КИРОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ТЕХНИКУМ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И НАРОДНЫХ ПРОМЫСЛОВ Г. СОВЕТСКА» МАТЕМАТИКА В ПРОФЕССИИ «СВАРЩИК» Автор: Казачухненко Даниил Романович студент группы № 11, профессия «Сварщик» Руководитель: Чернова Ирина Николаевна, преподаватель математики КОГПОАУ «Техникум промышленности и народных промыслов г. Советска» Советск, 2017 Оглавление 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Введение.……………………………………………………………………....................3 История профессии «Сварщик»………………………………………………………...4 Сварщик в современном мире………………………………..........................................5 Математика в профессии «Сварщик»…………………………………………………..6 Производственные задачи……………………………………………………………….7 Вывод………………………………………………………………………......................9 Использованные ресурсы…………………………………………………....................10 2 ВВЕДЕНИЕ В 2015 году я закончил 9 классов и поступил учиться в «Техникум промышленности и народных промыслов» города Советска, выбрав профессию «Сварщик». Эта профессия требует высокого уровня ответственности. От качества работы сварщика зависит многое – долговечность и устойчивость строительных конструкций, работа и срок службы различной техники. Любые ошибки, небрежность, допускаемые в работе могут привести к катастрофическим последствиям. Стать квалифицированным востребованным специалистом в своем деле невозможно без определенных знаний из других наук. В наши дни к профессии сварщика предъявляются также и требования знания математической символики для выражения количественных и качественных свойств объектов; умения применять математические методы для решения определенных производственных задач. Поступив в техникум, я начал посещать математический кружок «УМКа» (увлекательный математика каждому). На кружке мы занимались проектной деятельностью. И тему я выбрал подходящую для моей профессии «Математика в профессии «Сварщик». Считаю важным доказать необходимость математических знаний в моей профессии, так как очень часто среди моих одноклассников можно услышать: а зачем мне нужна математика, ведь можно посчитать на калькуляторе? В жизни она мне нигде не пригодится, я же не ученым буду, а простым рабочим – сварщиком. Гипотеза: знания математики необходимы сварщикам. Предмет исследования: математические знания в профессии «Сварщик». Объект исследования: наука – математика. Методы исследования: поиск информации, её анализ, отбор, обобщение, интервью. Проектный продукт: презентация и статья (реферат). Перед собой я поставил цель: выявить необходимость получения математических знаний для овладения профессией «Сварщик». Задачи. 1. Узнать историю профессии «Сварщик» 2. Выяснить, нужны ли знания математики в моей профессии. 3. Выяснить, какие именно математические знания, умения и навыки необходимы Сварщику на определенных этапах работы. 4. Рассмотреть возможности решения производственных задач с применением математического аппарата. 3 ИСТОРИЯ ПРОФЕССИИ «СВАРЩИК» Сварщик – это специалист, занимающийся соединением металлических деталей, узлов, других конструкций методом сплавления металлов. Сварщик – это рабочая специальность, востребованная на производстве. Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации — с началом использования и обработки металлов. Известны древнейшие образцы сварки, выполненные в VIII-VII тысячелетиях до н.э. Древнейшим источником металла были случайно находимые кусочки самородных металлов - золота, меди, метеоритного железа. Ковкой их превращали в листочки, пластинки, острия. Ковка с небольшим подогревом позволяла соединять мелкие кусочки в более крупные, пригодные для изготовления простейших изделий. Позже научились выплавлять металл из руд, плавить его и литьем изготовлять уже более крупные и часто весьма совершенные изделия из меди и бронзы. В 1802г. профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Василий Владимирович Петров, впервые в мире открыл и описал явление электрического дугового разряда. Проделав большое количество опытов, он показал возможность использования электрической дуги для плавления металлов. С момента этого открытия и до его 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. Открытие В.В.Петрова значительно опередило свой век, до практического применения дуги для сварки оставалось около 80 лет. Его осуществил Николай Николаевич Бенардос – автор многих изобретений в области электротехники. Почти одновременно с ним работал крупнейший изобретатель Николай Гаврилович Славянов. В конце 1889г. Н.Г.Славянов осуществил и внедрил электродуговую отливку металлических изделий, разработал основы металлургии сварочного процесса. В начале пятидесятых годов прошлого века Институтом электросварки им. Патона была разработана электрошлаковая сварка, что позволило заменить литые и кованные крупногабаритные детали сварными; заготовки стали более транспортабельными и удобными при сборке и монтаже. В 1969г впервые в открытом космосе была осуществлена автоматическая сварка и резка. Бортинженер космического корабля «Союз 6» Кубасов Валерий Николаевич впервые в мире провёл сварочные работы на аппаратуре, разработанной Институтом электросварки им. Патона. 4 СВАРЩИК В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ Современный мир полностью держится на металле. Без него нельзя построить высокие здания, машины, корабли. Металл применяется повсеместно: в быту, в промышленности, в строительстве. Поэтому, специалист по металлу, соединяющий металлические детали в сложные конструкции при помощи электрической сварки, будет нужен всегда. 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. Сварщик, как профессия, подразделяется на несколько специализаций: сварщик ручной дуговой сварки, газосварщик, оператор автоматических сварочных аппаратов. Рабочие всех этих специальностей занимаются одним делом — соединением металлических конструкций, сложных аппаратов, деталей, узлов методом сплавления металлов. Сварщик подготавливает металл к сборке и сварке (выполняет слесарные работы), собирает металлоконструкции при помощи прихваток, выполняет электродуговую наплавку, сварку и резку металла, выполняет газовую сварку и резку металла, устанавливает режимы сварки, работает со справочной и технической документацией, читает сборочные чертежи, контролирует сварные швы (выявляет и устраняет дефекты), использует сборочносварочные приспособления, инструменты. Особое внимание специалист по сварке должен уделять технике безопасности, осуществлять все работы в спецодежде, предназначенной для защиты от искр, брызг расплавленного металла, окалины, излучений сварочной дуги. Сварщик – одна из самых стабильных и высокооплачиваемых профессий, востребованных в любом уголке мира. Это выбор тех, кто хочет твёрдо стоять на ногах и творить будущее своими руками. 5 МАТЕМАТИКА В ПРОФЕССИИ «СВАРЩИК» В наши дни стремительно развивающегося технического прогресса к профессии сварщика предъявляются такие требования, как: умение разрабатывать меры предупреждения образования дефектов сварных соединений и технологию их устранения; умение выполнять необходимые теоретические и экспериментальные исследования по профилю специальности и составлять отчет по работе; умение производить необходимые вычисления для решения теоретических и прикладных задач по специальности; конструирование технологической модели типовых конструкций; построение чертежа будущего изделия; знания математической символики для выражения количественных и качественных свойств объектов; исследование свойств будущих конструкций и оценка применимости полученных результатов; умение использовать основные понятия и методы геометрических построений и измерений; быть способным поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций. умение использовать для решения производственных задач методы изученных наук. Только имея совокупность этих качеств, знаний и умений можно стать 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. Работая над своим проектом, я решил взять видеоинтервью у нашего мастера производственного обучения Домрачева Юрия Александровича. (см. презентацию) 6 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ Рассмотрим различные производственные задачи, приводящие к необходимости применения математического аппарата. 1. Задачи на чтение и построение чертежей (решение таких задач невозможно без знания определенных понятий геометрии: расстояние между точками, длина отрезка, параллельность и перпендикулярность прямых, окружность, радиус и диаметр, сечения, симметрии, понятия многогранников и тел вращения и др.). 2. Вычислительно-расчетные задачи (решение таких задач не возможно без знания алгебры и геометрии; для будущих сварщиков профессионально значимыми являются такие темы как «Проценты», «Пропорции», «Степени», «Многогранники», «Тела вращения», «Объёмы», «Площади»). Первый пример – это 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. (приложение 1)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. При чтении чертежей нужно иметь в запасе определенный набор геометрических знаний, таких как понятия перпендикулярности, перпендикуляра и наклонной, параллельности, радиуса, диаметра, линейных размеров и многое другое . Изготовление качелей – не такая уж простая задача, потребуется полистать учебник геометрии, вспомнить возможные случаи взаимного расположения прямых в пространстве.(приложение 20 Изготовление печи для бани – эта конструкция состоит из нескольких геометрических форм, каждая с определенными свойствами – прямоугольный параллелепипед, цилиндр. (приложение 3).Чтобы изделие получилось качественным и прослужило долго, перед тем, как приступить к его изготовлению, необходимо проанализировать свойства и параметры каждого из них – знать линейные размеры, формулы объема, площадей. Второй пример – это вычислительно–расчетные задачи. 1. Сварщику необходимо изготовить бункер, имеющий форму правильной четырехугольной призмы (без верхнего основания), длина стороны основания которого равна 1,2 м, высота – 2,4 м. Сколько стали необходимо для выполнения работы? (Прим.: на швы следует добавить 3% материала). Решение: 𝑠пол = 𝑠бок + 2𝑠осн Основание призмы — квадрат с площадью Sосн = а2. Площадь боковой поверхности Sбок = 𝑃осн ∙ ℎ= 4ab. Так что 𝑠пол = a2 + 4ab (без учета верхнего основания) S = a2 + 4ab=1, 44+11, 52=12, 96 7 3% =0,03 12,96*0,03≈0,39 м2 S=12,96+0,39=13,35 м2 Ответ: 13,35 м2 стали потребуется с учетом швов. *Для решения данной задачи мне понадобились знания по геометрии: определение и свойства призмы, формула нахождения полной поверхности призмы; по алгебре: умения находить проценты от числа и оперировать с десятичными дробями. 2. Требуется сварить ящик с крышкой объёмом 576 дм³, стороны основания ящика должны относиться как 1:2. Какой должна быть величина его сторон, чтобы полная поверхность была наименьшей? Решение: пусть х дм –меньшая сторона основания ящика, тогда 2х дм – другая сторона 576 и 2х2 дм высота ящика. Составляем функцию, задающую полную поверхность ящика (ящик − это прямоугольный параллелепипед и его 𝑆полн = 2(𝑎𝑏 + 𝑏𝑐 + 𝑎𝑐)): 576 576 576 1152 𝑓(𝑥) = 2 ∙ 𝑥 ∙ 2𝑥 + 2𝑥 ∙ 2 + 2 ∙ 2𝑥 ∙ 2 = 4𝑥 2 + + 2𝑥 2𝑥 𝑥 𝑥 Нужно найти наименьшее значение этой функции. Решая задачу с помощью производной, получаем: 6 дм - меньшая сторона основания, 12 дм - большая сторона и 8 дм – высота. *Для решения данной задачи мне понадобились знания по геометрии: определение и свойства параллелепипеда, формула нахождения площади полной поверхности параллелепипеда и объёма; по алгебре: умения решать уравнения, знание производной. 3. Сварщику необходимо изготовить бак, имеющий форму параллелепипеда с основанием 1,4х2,2 м, чтобы он вмещал 2 тонны воды. Какова должны быть высота бака? (плотность воды 1000 кг/м3). Решение: формула объема параллелепипеда V = Soсн · h V=m/p (масса / плотность) =2000 /1000 =2 м3 Soсн = 1, 4*2, 2=3,08 м2 h=3,08/2=0,65 (м)- высота бака Ответ: 0,65 м должна быть высота бака. * Для решения задачи мне понадобились знания по геометрии: определение и свойства параллелепипеда, формула нахождения его объема, формула нахождения объема по массе и плотности; по алгебре - умения выполнять действия с десятичными дробями. 4. Сварщику необходимо изготовить цистерну цилиндрической формы, высота которой – 3 м, радиус основания – 1,5 м. Вычислить, сколько электродов необходимо для сварки, если на 1 м расходуется 4 электрода, а масса одного электрода 60 г. Вычислить стоимость электродов, если пачка электродов 5 кг стоит 450 рублей. Решение: полная поверхность цилиндра равна S= 2 π rh+ 2 π r2 S=2*3,14*1,5*3+2*3,14*2,25=28,26+14,13=42,39 м2 42,39*16=678,24 =679 электрода. 679*0,06=40,74 (кг) –кол-во электродов для сварки 450: 5=90 (руб.) – стоимость 1 кг электродов 40,74*90 ≈3666 (руб.) – стоимость электродов Ответ: примерно 3666 рублей уйдёт на электроды. *Для решения задачи мне понадобились знания по геометрии: определение и свойства цилиндра, формула нахождения полной поверхности цилиндра; по алгебре: нахождения стоимости товара по цене и количеству, выполнение действий с десятичными дробями. 8 5. Рабочий изготовил резервуар цилиндрической формы. Если его высота – 8 м, и она равна диаметру основания, то каков будет объем резервуара? 𝑑 8 Решение: Так как высота равна диаметру, то радиус цилиндра равен 2 = 2 = 4 метра. 𝑉 = 𝑆осн ℎ = 𝜋𝑟 2 ℎ; 𝑉 = 𝜋 ∙ 42 ∙ 8 ≈ 3,14 ∙ 16 ∙ 8 ≈ 401,92 м3 Ответ: 401,92 м3 − объём резервуара *Для решения задачи мне понадобились знания по геометрии: определение и свойства цилиндра, формула нахождения объёма цилиндра, знание связи между радиусом и диаметром; по алгебре: выполнение действий с десятичными дробями. Таким образом, можно сделать вывод, что для профессии «Сварщик» из области математики профессионально значимыми являются: 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); знание пропорций, соотношений величин; знание прямой и обратной пропорциональных зависимостей; умение решать уравнения; виды и свойства взаимного расположения плоскостей; расположения плоскостей в угловых соединениях; умение производить расчет площадей и объемов изделий, имеющих форму многогранников; умение производить 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. ВЫВОД Математическая подготовка сварщиков имеет решающее значение для формирования у них следующих качеств: 1) умение работать самостоятельно; 2) умение сравнивать и оценивать качество выполняемой работы в соответствии с требованиями; 3) умело координировать свои движения; 4) быстро реагировать на изменение ситуации; 5) соблюдение технологической последовательности выполняемых работ, точности, четкости и аккуратности. 6) развитие логического мышления, что способствует лучшему пониманию профессии. Все это способствует росту компетентности будущего сварщика, высокой мобильности, что позволит ему быть конкурентным в сложных рыночных условиях. Работая над проектом, я окончательно убедился в том, что математика нужна не только в моей профессии сварщика, но и всем людям на земле. Моя гипотеза о необходимости математических знаний подтвердилась. Не каждый может стать математиком, но математика в жизни нужна будет каждому, а сварщику тем более. Математика позволяет человеку думать. Человеку, выбравшему рабочую профессию, как нельзя кстати подходит поговорка: «Золотым рукам нужна умная голова» 9 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ РЕСУРСЫ 1. https://yandex.ru/search/?text=%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8 B%D0%B5%20%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83% D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8%20%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%83%D0% BD%D0%BA%D0%B8&lr=213&clid=135293 2. http://www.openclass.ru/node/484553 3. http://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2014/07/24/matematikav-moey-professii-svarshchik 4. http://lombardo.ru/2-kurs/graficheskie-raboty-i-matematicheskie-vychisleniia-kak-metodformirovaniia-professionalnykh/ 5. http://toolbook.ru/176-istoriya-razvitiya-svarki.html 10 Скачано с www.znanio.ru 11
