность подачи материала позволяет педагогу легко сориентироваться к каким вопросам базового компонента программы относится конкретный материал и внести его в перспективно-тематический план, а также включить его в межпредметные связи (карту, колонку плана и др.) Аналогичную работу могут проделать преподаватели дисциплин общепрофессионального и профессионального циклов при составлении своего перспективно-тематического планирования (по предмету   спецкурсов).

        При изложении материала темы урока необходимо обратить внимание на органичное соединение содержания базового и профильного компонента программы.

1.

Тема курса физики: Плотность вещества.

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Физические свойства

Содержание:

Плотность – величина, равная отношению массы вещества к занимаемому им объёму.

ρ – плотность 

m – масса материала, [кг]

V – объем материала в плотном состоянии (без пор и пустот), [м3]

[ρ] = [ кг/м3]

По плотности металлы и сплавы делятся на две группы: легкие, плотность которых меньше 5000 кг/м3 и тяжелые, плотность которых больше 5000 кг/м3. К легким металлам относятся алюминий, магний, титан и сплавы на их основе; к тяжелым – медь, никель, цинк и сплавы на их основе.

2.

Тема курса физики: Проводники в электрическом поле

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Физические свойства

Содержание:

Электропроводность – способность металлов и сплавов проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.

Переносят электрический ток свободные электроны. Электропроводность металлов с повышением температуры уменьшается. Это объясняется тем, что при нагревании колебания ионов в металле усиливаются, а это мешает движению электронов. При низких температурах, когда колебания ионов уменьшается, электропроводность резко увеличивается.

Высокой электропроводностью обладают: серебро, алюминий, медь и сплавы на их основе, низкой – вольфрам, хром.

3.

Тема курса физики: Диэлектрики в электрическом поле

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Свойства электроизоляционных материалов

Содержание:

Электрические свойства диэлектриков оценивают величинами, называемыми электрическими характеристиками:

• Удельное объемное сопротивление – характеризует  сопротивление материала при протекании через него объем постоянного тока; 
• Удельное поверхностное сопротивление –  сопротивление материала при протекании постоянного тока по его поверхности; 
• Диэлектрическая проницаемость –  способность материала создавать электрическую емкость;
• Электрическая прочность –  способность диэлектрика противостоять разрушению его электрическим током.

 Механические свойства диэлектриков оценивают пределом прочности материала при растяжении, сжатии, статическом и ударном изгибах, а также удлинением материала при разрыве и твердостью.

Физико-химические свойства диэлектриков оценивают следующими характеристиками:

• Вязкость характеризует текучесть жидких диэлектриков;
• Водопоглощение – способность диэлектриков противостоять действию воды, которая проникая в поры материала, снижает его электрические характеристики;
• Гигроскопичность – устойчивость диэлектрика к воздействию на него паров воды при работе электроизоляционного материала во влажной атмосфере;
• Химические свойства – способность диэлектриков сопротивляться действию на них растворителей (толуол, бензин), окислителей (озон, хлор) и других разрушающих реагентов (кислоты, щелочи, их растворы и пары)

Тепловые характеристики диэлектриков позволяют оценить их свойства при нагревании.

4.

Тема курса физики: Диэлектрики в электрическом поле

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Виды электроизоляционных материалов

Содержание:

Газообразные диэлектрики – это все газы, в том числе воздух, состоящий из смеси нескосльких газов и паров воды:

• Воздух – окружает все электрические установки и как диэлектрик во многом определяет надежность их работы. В качестве диэлектрика воздух используют в конденсаторах и кабелях; 
• Газы – фреон, водород, аргон и др., имеющие различную электрическую прочность, используют в конденсаторах и кабелях. 

 Жидкие диэлектрики разделяются на две группы:

• Минеральные масла – трансформаторное масло и др. минеральные электроизоляционные масла;
• Совол и совтол – жидкие синтетические диэлектрики

Твердеющие диэлектрики –  к ним относятся:

• Электроизоляционные лаки;
• Электроизоляционные эмали;
• Компаунды

Твердые диэлектрики в зависимости от состава делятся на несколько видов:

• Волокнистые диэлектрики;
• Электроизоляционные пластмассы;
• Электроизоляционные пленки;
• Электроизоляционные резины;
• Слюда;
• Слюдяные электроизоляционные материалы;
•  Минеральные электроизоляционные материалы;
• Керамические электроизоляционные материалы;
• Электроизоляционные материалы и изделия из стекла.

5.

Тема курса физики: Термодинамика

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Физические свойства

Содержание:

Теплопроводность – способность металла передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях.

Теплоемкость – свойство материалов поглощать при нагревании определенное количество теплоты.

Показателем теплоёмкости служит удельная теплоёмкость, равная количеству теплоты, которое необходимо для нагревания 1 кг материала на 1º.

Температура плавления – постоянная температура, при которой твердый материал переходит в жидкий расплав при нормальном давлении.

Для отсчета температуры применяют две шкалы:

• Термодинамическую – единицей измерения служит градус Кельвина [ºК];
• Международную практическую – единицей измерения служит градус Цельсия [ºC]

6.

Тема курса физики: Деформация

Предмет общепрофессионального цикла: Материаловедение

Тема предмета: Механические  свойства

Содержание:

Механическими свойствами материалов называют их способность сопротивляться деформациям и разрушению под действием внешних нагрузок. К таким свойствам относятся: прочность, пластичность, твердость, вязкость (ударная), усталость, ползучесть.

Деформации, которые исчезают после снятия нагрузки, называются упругими.

Деформации, которые не исчезают после снятия нагрузки, называются                                                                                                     остаточными.

В зависимости от характера действия приложенных к изделию сил различают деформации сжатия, растяжения, изгиба, сдвига (среза), кручения.

Механические свойства оцениваются напряжением.

Напряжение – мера внутренних сил, возникающих в образце под влиянием внешних сил.

Виды напряжений:

• Нормальное напряжение – напряжение, действующее вдоль оси образца.
• Касательное напряжение – напряжение, действующее перпендикулярно оси образца.

Прочность – способность материалов воспринимать, не разрушаясь, различные виды нагрузок, вызывающих деформации.

Пластичность – способность материалов под действием внешних сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации.

Твердость – способность материалов сопротивляться пластической деформации.

Ударная вязкость – характеристика материала, по которой оценивают его сопротивление хрупкому разрушению.

Усталость – изменение механических и физических свойств под действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций.

7.

Тема курса физики: Сила тяжести

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Виды переноса электродного металла на изделие.

Содержание:

При сварке в нижнем положении сила тяжести играет положительную роль при переносе капли в сварочную ванну;  при сварке в вертикальном положении и особенно в потолочном положении она затрудняет процесс переноса электродного металла 

8.

Тема курса физики: Деформация

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Холодная сварка металлов

Содержание:

Сущность этого вида сварки состоит в том, что при приложении большого давления к соединяемым элементам в месте их контакта происходит пластическая деформация, способствующая возникновению межатомных сил сцепления и приводящая к образованию металлических связей. Сварка производится без применения нагрева.

9.

Тема курса физики: Давление в жидкости и газе

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Контроль непроницаемости (герметичности) сварных швов

Содержание:

Испытаниям на герметичность подвергают ёмкости для горючего, масла, воды, трубопроводы, газгольдеры, паровые котлы и т.д.

Гидравлические испытания: Испытания под давлением проводят после наполнения сосуда водой или другой жидкостью. Избыточное давление создают с помощью насоса или гидравлического пресса. Давление при испытании в 1,1 – 1,5 раза больше рабочего. Испытываемый сосуд выдерживают под давлением в течении 5 – 10 мин. За это время швы осматривают с цель выявления подтекания, капель, отпотевания.

Пневматические испытания: При испытанием под давлением сжатый газ (воздух, азот, инертный газ) или пар подают в испытываемый сосуд. Сосуды небольшой вместимости погружают в ванну с водой, где по выходящим через неплотности в швах пузырькам газа обнаруживают дефектные места. Более крупные сварные резервуары и трубопроводы испытывают, смазывая сварные швы  пенным раствором. Наличии дефектов определяют по падению давления в течение 10 – 100 часов. Крупногабаритные изделия можно испытывать струёй сжатого воздуха, подаваемого под давлением не менее 400 кПа.

10.

Тема курса физики: Колебательное движение

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Основные дефекты сварных швов

Содержание:

Испытание сварного соединения на ударную вязкость проводят на специальных машинах (маятниковых копрах). Для этой цели изготавливается специальный образец квадратной формы с надрезом со стороны раскрытия шва.

Тема предмета: Сварка колебанием пучка

Содержание:

Осцилляция – колебание пучка. Колебательные перемещения пучка предоставляют дополнительную возможность влиять на процесс сварки и на образование шва. Если частота колебания пучка достаточно мала, то паровой канал практически не изменяется в диаметре. При более высокой частоте происходит расширение парового канала. В результате колебания пучка усиливается дегазация металла ванны, что способствует уменьшению пористости шва.

Соответствующим выбором частоты и амплитуды колебаний пучка можно подавить дефекты в виде корневой пилы, пористости, раковин, трещин по центру шва.

Амплитуда колебаний пучка лежит в пределах 1 – 3 мм, а частота колебаний – в пределах 50 – 500 Гц.

11.

Тема курса физики: Диффузия

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Диффузионная сварка

Содержание:

Диффузионная сварка осуществляется в твердом состоянии металла при температуре ниже температуры пластического состояния свариваемого металла (400ºС - 1100ºС) с приложением к месту сварки сдавливающего усилия 0,3∙107 Па – 10∙107 Па. Использование нагрева при диффузионной сварке приводит к уменьшению сопротивления металла пластическим деформациям. Вследствие этого имеющиеся в зоне контакта выступы на металле деформируются при значительно меньших нагрузках, что облегчает сближение атомов металла на всей площади свариваемой поверхности. Для удаления поверхностных пленок и предупреждения их образования в процессе сварки используется вакуумная защита и предварительная зачистка.

Диффузионная сварка в вакууме имеет следующие преимущества: металл не доводится до расплавления; позволяет сваривать разнородные металлы (сталь с алюминием, вольфрамом, титаном, металлокерамикой, молибденом; медь с алюминием и титаном; титан с платиной и т.п.).

Этот вид сварки применяется в радиоэлектротехнике, электронной технике, приборостроении и др. отраслях.    

12.

Тема курса физики: Свойства жидкостей (поверхностное натяжение).

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Сварочная дуга.

Содержание:

Сила поверхностного натяжения, действующая при переносе расплавленного металла через пространство, проявляется в стремлении жидкости уменьшить свою поверхность под действием молекулярных сил, стремящихся придать ей такую форму, которая бы обладала минимальным запасом энергии. Такой формой является сфера. Поэтому сила поверхностного натяжения придаёт капле расплавленного металла форму шара и сохраняет эту форму до момента соприкосновения её с поверхностью расплавленного металла сварочной ванны или отрыва капли от конца электрода без соприкосновения, после чего поверхностное натяжение металла «втягивает» каплю в ванну. Сила поверхностного натяжения способствует удержанию жидкого металла ванны при сварке в потолочном положении и создаёт условия для формирования шва.

13.

Тема курса физики:   Строение и свойства твердых тел  (Кристаллические тела)

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Металлургические процессы при газовой сварке.

Содержание:

Кристаллизация металла шва и трещин

Кристаллизация - это процесс образования трещин из расплавленного металла при переходе из жидкого состояния в твердое.

Кристаллизацию различают по двум причинам.

Первичная кристаллизация протекает при высоких скоростях охлаждения и перехода из жидкого в твердое состояние с образованием столбчатой структуры.

Вторичная кристаллизация начинается с распада первичной структуры и заканчивается при низких температурах образованием достаточных не распадающихся микроструктур. Температура при которой происходит первичная и вторичная кристаллизация стали, определяется по диаграмме Железо-углерод.

Кристаллизация металла сварочной ванны начинается в зоне сплавления от твердых кромок свариваемых деталей. Началом кристаллизации является неполностью наплавление на кромках металла. Они наращивают затвердеванием частицами металла сварочной ванны.

Из сварочной ванны появляются зародыши новых растущих зерен. При снижении температуры концентрация частицы доходит до 0,07%.

При затвердевании металла происходит два явления:

• Первичное образование зародышей зерна.
• Последующий их рост за счет присоединения новых зерен металла из сварочной ванны.

14.

Тема курса физики:  Трение

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Сварка трением

Содержание:

Эта сварка выполняется в твердом состоянии под воздействием теплоты, возникающей при трении поверхностей свариваемых деталей, с последующим приложением сжимающих усилий.

Сварка выполняете на специальных машинах. Одна из свариваемых деталей неподвижна, вторая, прижатая к первой, вращается. Когда температура в стыке достигнет температуры сварки, трение резко прекращаете, а осевое усилие возрастает.

Прочное сварное соединение образуется в результате возникновения металлических связей между контактирующими поверхностями свариваемых деталей. Образованию этих связей препятствуют различные включения и пленки, покрывающие металлические поверхности.

Сварка трением широко применяется для соединения стержней, труб, режущего инструмента (сверла, резцы, развертки), деталей из разнородных металлов. Ее преимущества - высокое и стабильное качество соединений, малая подводимая мощность, высокая производительность. Промышленностью выпускается значительное количеств машин для сварки трением.

15.

Тема курса физики: Электрический ток в газах

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Электрическая дуга

Содержание:

Прохождение электрического тока через газ возможно только при наличии в нем заряженных частиц – электронов и ионов. Их возникновение в газовом промежутке обусловлено эмиссией электронов, т.е. выходом электронов с поверхности отрицательно заряженного электрода (катода), и процессом образования свободных электронов и ионов в газах и парах, называемым ионизацией.

Эмиссия электронов с поверхности катода является основным условием существования дугового разряда.

Электрическая дуга – представляет собой один из видов электрических разрядов в газах. При наличии дуги наблюдается прохождение электрического тока через газовый промежуток под воздействием электрического поля.

Электрическую дугу, используемую для сварки металлов, называют сварочной.

Дуга является частью электрической сварочной цепи. При сварке на постоянном токе электрод, подсоединенный к положительному полюсу источника тока, называют анодом, а к отрицательному – катодом. Если сварку ведут на переменном токе, то каждый электрод является попеременно катодом и анодом.

Тема предмета: Плазменная сварка

Содержание:

Источником тепловой энергии служит сжатая дуга. Сварочный процесс основан на пропускании под давлением потока газов через электрический разряд с большой плотностью тока. В результате получают высокотемпературный газ, называемый плазмой. Температура плазменной струи значительно выше, чем у обычной сварочной дуги. Плазменную сварку можно применять при изготовлении как тонкостенных изделий, так и деталей большой толщины из различных материалов. В качестве плазмообразующего газа чаше всего используют аргон, гелий или азот.

Тема предмета: Плазменная резка

Содержание:

Для выполнения качественной резки сплавов алюминия, низкоуглеродистых и легированных сталей используют плазменную резку.

Сущность плазменной резки заключается в том, что обрабатываемый металл в зоне реза расплавляется и частично испаряется с помощью струи плазмы. Этой же струёй расплавленный металл удаляется из полости реза.

Температура плазмы достигает 30 000 ºС, а скорость её истечения из сопла газовой горелки составляет около 2000 м/с. Плазменную сварку можно применять для металла толщиной от долей до десятков миллиметров.

16.

Тема курса физики: Электрический ток в вакууме

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Электронно-лучевая сварка

Содержание:

Сущность процесса сварки электронным лучом состоит в использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. При бомбардировке поверхности металла электронами подавляющая часть их кинетической энергии превращается в теплоту, которая и используется для расплавления металла.

Получение свободных электронов достигается применением раскаленного металлического катода, эмиттирующего электроны. Ускорение электронов обеспечивается электрическим полем с высокой разностью потенциалов между катодом и анодом. Для фокусировки (концентрации) электронов используют магнитные поля. Электронный луч, используемый для сварки, создается в специальном приборе – электронная пушка.

Электронная пушка излучает узкие электронные пучки с большой плотностью энергии. Пушка имеет катод 1 , нагреваемый до высоких температур. Катод размещен внутри  прикатодного электрода 2. На некотором удалении от катода расположен ускоряющий электрод (анод) 3 с отверстием. Положительный потенциал ускоряющего электрода  может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, эммитированные катодом, на пути к аноду приобретают значительную энергию. Питание пушки электриче-ской энергией осуществляется от высоковольтного источника постоянного тока 7.

Для увеличении плотности энергии в луче после выхода электронов из анода электроны фокусируются магнитным полем в специальной магнитной линзе 4. Сфокусированные в плотный пучок летящие электроны ударяются с большой скоростью о малую, резко ограниченную площадку на изделии 6, при этом кинетическая энергия электронов вследствие торможения в веществе превращается в теплоту, нагревая металл до очень высоких температур.

На пути электронов помещают магнитную отклоняющую систему 5, позволяющую установить электронный луч точно по линии сварки.

Электронно-лучевой сваркой сваривают тугоплавкие и редкие металлы, высокопрочные, жаропрочные и коррозийно-прочные сплавы и стали. Так же сварка широко и эффективно используется в электронной и атомной промышленности, ракето-и самолетостроении.

17.

Тема курса физики: Электрический ток в жидкости

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Способы возбуждения сварочной дуги.

Содержание:

В жидких средах, в том числе и в воде, можно получить достаточно устойчивый дуговой разряд, который, образуя высокую температуру и имея большую удельную тепловую мощность, испаряет и разлагает окружающую жидкость. Пары и газы, образующиеся при дуговом разряде, создают вокруг сварочной дуги газовую защиту в форме газового пузыря, т.е. в сущности, дуга горит не в воде, а в газовой среде. Электроды, применяемые для подводной сварки и резки, должны иметь водонепроницаемое покрытие, которое охлаждается снаружи водой и поэтому плавится медленнее стержня электрода, образуя в конце электрода "козырек". Водонепроницаемость покрытия отрицательно влияет на устойчивость горения дуги, так как вода, испаряющаяся у горячей поверхности электрического стержня, разрушает покрытие и срывает его кусками со стержня. Водонепроницаемость достигается в основном пропиткой покрытия парафином. Резка под водой применяется при ремонте судов, устройстве различных гидросооружений и др.

18.

Тема курса физики: Применение электролиза в технике

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Коррозия

Содержание:

Коррозией называется разрушение металлов, сплавов и их сварных соединений вследствие действия на них окружающей среды. Существует два вида коррозии: химическая и электрохимическая. Химическая коррозия представляет собой процесс непосредственного взаимодействия между металлом и средой (сухие газы, жидкие неэлектролиты - бензин, масло, смола и т.п.). Электрохимическая коррозия происходит при действии на металл жидких электролитов (водных растворов солей, кислот, щелочей), а также влажного воздуха, т.е. проводников электрического тока - растворов,  

содержащих  ионы.

19.

Тема курса физики: Звуковые волны. Ультразвук.

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Методы неразрушающего контроля

                                                                  (Ультразвуковой метод контроля)

Содержание:

Ультразвуковой метод контроля основан на способности высокочастотных колебаний, частотой около 20000 Гц, проникать в металл и отражаться от поверхности дефектов. Отраженные ультразвуковые колебания имеют ту же скорость, что и прямые колебания. Это свойство имеет основное значение в ультразвуковой дефектоскопии. Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария. Эти кристаллы, помещенные в электрическое поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т.е. преобразуют электрические колебания в механические. Отраженные электрические колебания улавливаются щупом и затем преобразуются в электрические импульсы. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду отклонения судят о характере дефекта. Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучателя.

Тема предмета: Сварка ультразвуком

Содержание:

При сварке ультразвуком неразъемное соединение металлов образуется при одновременном воздействии на детали механических колебаний высокой частоты и относительно небольших сдавливающих усилий.

Для получения механических колебаний высокой частоты обычно используется магнитострикционный эффект, заключающийся в изменении размеров некоторых металлов и сплавов под действием переменного магнитного поля.

При вводе механических колебаний в свариваемые детали последние начинают вибрировать с ультразвуковой частотой. При вибрации свариваемые поверхности разогреваются до 200 ºС  - 500 ºС.

Этот способ применяется при сварке металлов, чувствительных к нагреву; пластичных металлов; неметаллических материалов.

Основной узел установки для точечной ультразвуковой сварки – магнитострикционный преобразователь. Его обмотка питается током высокой частоты от ультразвукового генератора.

20.

Тема курса физики: Магнитные  свойства   вещества

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Методы неразрушающего контроля (Магнитный метод контроля)                                                      

Содержание:

Методом магнитной дефектоскопии выявляются поверхностные дефекты глубиной до 5-6 мм. Сварной  шов стального или чугунного изделия покрывают смесью из масла и магнитного железного порошка. Изделие намагничивают пропусканием тока через обмотку, состоящую из нескольких витков, намотанных вокруг изделия. Под действием магнитного поля, обтекающего дефект, частицы железного порошка гуще располагаются вокруг дефектов. Магнитным методом можно проверить качество деталей, изготовленных  только  из   ферромагнитных   материалов.

При магнитографическом методе контроля результаты записываются на магнитную  ленту.      Сущность     этого   метода  состоит   в   намагничивании  сварочного соединения и фиксации магнитного потока на ферромагнитную ленту. Лента накладывается на контролируемое изделие, которое намагничивается импульсным полем. Магнитное поле при наличии дефектов распределяется по поверхности детали по-разному и, соответственно, ферромагнитные частицы на ленте намагнитятся в различной степени. Затем  ферромагнитная лента снимается с контролируемого изделия и ее "протягивают" через воспроизводящее устройство. Результаты магнитографического контроля рассматриваются на экране осциллографа. Магнитографический метод применяется для контроля сварных соединений толщиной не более 12 мм. Этим методом можно выявлять макротрещины. Требуется высокая квалификация  оператора.

21.

Тема курса физики: Магнитное  поле

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Магнитное дутьё                                                      

Содержание:

Магнитное дутьё – отклонение сварочной дуги от заданного места сварки под действием магнитных полей, расположенных относительно дуги несимметрично.

Отклонение дуги может быть вызвано: собственными магнитными полями;

посторонними магнитными полями, т.е. ферромагнитными массами.

Собственные магнитные поля возникают от несимметричного подвода тока к электроду, а посторонние – от действия ферромагнитных масс, расположенных вблизи места сварки, или при сварке деталей разной толщины.

22.

Тема курса физики: Спектральный анализ

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Неразрушающий контроль

Содержание:

Спектральный анализ позволяет сделать вывод о химическом составе материала сварного шва по его спектру, так как линейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность.

23.

Тема курса физики: Трансформатор

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Сварочный трансформатор

Содержание:

Сварочный трансформатор – это устройство для преобразования переменного сетевого напряжения (220 В или 380 В) в пониженное переменное напряжение (менее 140 В), необходимое для выполнения процесса сварки, без изменения его частоты.

Преобразование напряжения в трансформаторе основано на явлении взаимной индукции.

Если при разомкнутой вторичной обмотке с числом витков   W2   к первичной обмотке с числом витков    W1   приложить напряжение  U1  , по ней потечет ток холостого хода силой  I0 , создающий магнитодвижущую силу  F =  I0 W1  и основной магнитный поток Ф. В витках обеих обмоток по закону электромагнитной индукции наводятся электродвижущие силы (ЭДС) Е1и Е2.

Если к зажимам вторичной обмотки подключить нагрузку, то по ней потечёт ток нагрузки силой    I2 ,  и намагничивающая сила   F2  создаст поток Ф2, который согласно правилу Ленца будет направлен навстречу основному потоку Ф. Потк Ф2, пронизывая витки первичной обмотки, наводит в ней ЭДС взаимной индукции, под действием которой возникает ток силой  I1 , компенсирующий действие тока силой   I2  вследствие появления намагничивающей силы  F1   и магнитного потока Ф1, равных по величине    F2    и Ф2, но направленных в противоположные стороны.

Поскольку потери в трансформаторе малы, то   U1 = E1     U2 = E2, тогда можно записать

U1/  U2    =   E1/ E2 = W1/ W2  = k

k – коэффициент трансформации.

Напряжение холостого хода не должна превышать 75 В при нормальном рабочем напряжении 30 В.

Трансформаторы, предназначенные для ручной дуговой сварки и наплавки, не имеют подвижных сердечников, поэтому работают почти бесшумно. Регулирование сварочного тока осуществляется изменением расстояния между подвижной и неподвижной катушками. Каждому положению подвижной катушки соответствует своя внешняя характеристика. Чем дальше находятся катушки друг от друга, тем больше число магнитных силовых линий будет замыкаться через воздушное пространство, не захватывая второй обмотки, и тем круче будет внешняя характеристика. Напряжение холостого хода в трансформаторах этого типа при сдвинутых катушках на 1,5 - 2 В больше номинального значения.

Для ручной дуговой сварки и сварки на автоматах, требуются источники питания с падающими внешними характеристиками. Для этой цели используется универсальный сварочный преобразователь, генератор которого имеет обмотку возбуждения. Внешние характеристики в этом генераторе создаются с помощью триода, включенного в цепи обмотки возбуждения. Сварочная цепь и цепь обмотки возбуждения связаны между собой стабилизирующим трансформатором, предназначенным для обеспечения динамических свойств генератора. Величину сварочного тока регулируют реостатом. По мере роста сварочного тока сопротивления триода возрастает, ток возбуждения уменьшается, уменьшается и ЭДС генератора, т.е. характеристика получается падающей. При переключении цепей управления характеристика становится жесткой.

24.

Тема курса физики: Генератор

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Сварочный генератор

Содержание:

Источниками постоянного тока для сварки служат сварочные генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую.

По способу выпрямления тока нагрузки сварочные генераторы постоянного тока делятся на два вида:

1. Коллекторные генераторы
2. Вентильные генераторы

25.

Тема курса физики: Действие тока на организм человека

Предмет общепрофессионального цикла: Охрана труда

Тема предмета: Техника безопасности и противопожарные меры.

Содержание:

Действие электрического тока на организм человека приводит к двум видам поражений: электрическим травмам и электрическим ударам. Исход воздействия тока зависит от многих факторов: от рода и силы тока, длительности воздействия и пути прохождения тока через организм человека, психического и физического состояния человека. Наиболее опасным для человека является ток (переменный) с частотой 50 - 500 Гц. Ток, проходящий через тело человека, зависит от напряжения электроустановки и от сопротивления всех элементов цепи, по которой проходит электрический ток, в том числе и от сопротивления тела человека.

Для исключения поражения человека (сварщика) электрическим током необходимо соблюдать меры безопасности:

- надежно заземлять корпуса трансформаторов, преобразователей, выпрямителей;

- перед началом работы проверять исправность изоляций сварочных проводов электродержателя;

- сварку следует выполнять только в исправной и сухой спецодежде и обуви, которая не имеет металлических гвоздей;

- во время перерывов сварочную машину необходимо отключать от сети и т.д.

Для спасения человека, попавшего под напряжение, необходимо, прежде всего, изолировать его от токоведущих частей или проводов. Пострадавшему необходимо оказать первую медицинскую помощь - сделать искусственное дыхание. При более серьезном повреждении необходимо немедленно вызвать врача.

26.

Тема курса физики: Потенциал электрического поля.

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Шаговое напряжение

Содержание:

Напряжение между двумя точками цепи электрического тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется шаговым напряжением. Длина шага примерно 0,8 м. Максимальным значением напряжения шага будет в случае, когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а минимальным - при удалении от заземлителя на расстояние 20 м и больше.

27.

Тема курса физики: Высокочастотные колебания

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Высокочастотная сварка

Содержание:

Высокочастотная сварка основана на нагревании металла пропусканием через него токов высокой частоты с последующим сдавливанием обжимными роликами. Такая сварка может производиться:

 с подводом тока контактами.

 с индукционным подводом тока.

Высокочастотная сварка применяется для стыковой сварки труб и сплошных сечений. Для сварки двутавровых балок, для наплавки твердых сплавов на зубьях буровых долот и т.д.

28.

Тема курса физики: Виды излучений. Ультрафиолетовое излучение

Предмет общепрофессиональног о цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Сварочная дуга

Содержание:

Сварочная дуга излучает яркие видимые световые лучи и невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Влияние света дуги на незащищенные глаза в течение 10-20 секунд вызывает сильные боли в глазах, слезотечение, светобоязнь. Более длительное воздействие света дуги на незащищенные глаза может привести к серьезным заболеваниям. Для защиты глаз сварщику следует применять светофильтры. Свет дуги на открытых частях тела может вызвать, в зависимости от длительности времени воздействия, различную степень ожогов.

Для защиты тела от влияния лучей дуги сварщики и их подручные должны надевать на руки брезентовые рукавицы, шею закрывать специальным шлемом или щитком, которые изготавливают из материала, не пропускающего ультрафиолетовые лучи, малотеплопроводного и не воспламеняющегося от искр. Для общей защиты рядом работающих от излучения дуги устанавливают кабины, переносные щиты ширмы и т.д. Стены и потолки сварочных мастерских должны окрашиваться матовой краской темных тонов, исключающих или уменьшающих отражение световых лучей.

29.

Тема курса физики: Виды излучений. Рентгеновское излучение

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Методы неразрушающего контроля. (Радиографические методы

                                                                                                                          контроля)

Содержание:

Рентгенографический метод контроля - это метод получения на рентгеновской пленке или экране изображения предмета, просвечиваемого рентгеновскими лучами. При этом дефекты, встречающиеся при сварке в теле изделия и чаще всего имеющие характер пустот, на рентгеновской пленке имеют вид пятен или полос. Как правило, просвечивают 3-15% общей длины сварного шва. В зависимости от режима просвечивания, качества пленки и правильности дальнейшей ее обработки удается выявить дефекты, размером 1-3% от толщины контролируемых деталей.

Сущность рентгено-телевизионного контроля заключается в том, что дефект сварного шва изображает момент просвечивания на телевизионном экране. Такой метод контроля позволяет резко увеличить производительность труда. При этом можно не только визуально наблюдать внутреннее состояние просвечиваемого изделия, но и фотографировать его с помощью фото- или киноаппаратуры.

30.

Тема курса физики: Гамма- излучение.

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Методы неразрушающего контроля. (Радиографические методы

                                                                                                                          контроля)

Содержание:

Гамма-лучи, действуя на пленку так же, как и рентгеновские лучи, фиксируют на ней все дефекты сварки. Чувствительность гамма - контроля ниже чувствительности рентгеновских снимков. Лучи вредны для здоровья человека, поэтому ампулы с радиоактивным веществом помещают в специальные аппараты  - установки, имеющие дистанционное управление.

31.

Тема курса физики: Лазер

Предмет общепрофессионального цикла: Технология сварочного производства

Тема предмета: Лазерная сварка

Содержание:

Данный  вид сварки в соответствии с технологическими признаками классификации относится к световой сварке.

Это сварка плавлением, при осуществлении которой для нагрева используется энергия излучения лазера (усиление света вынужденным излучением).

Излучение лазера может быть сфокусировано в пятно диаметром несколько микрометров, что обеспечивает концентрацию энергии, в десятки раз более высокую, чем у других сварочных источников. Для сварки используют газовые и твердотельные лазеры. Газовые лазеры обеспечивают непрерывное излучение, а твердотельные – непрерывное или импульсное. Основными параметрами лазерного луча являются: мощность, длительность импульса, диаметр светового пятна и положение фокуса линзы относительно свариваемой поверхности.

Современные промышленные лазеры применяют для сварки, резки, наплавки и других видов обработки.

С помощью газовых лазеров производится резка не только металлов, но и неметаллических материалов: слоистых пластиков, стеклотекстолита, гетинакса и др.