ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ «КИРЕЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» Тема работы ВКР: «Технология изготовления печки буржуйки» Подготовил: Чукин Н.. г. Киреевск, 2014 г.

ВВЕДЕНИЕ История развития сварки в России Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации и связаны с началом использования и обработки металлов. Известны древнейшие образцы сварки, выполненные в VIII-VII тысячелетиях до н.э. Кузнечная сварка и пайка были ведущими процессами сварочной техники вплоть до конца ХIХ в., когда начался совершенно новый, современный период развития сварки. В 1802 году русский физик и электротехник В.В. Петров открыл явление дугового разряда. В 1882 г Н.Н. Бенардос. изобрел способ дуговой сварки с применен применением угольного электрода. В последующие годы им были разработаны способы сверки дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; сварки в атмосфере защитного газа; контактной точечной электросварки с помощью клещей; создан ряд конструкций сварочных автоматов. Автором метода дуговой сварки плавящимся металлическим электродом, наиболее распространенного в настоящее время, является Н.Г. Славянов,. Разработанные им способы сварки явились основой современных методов электрической сварки металлов.

Внедрение сварки в производство проходило очень интенсивно, так в России с 1890 по 1892 года было по их технологии отремонтировано с высоким качеством 1631 изделие, общим весом свыше 17 тыс. пудов году Е.О. Патон организовал сначала лабораторию, а позднее первый в мире институт электросварки. Им было разработано и предложено много новых и эффективных технологических процессов электросварки. В годы войны в короткий срок под его руководством были разработаны технология и автоматические стенды для сварки под слоем флюса башен и корпусов танков, самоходных орудий, авиабомб. Сейчас сварка является основным способом соединения деталей при изготовлении металлоконструкций. Широко применяется сварка в комплексе с литьем, штамповкой и специальным прокатом отдельных элементов заготовок изделий, почти полностью вытеснив сложные и дорогие цельнолитые и цельноштампованные заготовки

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 История и назначение конструкции Буржу́йка металлическая печь для обогрева помещений, была популярная в первой половине XX века Из металла выполнена не только сама печь, но и дымоход. Печь быстро прогревает помещение, однако при прекращении топки помещение очень быстро остывает. Название «буржуйка» произошло, по-видимому, именно от этой характеристики печи- она в целом является неэкономичной, «пожирает» топливо. В качестве топлива в «буржуйке» могли использоваться не только дрова и хворост, но и бумага старых газет. Подобные печи, преимущественно кустарного изготовления, широко применялись в годы Второй мировой войны (как в квартирах и учреждениях после отключения центрального отопления, так и в походных условиях в блиндажах, землянках, вагонах-теплушках). Печку буржуйку можно использовать для прогрева гаража или сарая, а также в местах конфликтов и гуманитарных катастроф, например в Украине.

Свариваемость основного металла Для сварки печки буржуйки я использовал сталь С235. Эта сталь для строительных конструкций. Она применяется для изготовления проката, предназначенного для строительных стальных конструкций со сварными и другими соединениями CSiMnNiSPCrNCu до 0.22 до 0.05 до 0.6 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до до 0.3 Сталь С235 сваривается без ограничений, т. е. сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

Наименование детали Размеры детали Количе ство штук Масса одной детали Обща я масса 1Основания Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 450*250 22,63 кг 5,26 кг 2 Боковые стенки 1 Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 450*250 22,63 кг 5,26 кг 2 Боковые стенки 2 Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 450*450 24,74 кг 9,48 кг 3 Крепления для колосников Уголок 32*32*3 Длина 440 мм 20,64 кг 1,28 кг 4 Колосники Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 440*30 20,31 кг 0,62 кг 5 Колосники Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 239*20 140,11 кг 1,54 кг 6 Дверца топки Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 150*100 10,35 кг 7 Дверца поддувала Лист сталь С235, толщина 3 мм. Размер 100*60 10,14 кг 8 Ножки Труба, D=40 мм, 60 мм 4 9 Вытяжка Труба, D=80 мм, 150 мм Крепления для дверцы 2 Подготовка металла к сварке Деталировка изделия

Заготовительные работы Очистить металл от загрязнений и ржавчины. Листовой прокат, а также заготовки под сварку можно очистить вручную или с помощью пескоструйного аппарата. Качество чистки определяется внешним осмотром. Затем выполняют правку, т. е. устраняют деформации. Лист для заданной конструкции можно править вручную. Правку проверяют линейкой поставленной на ребро. Затем производят нанесение линий контура заготовок, с учётом на чистовую обработку. Линии контура наносятся вручную, с помощью чертилки, линейки и угольника. Разметку проверяют повторным измерением. Затем вырезают заготовки по нанесенной разметке. После резки проверяют наличие заусенцев и деформаций внешним осмотром Разделка кромок для этой конструкции не нужна, так как толщина листа –3 мм. В верхней части буржуйки необходимо вырезать отверстие для трубы. Для этого выполнив разметку как указано на рисунке, отступив, 50 мм и 250 мм от угла пластины, отмечаем центр окружности, затем вырезаем отверстие 80 мм в диаметре, при помощи резака, кислорода и пропана. Для получения отверстия заданного диаметра держим резак без колебательных движений, тем самым прогибаем металл и делаем отверстие нужного диаметра. Берём переднюю боковую стенку, делаем разметку согласно рисунку и вырезаем отверстия для дверцыы топки и дверцыы поддувала

Сборка изделия Сборку выполняем на столе. Боковую стенку 1 положить на стол, затем боковую стенку 2 установить вертикально и сделать прихватку по центру между двумя стенками. После этого поставить еще две прихватки по краям. Вторые боковые стенки 1 и 2 собрать на прихватки таким же образом. Потом обе части собрать между собой. Каждый из оставшихся углов - на одну прихватку по центру и две по краям. После этого к собранным между собой стенкам прихватить днище. Каждую сторону днища - на одну прихватку по центру и две краям. Верхнюю часть буржуйки и ножки будем прихватывать после того как выполним сварку собранной конструкции. Прихватки, накладываемые со стороны основного шва, следует перед сваркой зачистить до металлического блеска и тщательно проверить, нет ли трещин и других дефектов

Контроль качества сборки изделия Контроль сборки изделия выполняют повторными измерениями линейкой, точность углов проверяют угольником. Места прихваток зачищают щеткой. Если «хватки» имеют дефект, то их вырезают и делают новые

Выбор источника питания Сварку буду выполнять механизированным способом сварки. Механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа - это разновидность электрической дуговой сварки, при которой электродная проволока подается автоматически с постоянной скоростью, а сварочная горелка перемещается вдоль шва вручную. При этом дуга, вылет электродной проволоки, ванна расплавленного металла и ее застывающая часть защищены от воздействия окружающего воздуха защитным газом, подаваемым в зону сварки. В качестве источника питания используются сварочные выпрямители, которые должны иметь жесткую или пологопадающую внешнюю вольт- амперную характеристику. Такая характеристика обеспечивает автоматическое восстановление заданной длины дуги при ее нарушениях, например, из-за колебаний руки сварщика

Главными компонентами этого процесса сварки являются: - источник питания, который обеспечивает дугу электрической энергией; - подающий механизм, который подает в дугу с постоянной скоростью электродную проволоку, которая плавится теплом дуги; - защитный газ.

Определение диаметра электродной проволоки Диаметр проволоки выбираю по таблице: Толщина листа, мм и более Диаметр электродной проволоки d э, мм 0,8-1,0 1,2 -1,6 2,0 Так как толщина металла 3 мм, я выбираю электродную проволоку dэ=1,3 мм, марки Св 08А. Данная проволока используется для сварки углеродистых и низколегированных сталей в среде активного газа, отличительной особенностью сварки этой проволокой является получение ровного и чистого сварочного шва (повышается предел прочности, ударная вязкость и т.д.) Проволока Св 08А позволяет использовать сварочное оборудование различных классов сложности, при этом гораздо реже требуется замена рабочих деталей, а время сварки сокращается.

Расчет сварочного тока, напряжения, расхода углекислого газа Расчет сварочного тока, А, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле: где а - плотность тока в электродной проволоке, А/мм 2 (при сварке в СО2 а = А/мм 2 ); dэ- диаметр электродной проволоки, мм. Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока по табл. Сила сварочного тока, А Напряжение дуги, В Расход СО 2, л/мин Из таблицы я определяю для силы тока Iсв=172 А, Uд=22-24В, расход СО2=12 л/мин

Определение скорости подачи электродной проволоки Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, рассчитывается по формуле где αр – коэффициент расплавления проволоки, г/А· ч ; ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см 3 (для стали ρ =7,8 г/см 3). Значение αр рассчитывается по формуле

Определение скорости сварки Скорость сварки, м/ч, рассчитывается по формуле: где αН - коэффициент наплавки, г/А ч; αН = αР·(1-Ψ), где Ψ - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО2, Ψ = 0, ; FB - площадь поперечного сечения одного валика- 0,13 см 2 αН= 13,6*(1-0,15)=11,56 г/А ч

Определение массы наплавленного металла Масса наплавленного металла, г, сварке рассчитывается по следующим формулам: при сварке Gн=Fсв L·ρ ; где L – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/см 3); VН - объем наплавленного металла, см 3. L=250*4+450*8+450*4+6,28*20*4+6,28*40+30*28=7090 мм Gн=0,13*709*7,8= 719 гр.

Определение времени горения дуги Время горения дуги, ч, определяется по формуле:

Определение полного времени сварки Полное время сварки, ч, определяется по формуле: где kП – коэффициент использования сварочного поста, ( kП= 0,6 ÷ 0,57). Определение расхода электродной проволоки Расход электродной проволоки, г, рассчитывается по формуле где GH – масса наплавленного металла, г; Ψ – коэффициент потерь, (Ψ = 0,1 - 0,15). Gпр=719*(1+0,15)=827 гр.

Определение расхода электроэнергии Расход электроэнергии, к Вт· ч, определяется по формуле где UД– напряжение дуги, В; η– КПД источника питания: при постоянном токе 0,6÷0,7, при переменном 0,8÷ 0,9; WO– мощность источника питания, работающего на холостом ходе, к Вт. На постоянном токе Wо = 2,0÷ 3,0 к Вт, на переменном – Wо= 0,2÷ 0,4 к Вт.

Техника сварки Перед началом сварки необходимо включить газ и проверить его расход, выждать несколько секунд, чтобы полностью вышел воздух из шлангов, и обдуть место сварки углекислым газом. Несоблюдение этих условий приводит к образованию пор в начале шва. Экспериментально установлено, что трещины не образуются в кратере, если в момент обрыва дуги уменьшить до минимума сварочный ток и соответственно скорость подачи электродной проволоки. При этом кратер полностью заваривается. Лучшие результаты получаются, если перед обрывом дуги сварочный ток и соответственно скорость подачи электродной проволоки уменьшаются постепенно. В момент окончания процесса сварки прекращают продвижение дуги, выключают подачу проволоки и сварочный ток, задерживают на секунду-две мундштук над кратером, чтобы защитить металл сварочной ванны от окисления. Тонкий металл в нижнем положении сваривают при равномерном поступательном перемещении электрода (без поперечных колебаний) за исключением мест, имеющих зазоры. Соединения с зазорами сваривают поперечными колебаниями конца электрода. Швы варит в разнобой. В этом случае деформации и внутренние напряжения минимальны.

Контроль качества сварки Швы подготавливают к контролю отбивая шлак и зачищая их на расстоянии 20 мм в каждую сторону от шва. Шлак отбивают молоточком. Швы зачищают щеткой по металлу. Возможные дефекты: Если электроды плохо просушены, то на металле будет пористость. Если маленькая сила тока, то возможен непровар, если большая сила тока, то - прожог. Если образовался кратер, подрез, наплыв или неравномерная ширина шва, то это вследствие низкой квалификации сварщика. Чтобы убрать поры их срезают и проваривают заново. Непровар или прожог исправляют, повторно проваривая шов. Кратеры и подрезы устраняют зачищая их и заваривают заново. Наплывы удаляют, срезая их. Неравномерную ширину шва исправляют повторно проваривая шов, если небольшое усиление, а если сильное, то срезают. Могут возникнуть деформации такие, как прогиб или вогнутость. Они возникают из-за перегрева изделия. Их устраняют вручную, молотком или кувалдой.

Техника безопасности при изготовлении заданной конструкции Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Для подключения сварочного тока к сети используются настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого питания не должна быть более 10 м. Все сварочные установки при работе в условиях, требующих особой электробезопасности, должны иметь устройство для автоматического отключения сварочной цепи или снижения напряжения холостого хода. Для защиты зрения и кожи лица от излучений сварочной дуги сварщики должны иметь щиток или маску со светофильтрами. Во избежание ожогов от брызг металла и шлака надо работать в спецодежде из брезента или плотного сукна, в рукавицах и головном уборе. Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха, защита от отравлений осуществляется местной и общей вентиляцией.

При эксплуатации печки-буржуйки необходимо соблюдать следующие требования: не допускается установка буржуйки в гараже вблизи горюче-смазочных, деревянных и прочих легковоспламеняющихся материалов; обязательно оснастить помещение приточной вентиляцией и хорошей вытяжкой; организовать движение потоков воздуха так, чтобы теплоотдача происходила медленно; предусмотреть специальные элементы в конструкции, препятствующие попаданию искр и обеспечивающие безопасность эксплуатации

Заключение. На мой взгляд, данная конструкция очень нужная вещь. Так каждый автомобилист, имеющий гараж для машины сталкивался со сложностью ремонта в зимнее время. Сложно работать с холодным металлическим инструментом в холодном помещении. Для решения таких задач существует буржуйка - небольшая металлическая печь. Изготовление, буржуйки для гаража занимает, не так уж и много времени, при условии умения выполнения сварочных работ.