Виробництво кронштейну

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологічний аналіз виробу

Кронштейн не являються відповідальною конструкцією, він повинен відповідати вимогам СНиП ІІІ-18-75 «Будівельні норми і правила. Металеві конструкції. Правила виробництва та приймання робіт». Кронштейн сприймає статичні та динамічні навантаження. Конструкція кронштейну повинна забезпечувати працездатність, надійність, довговічність та безпеку експлуатації. кронштейн зварювання шов кромка

Зварні шви повинні бути доступними для контролю при виготовленні конструкції, за зовнішнім виглядом повинні мати гладку або дрібнолускатну поверхню без напливів, пропалів, підрізів, тріщин, пор, незаварених кратерів, перехід від наплавленого до основного металу повинен бути плавним.

При складанні під зварювання необхідно додержуватися розташування елементів в конструкції згідно з вимогами креслення.Перед зварюванням електродний дріт повинен бути просушений та зберігатися в умовах, що захищають від ушкодження, забруднення та зволоження.

Метал перед обробкою повинен оглядатися, очищуватися від бруду та продуктів корозії.

Так як виготовлення кронштейну є великосерійним, то має сенс виготовляти цю конструкцію в цехових умовах машинобудівного підприємства. При проектуванні даного виробу необхідно передбачати застосування універсальної оснастки та механізованих видів зварювання, які забезпечать високу продуктивність та якість зварних з'єднань.

2. Вибір способу зварювання

Основним фактором, який впливає на вибір способу зварювання, являється зварюваність матеріалу виробу.

Для виготовлення кронштейну використовуємо сталь марки 09Г2С, яка відноситься до низьколегованих сталей, широко застосовується при виготовленні металевих конструкцій при температурі від -20єС до 425єС. Сталь 09Г2С постачається за ГОСТ 19281-89.

Марганець (Mn) не погіршує зварюваності сталі, так як його вміст не перебільшує 1,7%. Кремінь (Si) не впливає негативно на зварюваність сталі, якщо його вміст не перебільшує 0,8%. Нікель( Ni )подрібнює зерна, збільшує пластичність сталі, не погіршує її зварюваність. Хром (Cr) погіршує зварюваність, так як осилює окислення металу, утворює хімічні сполуки з вуглецем, збільшує твердість металу в перехідних зонах. Мідь (Cu) покращує властивості сталі(міцність, пластичність, ударну в'язкість, корозійну стійкість) і не погіршує зварюваність. Таким чином, низьколеговані сталі з вмістом вуглецю до 0,18% та легуючих елементів до 3% мають добру зварюваність.[1]

Для перевірки зварюваності металу визначаємо схильність зварних з'єднань до появи холодних тріщин за допомогою формули, що враховує поняття еквівалента вуглецю [2]:

, % (2.1)

де C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu - символи елементів, які визначають вміст даного елемента в сталі у відсотках.

Се = 0,1 + + + + = 0,35%

Так як Се ? 0,4, то сталь 09Г2С не схильна до появи холодних тріщин.

Перевіримо схильність сталі 09Г2С до появи гарячих тріщин. Перевірку проведемо за показником HCS, який було запропоновано Уілкінсоном [2]:

HCS = , % ( 2.2 )

HCS = = 2,13%

Так як HCS ? 4, то гарячі тріщини при зварюванні не утворюються.

Так як сталь 09Г2С не схильна до появи холодних та гарячих тріщин, то вона має добру зварюваність і не потребує попереднього та супутнього підігріву при зварюванні.

Так як зварні шви переривчасті та мають невелику довжину, то конструкцію кронштейну можна виконувати двома способами зварювання: ручним дуговим штучним електродом та механізованим в середовищі захисних газів ( СО). Порівняємо ці способи за витратою електроенергії та продуктивністю.[3]

Із вищенаведених даних робимо висновок, що з'єднання Н1 ?2, Т1?2, Т3?2 та С2 доцільніше виконувати механізованим зварюванням в середовищі СО.

3. Вибір зварювальних матеріалів

Вибір зварювальних матеріалів здійснюємо відповідно до хімічного складу металу шва. Для механізованого зварювання вуглецевих сталей рекомендовано використовувати зварювальний дріт марки Св.-08Г2С, хімічний склад якого наведено в таблиці 1.

Таблиця.1 - Хімічний склад електродного дроту Св-08Г2С ГОСТ 2246-70 масова частка у відсотках

Дріт повинен бути очищений від мастила та забруднень, блищати та мати поверхню, яка забезпечує добрий електричний контакт. Цей дріт дозволяє отримати метал шва з механічними властивостями, які відповідають властивостям основного металу. В дроті підвищений вміст марганцю, що забезпечує якісне розкислення металу шва, а також його легування.

При зварюванні в чистому СОважко забезпечити струменевий переніс електродного металу і тому процес протікає з періодичним замиканням дугового проміжку, що призводить до негативних наслідків: краплі рідкого металу приварюються до пальника і порушують газовий захист, засмічують поверхню зварюваних деталей, що вимагає проведення після зварювання механічного зачищення. Зважаючи на вищесказане, доцільно вести зварювання в газовій суміші ( 80% СО + 20% О). Додавання кисню до вуглекислого газу, крім більш енергійного подавлення шкідливого впливу водню, дещо збільшує глибину проплавлення основного металу, покращу зовнішній вигляд та формування металу шва, а також зменшує приварювання до зварюваних деталей і пальника крапель рідкого металу внаслідок більшого окислення їхньої поверхні.

Гази постачаються централізовано по трубопроводах, змішуються в спеціальних сумішувачах.

Всі зварювальні матеріали повинні постачатися з сертифікатами якості.

4. Вибір типів швів та форм підготовки кромок

Всі деталі вирізаються за допомогою газорізальної машини портального типу «Комета-2,5К». Крайка різу деталей повинна бути зачищеною від грату та крапель металу. Точність і якість поверхні різу при механізованому різанні повинні відповідати вимогам ГОСТ 14792-80. Крайки під зварювання з обох боків повинні бути очищеними від бруду, іржі, мастила, окиснення та металевого пилу.

5. Розрахунок параметрів режиму зварювання

Розрахунок параметрів режиму механізованого зварювання в середовищі ( СО + О) для зварного з'єднання С2.

1.Визначаємо площу наплавленого металу

Fн = S·b+0,75(eg + eg) , мм ( 5.1 )

Fн = 0,75 (8 · 1,5 + 4 · 1,5) = 13,5мм

2. Глибина проплавлення

Hs = S , мм Hs = 3мм ( 5.2 )

При b = 0 Hзв = Hs = 3мм

3.Діаметр електродного дроту призначаємо d= 1,2мм .

4. Сила зварювального струму

Ізв = -134 + 14,42s + 311,25d+ 8,22sb + 40,25sd- 109,596bd- 3,04s- 148,37d,A ( 5.3 )

Ізв = -134 + 14,42·3 + 311,25·1,2+ 40,25·3·1,2 - 3,04·3 - 148,37·1,2= 146,6A

Приймаємо Ізв = 146 ± 10А

Струм постійний зворотної полярності.

5. Густина струму

j = , А/ мм ( 5.4 )

j = = 129,16 А/ мм

6. Напруга на дузі

Uд = 31,8 + 1,6177s - 3,034b - 19,75d- 0,1384sb + 6,806d, В ( 5.5 )

Uд = 31,8 + 1,6177·3- 19,75·1,2 + 6,806·1,2=22,7 В

Приймаємо Uд = 23 ± 1 В

Швидкість подавання дроту

Vпд =11,54 + 173,6s - 369,71b - 1608,1d - 49,07sd + 111,49bd - 2,813s+ 19,09b+ 506,9d, м/год ( 5.6 )

Vпд = 11,54 + 173,6·3 - 1608,1·1,2 - 49,07·5·1,2 - 2,813·3 + 506,9·1,2= 229 м/год = 6,36см/с

Швидкість зварювання

Vзв = 42,3 + 7,753s - 22,44b - 60,34d+ 1,062sb - 0,4115s+ 18,67d, м/год ( 5.7 )

Vзв = 42,3 + 7,753·3 - 60,34·1,2 - 0,4115·3+ 18,67·1,2= 18,57 м/год = 0,52см/с = 5,2мм/с

Витрата газу

q= 0,2Iзв, л/хв. ( 5.8 )

q= 0,2· 146= 8,4 л/хв.

Виліт електродного дроту

Lе = (10 ± 2) d, мм ( 5.9 )

Lе = (10 ± 2) ·1,2 = 9,6 … 14,4 = 12мм

Розрахунок параметрів режиму механізованого зварювання в середовищі ( СО + О) для зварного з'єднання Т3?2.

1.Визначаємо площу наплавленого металу

Fн = k+ 2,1k , мм ( 5.21 ) Призначаємо k = 2мм

Fн = 2+ 2,1·2 = 8,2мм Так як кількість катетів n = 2, то Fн= 4,1мм

2. Глибина проплавлення

Hs = Hзв = (0,7…1,1) k , мм ( 5.22 )

Hs = Hзв = (0,7…1,1)·2 = 1,4…2,2 = 2,2мм

6. Вибір зварювального устаткування

Вибір зварювального устаткування виконуємо у відповідності з номінальними параметрами режиму зварювання та техніко-економічними характеристиками устаткування.

Враховуючи спосіб зварювання (механізоване в середовищі 80%СО +20%О), вибираємо зварювальний напівавтомат марки КП010, що належить до нового покоління напівавтоматів із мікропроцесорним блоком керування. Їх використовують для механізованого зварювання сталей в середовищі захисних газів з використанням різноманітних діаметрів та марок дроту в усіх просторових положеннях.

Механізм подавання дроту виконаний із використанням останніх досягнень науки и техніки і складається з:

сучасного мікропроцесорного блока керування напівавтоматом БУСП-01;

гальмівного пристрою;

чотирьохроликового повнопривідного пристрою подавання.

В якості джерела живлення обираємо зварювальний випрямляч КИГ-401. Технічні характеристики випрямляча дозволяють виконувати зварювання в широких межах регулювання режимів із зменшеним розбризкуванням на всіх діапазонах зварювальних струмів, що дає економію зварювальних матеріалів. Випрямляч забезпечує при номінальній напрузі мережі надійне запалювання та надійне горіння дуги при будь якому струмі в межах регулюючого діапазону, а також при підвищеній на 5 % та зниженій на 10 % напрузі живлячої мережі при падінні напруги в живлячих кабелях зварювального ланцюга не більше 4V. Регулювання зварювального струму та напруги виконується силовим блоком тиристорів, який ввімкнений в первинну сторону силового трансформатора.

Технічні характеристики зварювального напівавтомату КП010 наведено в таблиці 2.

Таблиця 2 - Технічні характеристики напівавтомату КП010

Технічні характеристики зварювального випрямляча КИГ401 наведено в таблиці 3.

Таблиця 3. - Технічні характеристики зварювального випрямляча КИГ

7. Технологічна схема складання та зварювання

Складання та зварювання кронштейну кузова бурякозбирального комбайну виконується в спеціальному пристрої для складання та зварювання.

Складання виконується в наступному порядку: спочатку на горизонтальну поверхню пристрою вручну встановлюється лист нижній, на лист вручну послідовно встановлюються: стійки бічні (2 шт.), ребра повздовжні (2шт.), ребро поперечне (1шт), поперечина (1шт) та накладка (1шт), які притискаються до листа гвинтовими притискачами (6шт.). Встановлені деталі прихвачуються одна до одної згідно з вимогами креслення: прихвачування ребер повздовжніх та поперечного, стійок бічних та поперечини до листа з'єднанням Т1?2 (n=12шт, L= 0,02м ) в нижньому положенні, Ізв = 120±10А, накладки до поперечини з'єднаннями Н1?2 та С2 (n=4шт, L= 0,02м ) в вертикальному положенні, Ізв = 100±10А. Прихвачування деталей виконується зварювальним дротом Св-08Г2С (d= 1,2мм) в суміші (СО+О) за допомогою зварювального напівавтомату КП-010 в комплекті із зварювальним випрямлячем КИГ-401. Встановлені прихватки повинні бути зачищеними від окалини.

Приварювання деталей одна до одної виконується зварювальним дротом Св-08Г2С (d= 1,2мм) в суміші (СО+ О) зварювальним напівавтоматом КП-010 в комплекті із зварювальним випрямлячем КИГ-401 в нижньому положенні на наступних режимах:

Ізв = 140 - 150А, Uд = 22- 24 В,Vпд = 230 м/год, Vзв = 19 м/год, Lе = 12мм, Lшв = 1,267м.

Зварювання виконується на постійному струмі зворотної полярності.

При виконанні переривчастих швів необхідно стежити за тим, щоб початок і кінець шва припадав на дільниці, на яких виконано зварювання.

Після зварювання зварні шви необхідно зачистити від окалини, а поверхню металу - від бризок розплавленого металу.

Потім кронштейн транспортується вручну на місце складування.

8. Рекомендації по забезпеченню працездатності зварних з'єднань

Основною метою зварювання являється одержання з'єднання, яке не поступається своїми властивостями щодо міцності основному металу. Міцність зварної конструкції забезпечується стійкістю зварних з'єднань до утворення тріщин, пор, міжкристалітної корозії та інших дефектів зварних швів.

Так як сталь 09Г2С має добру зварюваність, то недоцільно проводити попередній та супутній підігрів. Однак, складання та зварювання даної конструкції необхідно проводити в спеціалізованому пристрої із застосуванням притискачів для зниження деформацій. При цьому необхідно стежити за тим, щоб притискання не було занадто сильним, тому що це може призвести до появи тріщин безпосередньо на основному металі при охолоджуванні конструкції після зварювання.

Для уникнення пор необхідно додержуватися наступних рекомендацій: зачищення зварюваних крайок та зварювального дроту від іржі, вологи, мастила та інших забруднень; застосовування захисної газової суміші з мінімальною вологістю (осушувати в спеціальних осушувачах); підтримка необхідного тиску газової суміші; відсутність протягів; зачищення прихваток від окалини.

Для того, щоб знизити швидкість кристалізації і, таким чином, також уникнути пор, необхідно точно додержуватися режимів зварювання (сила зварювального струму, напруга на дузі, швидкість зварювання та подавання дроту), тому що підвищення режимів може призвести не тільки до підвищення швидкості кристалізації, а й до утворення пропалів та підрізів.

Размещено на Allbest.ru