Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Разработка усовершенствованных вариантов технологического процесса изготовления изделия "Корпус смесителя"

Разработка усовершенствованных вариантов технологического процесса изготовления изделия "Корпус смесителя"

Описание изделия и требований к нему, оценка свариваемости материала изделия. Определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия. Определение методов контроля свойств сварных соединений.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.07.2020
Размер файла 2,4 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

изделие соединение сварной

Введение

1.Описание изделия и требований к нему, оценка свариваемости материала изделия

2.Описание технологии изготовления изделия, принятой как вариант базовой технологии

3. Описание перечня возможных способов сварки изделия и выбор вариантов сварки.

4.Определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия

5. Определение и выбор основного и вспомогательного оборудования для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия

6.Определение методов и средств контроля свойств сварных соединений для проектных вариантов техпроцесса изготовления

7.Определение затрат средств по базовому и проектным вариантам и выбор экономического проектного варианта

8.Описание технологии лучшего проектного варианта

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Электрическая дуговая сварка занимает лидирующую позицию среди прочих видов сварочных процессов. Сегодня она самая распространенная, доступная и дешевая.

Цель курсового проекта: разработать усовершенствованные варианты технологического процесса изготовления изделия «Корпус смесителя».

Для достижения поставленных целей необходимо решение следующих задач: определение перечня возможных способов сварки изделия и выбор проектных вариантов сварки, выбор сварочных материалов и режимов сварки, выбор основного и вспомогательного оборудования, экономическое сравнение вариантов технологического процесса, оформление технологической документации лучшего проектного варианта.

Направлением решения этих задач является:

- применение более производительных способов сварки или способов с меньшим потреблением сварочных материалов;

- оптимизация производственных затрат путем многовариантной проработки технологического процесса и экономического сравнения вариантов.

В данном курсовом проекте рассматривается описание «Корпуса смесителя» , изготовляемое на базовом предприятии ПАО УМПО, и требований к нему, оценка свариваемости материала изделия; описание технологии изготовления изделия, принятой как вариант базовой технологии; описание перечня возможных способов сварки изделия и выбор проектных вариантов сварки; определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия; определение и выбор основного и вспомогательного оборудования для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия; определение методов и средств контроля свойств сварных соединений для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия; определение затрат средств по базовому и проектным вариантам и выбор экономичного проектного варианта; описание технологии лучшего проектного варианта.

1. Описание изделия и требований к нему, оценка свариваемости материала изделия

Корпус смесителя (рисунок 1, [1404.989.090.000 СБ]) является одним из элементов форсажной камеры, служит для смешения газовых потоков внутреннего и наружного контуров. На Корпусе смесителя (далее изделие) может устанавливаться коллектор термопар для измерения температуры газа за турбиной и на некоторых двигателях форсунки системы запуска форсажной камеры. [11].

Рисунок 1 - Эскиз изделия

1 - фланец, 2 - обечайка, 3 - кольцо, 4 - шпангоут, 5 - обечайка,

6 - фланец

Изделие представляет собой тело вращения с габаритными размерами 1047х308, состоящая из пяти деталей (фланец - 2шт., шпангоут - 1шт., кольцо - 1шт., обечайка - 2шт.), которые соединены аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой по ГОСТ 14771-76.

Передний фланец 1, кольцо 3 и фланец задний 6 изготавливают прокаткой из заготовки виде прутка. Для переднего фланца масса заготовки составляет 31,5 кг, для кольца - 42 кг, для заднего фланца - 21,1кг.

Обечайки 2 и 5 изготавливают из листового проката 800*2000*1,5 массой 3,429 кг. Часть листа отрезают производят вальцовку и сваривают.

Изделие подвержен воздействию высоких температур (до 400°С) изнутри. Снаружи температура может достигать лишь 60°С. Соответственно, корпус подвергается перепаду температур. Окружающей средой для данного узла является воздух (снаружи) и нагретый газ (изнутри). Определяющие нагрузки на элементы ФК - радиальные и осевые силы, возникающие от действия перепада давления на стенки и нагрузки, возникающие вследствие неравномерного распределения температур по длине и толщине фланцев и оболочек. Давление в форсажной камере составляет порядка 110кН.

Процесс сварки представляет собой комплекс нескольких одновременно протекающих процессов, основными из которых являются: тепловое воздействие, металлургические процессы, кристаллизация металла шва и взаимная кристаллизация металлов в зоне сплавления. Под свариваемостью понимают отношение металлов к этим основным процессам.

По определению ГОСТ 29273-92 (ИСО 4063-90), свариваемость - это свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия [9].

Кроме свойств основного материала, свариваемость определяется способом и режимом сварки, составом и свойствами присадочного материала, флюса, покрытия электродов или защитной атмосферы, конструктивными особенностями изделия [11]. Материалом изделия является титановый деформируемый сплав ВТ-20, который принадлежит к системе Ti-Al-Zr-Mo-V. Основные трудности, связанные со свариваемостью титана и его сплавов, обусловлены его высокой химической активностью, особенно в расплавленном состоянии, к газам - кислороду, азоту и водороду. Даже при нормальной температуре происходит насыщение титана кислородом и азотом с образованием химических соединений (так называемый альфированный слой), что способствует падению пластичности [2]. Сплав ВТ-20 обладает удовлетворительной свариваемостью [2]. Химические свойства сплава ВТ-20 представлены в таблице 2.1.

Таблица 1.1 - Химический состав сплава ВТ-20 в % [3]

Примеси

Fe

C

Si

Mo

V

N

Al

Содержание

%

0…0,3

0…0,1

0…0,15

0,5…2

0,8…2,5

0…0,05

5,5…7

Примеси

Zr

O

H

Прочие

Содержание

%

1,5…2,5

0…0,15

0…0,012

0,3

Основные свойства сплава ВТ-20: физические, механические, технологические и эксплуатационные представлены в таблице 2.2.

Таблица 1.2 - Свойства сплава ВТ-20 [1]

Название свойства

Значение

Единица измерения

Контекст

Коэффициент KVMet

0,55

-

-

Название свойства

Значение

Единица измерения

Контекст

Свариваемость

Удовлетворительная

-

-

Коррозионная стойкость

Хорошая

-

-

Класс по структуре

Псевдо б

-

-

Модуль упругости нормальный,

1,12e+0,12

Па

-

Модуль сдвига

3,29e+0,10

Па

-

Плотность

4500

Кг/куб·м

-

Температурный коэффициент линейного расширения

8,9e-005

1/град·с

20-100 град·с

Относительное сужение

10

%

Отложенный

Относительное удлинение после разрыва

25

%

«»

Предел прочности при растяжении

1e+0,09

Па

«»

Предел текучести

8,4e+0,08

Па

«»

Твердость

300

НВ

«»

Теплопроводность

8,8

Вт/м

град·с

100°С

Удельная теплоемкость

545

Вт/м

град·с

100°С

2. Описание технологии изготовления изделия, принятой как вариант базовой технологии

Комплектовочная операция предусматривает комплектацию изделия по технологической цепочке его изготовления комплектующими деталями, узлами, материалами и др. Изделие комплектуется следующими деталями: фланец 1-1 шт., обечайка 2-1 шт., кольцо 3-1 шт., шпангоут 4-1 шт., обечайка 5-1 шт., фланец 6-1 шт.

Подготовка поверхностей под сварку включает работы по очистке поверхностей от окисных, жидкостных и др. пленок, а также любых загрязнений с целью создания благоприятных условий для образования непрерывной межатомной связи между соединяемыми деталями в процессе образования неразъемных соединений. В подготовку деталей изделия под сварку входят операции слесарная и протирка. В слесарной операции выполняются работы по установке деталей в удобное для работы положение, зачистке стыкуемых кромок под сварку до металлического блеска согласно эскизу и используется технологическая оснастка: металлическая щетка, штангенциркуль ГОСТ 166-89. В операции «Протирка» выполняются работы по протирке кромок деталей под сварку и посадочных мест приспособления салфеткой, смоченной в бензине «нефрас», а также обезжириванию кромок деталей под сварку, смоченной в ацетоне.

Сборка конструкции должна обеспечить выполнение заданных чертежом или технологией размеров и технических требований. Как правило, сборочная операция предусматривает фиксацию деталей для предотвращения смещения, как при межоперационной транспортировке, так и в процессе получения неразъемного соединения. Фиксация деталей изделия обеспечивается конструкцией технологической оснастки и с использованием так называемых технологических прихваток, выполняемых на сборочно-сварочных операциях. На сборочно-сварочной операции базового техпроцесса производится прихватка деталей ручной аргонодуговой сваркой без присадочной проволоки на постоянном токе прямой полярности. На таблице 2.1 представлены параметры режима сварки [3].

Таблица 2.1 - Параметры режима ручной аргонодуговой сварки, без присадочной проволоки.

ПС

ДС, мм

, мм

, мм

Пл.

U, В

Н

16

5-8

3-5

П

11-14

, л/мин

, л/мин

I, А

14-16

8-10

80-120

В состав используемого оборудования входят: вращатель сварочный универсальный М11060, источник питания TETRIX 400-2 и автомат консольный для дуговой сварки в среде защитных газов АРК-2-11. Процесс сварки происходит в среде аргона по ГОСТ 10157, в качестве основного материала используется вольфрамовый электрод с диаметром сечения 3 мм. На сборочно-сварочной операции, прихватки обечайки 2 с кольцом 3, выполняются работы по настройке сварочного оборудования на режим прихватки и прихватка стыка с шагом 30…50 мм с использованием технологической оснастки: приспособления [1405.001.000 СБ], штангенциркуля ГОСТ 166-89 и лупы ГОСТ 25706-83. На рисунке 2.1 представлен эскиз прихватки деталей.

Рисунок 2.2 - Эскиз кольца 3 с обечайкой 2

На сварочной операции происходит процесс получения неразъемного соединения между свариваемыми деталями аргонодуговой сваркой на постоянном токе прямой полярности с присадочным материалом. На таблице 2.2 представлены параметры режима сварки [3,6].

Таблица 2.2 - Параметры режима автоматической аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой

ПС

ДС, мм

, мм

, мм

Пл.

U, В

Н

16

3

5-8

3-5

П

8-10

, м/час

м/час

, л/мин

, л/мин

, л/мин

I, А

15-21

12-24

14-16

8-10

8-10

110-140

Сварные соединения выполняются в соответствии с ГОСТ 14771-76. На рисунке 2.4. представлено сварное соединение, с условным обозначением С4, без скоса кромок с характером выполненного шва - односторонний на медной подкладке.

Рисунок 2.3 - Конструктивные элементы

а - шва сварного соединения; б - подготовленных кромок свариваемых деталей

На сварочных операциях базового техпроцесса используются те же оборудования и материалы, но с диаметром вольфрамового электрода 3 мм и с использованием присадочной проволоки ВТ20-1св диаметра 1,6-2 мм. На сварочной операции выполняются работы по настройки сварочного оборудования; сварки стыков, выдерживая размеры (1), (2), (3); осмотру сварного шва; демонтажа детали с приспособления. В качестве технологической оснастки при сварке кольца 3 с обечайкой 2 используются приспособление [1404.001.000 СБ], лупа, цветной карандаш. На рисунке 2.4 представлен эскиз деталей.

Рисунок 2.6 - Эскиз кольца 3, подузлов 1 и 2

Во многих случаях, к сварным швам предъявляются требования по непроницаемости, т.е. соединения должны быть герметичны. Герметичность - это способность сварного шва не пропускать через себя жидкие и газообразные вещества [14]. Испытание на герметичность в базовом техпроцессе выполняется с использованием оборудования - верстак слесарный. При испытании на герметичность выполняются следующие работы: установка корпуса на подставу; приготовление мелового раствора, с использованием технологической оснастки: вода, мел; обмазка сварных швов меловым раствором, с использованием технологической оснастки: меловой раствор ГОСТ 17498-72 и кисть; смачивание керосином обратной стороны швов, выдерживая 5 минут не допуская отпотевание на меловом растворе с использованием кисти.

Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфромовых, окисных и других включений. Радиографический контроль применяют также для выявления прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недоступных для внешнего осмотра [15]. На данной операции после выполнения ренгенконтроля сварных швов, места дефектов отмечают цветным карандашом или мелом.

Производится термообработка изделия для снятия напряжений в приспособлении с режимом термообработки: Т=630±10 °С, выдержка 1ч + 15 мин в вакууме. Разрыв между сваркой и термообработкой не должен быть более 20 суток. Один раз в квартал с изделием подаются образцы 3шт с размером 15х15х1,5 для проверки газонасыщенности.

Крайней операцией базового техпроцесса является контроль, в котором выполняется проверка размеров и проверка наружным осмотром на отсутствие: забоин, вмятин, прожогов от сварки и других дефектов металла; наличие маркировки шрифтом порядкового номера площадки; правильность заполнения маршрутной карты, отсутствие на поверхности обечаек резких вмятин, гофр и разметочных рисок. Операция выполняется с применением технологической оснастки: калибр-пробка, шаблон, штангенглубинометр, штангенрейсмас, штангенциркуль.

3. Описание перечня возможных способов сварки изделия и выбор вариантов сварки

3.1 Примерный список способов сварки, которые могут быть применены для сварки материала ВТ20

1) Автоматическая сварка под слоем флюса;

2) Дуговая сварка в среде инертных газов в импульсном режиме:

а) Ручная, механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочным материалом;

б) Ручная и автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочного материала;

в) Механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом;

3) Плазменная сварка в среде инертных газов:

а) Ручная и автоматическая сварка с присадочным материалом;

б) Ручная и автоматическая сварка без присадочного материала;

4) Электрошлаковая сварка;

5) Лазерная сварка в среде инертных газов

а) Лазерная сварка присадочным материалом

б) Лазерная сварка без присадочного материала

6) Электронно-лучевая сварка;

7) Контактная сварка:

а) Контактная точечная сварка;

б) Контактная рельефная сварка;

в) Контактная шовная сварка;

3.2 Анализ возможности применения определённых способов сварки для заданного материала, геометрии сварного соединения толщины металлического листа и пространственного положения

1) Автоматическая сварка под слоем флюса

Возможна сварка только в нижнем пространственном положении. Автоматическую сварку под флюсом целесообразно применять в серийном и массовом производстве для выполнения кольцевых, прямолинейных, стыковых и угловых швов. протяженностью не менее 0,8 м на металле толщиной 5-100 мм со свободным входом и выходом сварочной головки для начала и конца шва [6].

Применение автоматической сварки под флюсом не целесообразно, т.к. толщина свариваемого металла 1,5 мм [6].

2) Дуговая сварка в защитных газах в импульсном режиме

Возможна сварка стыковых, угловых, тавровых, нахлесточных соединений во всех пространственных положениях [20].

а) Ручная, механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочным материалом

Сварку легированных сплавов титана ведут с применением проволокой сплошного сечения близкого по составу с основным металлом [2]. А также с применением порошковой проволоки с флюсом в качестве наполнителя [16]. Процесс сварки с присадочной проволокой широко применяется для соединения заготовок толщиной более 1,5 мм [6].

Применение данного процесса сварки не целесообразно, т.к. аргонодуговая сварка титановых деталей толщиной 0,5-1,5 мм выполняется встык без зазора и без подачи присадочного прутка [18].

б) Ручная и автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочного материала;

Односторонняя сварка неплавящимся электродом встык без разделки кромок, без гарантированного зазора, без присадки, а также без применения приемов увеличения глубины проплавления (активирующих флюсов) может быть выполнена с полным проваром при толщине не более 5 мм [6].

Данный процесс сварки обеспечивают сварку заданного сварного соединения по пространственному положению, по толщине свариваемого металла, по виду сварного соединения.

в) Механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом;

Сварку легированных сплавов титана ведут с применением проволокой сплошного сечения близкого по составу с основным металлом [2]. Сварка плавящимся электродом (проволокой) выполнятся при толщине титана и его сплавов свыше 3 мм в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности на режимах, которые обеспечивают мелкокапельный перенос электродного металла. Металл толщиной от 0,8 до 4 мм рекомендуется сваривать без разделки кромок в сборочно-сварочных приспособления на съемных медных или нержавеющих подкладках либо остающихся подкладках .

Применение данного процесса сварки возможно, т.к. процесс сварки изделия выполняется в сборочно-сварочном приспособлении на съемных медных подкладках. [10].

3) Плазменная сварка в среде инертных газов

Возможна сварка стыковых и угловых швов в вертикальном и нижнем пространственном положениях [4].

а) Ручная и автоматическая плазменная сварка с присадочным материалом

Сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности и рекомендуется для соединений деталей более 4 мм.

Применение данного способа не целесообразно, т.к. толщина свариваемого металла 1,5 мм [2].

б) Ручная и автоматическая плазменная сварка без присадочного материала

Плазменной дугой сваривают листы толщиной до 9,5 мм встык без разделки кромок и присадочного металла.

Данный процесс сварки обеспечивает сварку заданного сварного соединения по пространственному положению, по толщине свариваемого металла, по виду сварного соединения [5].

4) Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка применяется для получения вертикальных швов с принудительным формированием. Сварка производится без разделки кромок, поэтому ее экономичность повышается с ростом толщины свариваемого металла. Экономически целесообразно ее применять уже начиная с 40 мм, но чаще всего она используется для сварки металлов толщиной 100-500 мм.

Применение данного способа сварки не целесообразно, т.к. толщина свариваемого металла 1,5 мм [6].

5) Лазерная сварка в среде инертных газов

Возможна сварка за один проход без разделки кромок металла толщиной от 100мкм и менее до 20 мм лазером мощностью от 0,2 и менее до 20 кВт, сварка лазерами мощностью до 10 кВт обычно ведется без присадочного материала. Возможна сварка данного стыкового соединения в нижнем положении.

а) Лазерная сварка без присадочной проволоки

Данный способ сварки обеспечивает сварку заданного сварного соединения по пространственному положению, по толщине свариваемого металла, по виду сварного соединения

б) Лазерная сварка с присадочной проволокой

Применение данного процесса не целесообразно т.к. ее используют при больших толщинах, толщина данного свариваемого металла 1,5 мм.

6) Электронно-лучевая сварка

При электронно-лучевой сварке возможно соединение за одни проход металлов и сплавов толщиной в наиболее широком среди других методов сварки диапазоне - то 0,1 до 400 мм. Возможна сварка данного стыкового соединения в нижнем положении.

Данный способ сварки обеспечивает сварку заданного сварного соединения по пространственному положению, по толщине свариваемого металла, по виду сварного соединения [7].

7) Контактная сварка

Контактную точечную, рельефную и шовную сварку применяет для соединения в нахлестку. Диапазон толщин свариваемых деталей для контактной точечной сварки 0,3 - 6 мм, рельефной сварки 0,3 - 6 мм, шовной сварки 0,3 - 4.

Применение данного способа сварки не невозможно, т.к. тип сварного соединения свариваемого металла стыковой [22].

3.2 Выбор двух проектных вариантов сварки

На основания анализа соответствия технических возможностей способов сварки плавлением и давлением для заданного материала (ВТ20) и геометрии сварного соединения (стыковое соединение, кольцевой шов) был составлен перечень технически возможных способов сварки с описанием их преимуществ и недостаток.

1) Ручная и автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочного материала в импульсном режиме;

Автоматическая сварка обладает следующим рядом преимуществ:

- Процесс соединения происходит быстро, особенно, если речь идет о нескольких одинаковых операциях;

- Швы получаются высокого качества, так как аргон дает надежную защиту;

- Есть возможность соединять разнородные металлы, с которыми не может справиться другая технология;

- Исключается фактор человеческих ошибок;

- На обслуживание установки требуется минимальное количество людей.

Здесь также имеется ряд существенных недостатков, ограничивающих сферу применения автомата:

- Невозможно сварить любой шов, так как для этого нужно перестраивать всю систему, а некоторые из вариантов могут не подойти по параметрам, тогда как вручную это не составит труда сделать;

- Высокая дороговизна техники, так что даже не каждое производство может позволить себе подобное оборудование;

- Ограниченность параметров настроек в определенных пределах;

- Если во время работы произойдет сбой, то бракованной может оказаться вся партия изделий [41].

С помощью импульсно-дуговой сварки (когда подача тока в зону дуги осуществляется кратковременными импульсами) можно в более широком диапазоне изменять размеры шва, уменьшать уровень остаточных напряжений, снижать деформации сварных конструкций, уменьшать зону термического влияния, а также уменьшать размеры кристаллитов и пористость в сварном шве [18].

Недостатки ручной аргонодуговой сварки: ручная сварка в среде аргона затруднена. При ручной аргонодуговой сварке не рекомендуется выполнять колебательные движения электродом из-за возможного нарушения защиты зоны сварки. В связи с этим производительность ручной сварки в среде аргона оказывается невелика [24].

2) Механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом в импульсном режиме

Главными достоинствами процесса сварки МИГ/МАГ (по сравнению со сваркой ММА) являются высокая производительность и высокое качество сварного шва.

Высокая производительность объясняется отсутствием потерь времени на смену

электрода, а также тем, что этот способ позволяет использовать высокий ток сварки.

Еще одним достоинством этого способа сварки является низкое тепловложение, особенно при сварке короткой дугой (при сварке с короткими замыканиями), что делает этот способ наиболее подходящим для сварки тонколистового металла, а также для сварки во всех пространственных положениях.

К недостаткам этого процесса по сравнению со сваркой покрытыми электродами можно отнести следующее:

- оборудование более сложное и более дорогое;

- сложнее выполнять сварку в труднодоступных местах, так как горелка, как правило, крупнее электрододержателя и должна находиться близко от зоны сварки, что не всегда возможно;

- более сложная взаимосвязь между параметрами сварки;

- предъявляются более высокие требования к подготовке и очистке кромок;

- более сильное излучение от дуги.

Процесс импульсно-дуговой сварки (Pulsed MIG/MAG) сочетает в себе достоинства процесса сварки с короткими замыканиями (такие как низкое тепловложение и возможность сварки во всех пространственных положениях) и процесса сварки с мелкокапельным переносом (отсутствие разбрызгивания и хорошее формирование металла шва) [42].

3) Ручная и автоматическая плазменная сварка в среде инертных газов без присадочного материала

Ручной способ сварки так же будет мене производителен как в случае с ручной аргонодуговой сваркой [24]

Преимущества плазменной сварки в среде инертных газов: примерно на порядок выше концентрация источника нагрева, соответственно (по сравнению с дуговой сваркой плавящимся электродом) более стабильная дуга, меньше зона термического влияния и ширина шва, более высокие скорости сварки; применительно к малоамперным дугам позволяет работать в диапазоне тока до 0,1 А (все другие способы сварки 10 А и выше), соответственно позволяет осуществлять прецизионную сварку металлической фольги.

Недостаток плазменной сварки в среде инертных газов: Значительно более сложная технология и оборудование по сравнению с аргонно-дуговой сваркой вольфрамовым электродом, соответственно требует более высокой культуры производства и дороже [16].

4) Лазерная сварка в среде инертных газов без присадки

Преимущества лазерной сварки:

1) Малая зона термического воздействия лазерного луча на материал и, как следствие, незначительные тепловые деформации;

2) Возможность сваривания в труднодоступных местах, в средах, прозрачных для лазерного излучения (стекло, жидкости, газы);

3) Сварка магнитных материалов;

4) Малый диаметр светового пучка, возможность проведения микросварки, узкий сварной шов хорошими эстетическими характеристиками;

5) Возможность автоматизации процесса;

6) Гибкие манипулирование световым пуком путем оптико-волоконной передачи;

7) Универсальность лазерного оборудования (возможность применения для лазерной сварки и резки, маркировки и сверления);

8) Возможность сварки разнородных материалов;

Недостатки лазерной сварки:

1. Высокая стоимость и сложность лазерного оборудования;

2. Высокие требования к подготовке, очистке кромок под сварку;

3. Невозможность сваривания толстостенных деталей, недостаточная мощность [26];

5) Электронно-лучевая сварка

Преимущества электронно-лучевой сварки: Малое количество вводимой теплоты; Возможность сварки керамики и тугоплавких металлов (тантала, вольфрама), керамики и т. д; Высокое качество сварных соединений химически активных металлов и сплавов: молибдена, титана, ниобия, циркония. ЭЛС также незаменима при соединении низкоуглеродистых, коррозионностойких, медных, никелевых сталей, алюминиевых сплавов.

Недостатки электронно-лучевой сварки: Время затрата при создании вакуума в рабочей камере после загрузки изделий; Возможность образования несплавлений, полых отверстий в корне шва при сваривании металлов с большой теплопроводностью, а также швах с большим отношением глубины к ширине [20]. Этот способ сварки не всегда применим для крупногабаритных конструкций в связи с необходимостью применения вакуумных камер [27].

Электронно-лучевая сварка не применима для крупногабаритных конструкций в связи с необходимостью применения вакуумных камер и требует, как лазерная сварка и плазменная дорогое оборудование и его обслуживание, по сравнению с автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом и аргонодуговой сваркой плавящимся электродом. Следовательно, базовым способом сварки является автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой, а проектными являются автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочной проволоки в импульсном режиме и автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом в импульсном режиме.

4. Определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия

4.1 Определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочной проволоки в импульсном режиме

Электроды. Сваривать титан можно любым вольфрамовым электродом, но не все они обеспечивают одинаково хорошее качество сварного шва и оптимальные характеристики дуги.

Хорошими качествами обладают лантанированные электроды марок ЭВЛ (WL). Добавление оксида лантана увеличивает несущую способность (максимальный ток) электродов примерно на 50% в сравнении с чисто вольфрамовыми. Повышается долговечность электродов и уменьшается загрязнение вольфрамом сварного шва [28].

Химические свойства: Лантан в сухом воздухе покрывается тонкой пленкой окисла, которая защищает его от дальнейшего окисления. Но такая "защита" происходит только в сухом воздухе.

По своему химическому поведению лантан напоминает кальций. Как и многие активные металлы, он разлагает воду, хорошо реагирует с кислотами, а при нагревании энергично - с хлором, серой и другими металлоидами, т. е. проявляет свойства типичного металла.

В соединениях проявляет степень окисления +3.

Рабочая часть электрода затачивается в конус под углом 30-45°. При увеличении угла заточки снижается глубина проплавления. Нужно иметь в виду, что работоспособность электрода повышается со снижением шероховатости его конуса [28].

Следовательно, для данного способа сварки будет использован Электрод вольфрамовый ЭВЛ-  2-150 - ГОСТ 23949-80. В таблице 4.1 представлен химический состав электрода ЭВЛ.

Таблица 4.1 - Химический состав ЭВЛ, %

Вольфрам, не менее

Присадки

Примеси, не более

Окись лантана

Алюминий, железо, никель, кремний, кальций, молибден (сумма)

99,95

1,1-1,4

0,05

Защитный газ. Обязательным условием получения качественного сварного соединения титана при сварке плавлением является надежная защита не только плавильного пространства, но и околошовной зоны, остывающего сварного шва и его обратной стороны шва - корня [2]. Высокая химическая активность титана по отношению к газам требует применения инертных газов высокой степени чистоты. В качестве таковых выступают аргон и гелий, имеющие некоторые технологические отличия друг от друга.

Гелий обеспечивает более плавный переход шва от усиления к основному металлу. Он позволяет повысить тепловую мощность дуги и производительность процесса расплавления, что важно при сварке деталей средних и больших толщин. Аргон дает более узкое и глубокое проплавление основного металла, его расход оказывается в 1,5-2 раза меньше, чем гелия [28].

Т.к. гелий используется для средних и больших толщин, его стоимость и расход больше чем гелия, следовательно, в качестве защитного газа будет использован аргон высшего сорта по ГОСТ 10157-2016. В таблице 4.1.1 представлены ориентировочные режимы сварки [6].

Таблица 4.1.1 - Ориентировочные параметры режима аргонодуговой сварки неплавящимся электродом бес присадочного материала в импульсном режиме

Толщина металла, мм

Число проходов n

dэ, мм

Сварочный ток, А

Напряжение дуги, В

Скорость сварки, м/ч

1,5

1

2

120-160

8-10

20-25

Продолжение таблицы 4.1.1

Расход аргона, л/мин

t, c

в горелку

В насадку

Для защиты обратной стороны

импульса

паузы

8-10

10-13

3-4

0,12-0,2

0,1-0,2

4.2 Определение и выбор сварочных материалов и режимов сварки для автоматической аргонодуговой сварке плавящимся электродом в импульсном режиме

Присадочная проволока. В качестве присадочного материала используются прутки из титана различных марок. Для предохранения металла шва от насыщения водородом, который содержится в присадочных прутках, последние полезно подвергать вакуумному отжигу, в результате которого металл избавляется от водорода [28].

Сварочные проволоки из титана и его сплавов изготавливаются в соответствии с ГОСТ 27265 - 87; при их выборе нужно ориентироваться на получении швов высокой пластичности, равнопрочных основному металлу, на предупреждение образования холодных трещин. Это достигается при использовании проволок с пониженной концентрацией легирующих элементов. Сварку легированных сплавов титана ведут с применением проволок более узкого назначение: ВТ20св для сплава ВТ20 [2]. Следовательно, для данного способа сварки будет использована сварочная проволока ВТ20-2св 1,4 ГОСТ 27265 - 87. В таблице 4.2 представлен химический состав проволоки ВТ20-2св.

Таблица 4.2.1 - Химический состав проволоки В20-2 св, %

Основные компоненты

Примеси, %, не более

Титан

Алюминий

Молибден

Ванадий

Цирконий

Кремний

Железо

Основа

3,5-4,5

0,5-1,5

0,5-1,5

1,0-2,0

0,10

0,15

Продолжение таблицы 4.2.1

Примеси, %, не более

Сумма прочих примесей

Углерод

Кислород

Азот

Водород

0,05

0,12

0,04

0,003

0,30

Защитный газ. Для данного способа сварки будет использован тот же защитный газ, выбор которого был произведен в пункте 4.1 - аргон высшего сорта по ГОСТ 10157-2016. В таблице 4.2.2 представлены ориентировочные параметры режима сварки [29].

Таблица 4.2.2 - Ориентировочные режимы автоматической аргонодуговой сварки плавящимся электродом в импульсном режиме

Толщина металла, мм

Число проходов n

dэ, мм

Сварочный ток, А

Скорость

подачи

электродной

проволоки м/мин,

Выпуск

электрода, мм

Напряжение дуги, В

Скорость сварки, м/ч

1,5

1

1,4

140-240

5-6.7

14-20

19-22

20-30

Расход аргона, л/мин

t, c

в горелку

В насадку

Для защиты обратной стороны

импульса

паузы

8-10

10-13

3-4

0,15-0,2

0,15-0,2

Фиксированные значения каждого параметра в пределах рекомендуемого диапазона для каждого из двух проектных способов сварки представлены в таблице 4.1 и 4.2

Таблица 4.1 - Фиксированное значение параметра для автоматической аргонодуговой сварки без присадочного материала в импульсном режиме

Толщина металла, мм

Число проходов n

dэ, мм

Сварочный ток, А

Напряжение дуги, В

Скорость сварки, м/ч

1,5

1

2

145

9

22,5

Расход аргона, л/мин

t, c

в горелку

В насадку

Для защиты обратной стороны

импульса

паузы

9

12

3,5

0,16

0,15

Таблица 4.2 - Фиксированное значение параметра для автоматической аргонодуговой сварки плавящимся электродом

Толщина металла, мм

Число проходов n

dэ, мм

Сварочный ток, А

Скорость

подачи

электрод-

ной

проволоки м/мин,

Выпуск

электро-

да, мм

Напряжение дуги, В

Скорость сварки, м/ч

1,5

1

1,4

190

5,9

17

20,5

25

Продолжение таблицы 4.2

Расход аргона, л/мин

t, c

в горелку

В насадку

Для защиты обратной стороны

импульса

паузы

9

12

3,5

0,175

0,175

5. Определение и выбор основного и вспомогательного оборудования для проектных вариантов техпроцесса изготовления изделия

5.1 Технически возможные марки основного и вспомогательного оборудования для автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочной проволоки в импульсном режиме (проектный 1)

Произведем подбор источника питания.

Источник питания AURORA PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE (рисунок 5.1.1).

В таблице 5.1.1 представлены технические характеристики источника питания [30].

Рисунок 5.1.1 - Источник питания AURORA PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Таблица 5.1.1 - Технические характеристики AURORA PRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE

Наименование параметра

Значение

Напряжение сети, В

1 фаза ? 220В ± 15%; 50/60 Гц

Диапазон регулирования сварочного тока, А

5-200

Продолжение таблицы 5.1.1

Наименование параметра

Значение

Потребляемая мощность, кВт

4,5

Макс. ток, А (при ПВ, %)

200А (60) 155(100)

Коэффициент мощности сos ц

0,73

КПД, %

80

Габаритные размеры ДхШхВ, мм

621 x 470 x 471

Масса, кг

27

Стоимость, руб.

39900

Источник питания Сварог TECH TIG 200 P AC/DC (рисунок 5.1.2). В таблице 5.1.2 представлены технические характеристики источника питания [33].

Рисунок 5.1.2 - источник питания Сварог TECH TIG 200 P AC/DC

Таблица 5.1.2 - Технические характеристики источника питания Сварог TECH TIG 200 P AC/DC

Наименование параметра

Значение

Напряжение сети, В

1 фаза ? 220В ± 15%

Диапазон регулирования сварочного тока, А

10-200

Потребляемая мощность, кВт

4,6

Макс. ток, А (при ПВ, %)

200(60) 154(100)

Коэффициент мощности сos ц

0,93

КПД, %

85

Габаритные размеры ДхШхВ, мм

570х350х440

Масса, кг

20

Стоимость, руб.

45420

Выше были представлены марки источников питания, обеспечивающие требуемые параметр режима сварки. Исходя из технических характеристик источников питания следует что наиболее подходящим является Сварог TECH TIG 200 P AC/DC, т.к.: его КПД выше, большее значение сos ц, несмотря на его не значительно большую стоимость и превышающие параметры массы и занимаемой площади.

Произведем подбор автомата радиально-консольного.

Автомат радиально-консольный для аргонодуговой сварки Модели: АРК-4А (Рисунок 5.1.3). В таблице 5.1.3 представлены технические характеристики АРК-4А [31;32].

Таблица 5.1.3 технические характеристики АРК-4А

Наименование параметра

Значение

Номинальное напряжение питающей сети, В

380

Номинальный сварочный ток, А

400

Длина свариваемого шва, мм

2600

Диапазон регулирования скорости сварки, м/с

0,001-0,02

Скорость перемещения консоли, м/с

0,020

Угол поворота колонны, град

340

Габаритные размеры установки, мм, не более:

- дина

- ширина

- высота

4100

1320

4530

Масса, кг, не более

2500

Стоимость, руб

3100000

Рисунок 5.1.3 - Общий вид автомата АРК-4А

Автомат радиально-консольный для аргонодуговой сварки Модели: АРК-4М (Рисунок 5.1.4). В таблице 5.1.4 представлены технические характеристики АРК-4М [34].

Рисунок 5.1.4 - Автомат радиально консольный АРК -4М

Наименование параметра

Значение

Номинальное напряжение питающей сети, В

220/380

Номинальный сварочный ток, А

315

Длина свариваемого шва, мм

2500-4000

Диапазон регулирования скорости сварки, м/с

0,8-2

Скорость перемещения консоли, м/с

0,005

Угол наклона горелки, град

± 90

Габаритные размеры установки, мм, не более:

- дина

- ширина

- высота

4918

850

675±50

Масса, кг, не более

1045

Стоимость, руб

2000000

Из приведенных характеристик радиально-консольных автоматов следует что наиболее рациональнее выбрать АРК-4М т.к. он обладает преимуществами: малая стоимость, масса, меньше габаритные размеры.

Произведем выбор сварочного вращателя.

Вращатель сварочный универсальный М-11050А (рисунок 5.1.5). В таблице 5.1.5 представлены технические характеристики М-11050А [35].

Рисунок 5.1.5 - Вращатель М-11050А

Таблица 5.1.5 - Технические характеристики М-11050А

Стоимость, руб

Наиболь-

шая

Грузоподъ-емность,

кг

Частота

Вращения,

Об/мин

Габаритные размеры,

Мм,

ДхВ

Мощность электродвигателя привода вращения, кВт

Размер планшай-бы, мм

556273

1000

0,05-2,5

1265х1195

х900

1,1

820х820

Вращатель сварочный универсальный М-11070А (рисунок 5.1.6). В таблице 5.1.6 представлены технические характеристики М-11070А [35].

Рисунок 5.1.6 - Вращатель М-11070А

Таблица 5.1.6 - Технические характеристики М-11070А [35]

Стоимость, руб

Наибольшая

Грузопод-

емность,

кг

Частота

Враще-

ния планшай-бы,

Об/мин

Габарит-

ные размеры,

мм

Мощность электродви-

гателя привода вращения, кВт

Размер план-шайбы, мм

814481

3150

0,018-1,8

1490х1790х1140

3

1112х1112

Из приведенных выше технических характеристик следует что наиболее подходящим будет вращатель М-11050А так как его характеристики: стоимость, габаритные размеры меньше чем у М-11070А.

5.2 Определение и выбор основного и вспомогательного оборудования для автоматической аргонодуговой сварки плавящимся электродом в импульсном режиме (проектный 2)

Произведем выбор источника питания.

Источник питания Phoenix 301 Car Expert (рисунок 5.2.1). В таблице 5.2.1 представлены технические характеристики источника питания [42].

Рисунок 5.2.1 - Phoenix 301 Car Expert

Таблица 5.2.1-Технические характеристики источника питания Phoenix 301 Car Expert

Наименование параметра

Значение

Напряжение сети, В

3х400v(-25%- +20%)

Диапазон регулирования сварочного тока, А

10-250

Потребляемая мощность, кВт

11

Макс. ток, А (при ПВ, %)

300(80) 270(100)

Коэффициент мощности сos ц

0,99

КПД, %

89

Габаритные размеры ДхШхВ, мм

930x460x730

Масса, кг

69,5

Стоимость, руб.

204700

Источник питания LORCH M-Pro 300 (рисунок 5.2.2). В таблице 5.2.2. представлены технические характеристики источника питания [43].

Рисунок 5.2.2 - LORCH M -Pro 300

Таблица 5.2.2 - Технические характеристики LORCH M -Pro 300

Наименование параметра

Значение

Напряжение сети, В

3х400v(-25%- +20%)

Диапазон регулирования сварочного тока, А

30-300

Потребляемая мощность, кВт

12,7

Макс. ток, А (при ПВ, %)

300(30) ;210(60);160(100)

Коэффициент мощности сos ц

0,99

КПД, %

89

Габаритные размеры ДхШхВ, мм

800x400x755

Масса, кг

80

Стоимость, руб.

137965

Исходя из выше перечисленных технических характеристик, следует что наиболее целесообразен выбор источника питания LORCH M -Pro 300 т.к. его параметры: габаритные размеры, стоимость меньше при таких же значения кпд и сos ц.

Для данного способа сварки будет использована автоматическая сварочная головка ГПГ 500 (Рисунок 5.2.3). В таблице представлены технические характеристики сварочной головки [45].

Рисунок 5.2.3 - Автоматическая сварочная головка ГПГ-500

Таблица 5.2.3 - Технические характеристика сварочной головки ГПГ-500

Наименование параметра

Значение

Диаметр электродной проволоки, мм

0,8-2

Среда

Защитный газ

Напряжение питающей сети, В

380

Сварочный ток, А

500

Масса, кг

45

Потребляемая мощьность, кВт

89

Стоимость, руб

900000

Подбор сварочной колонны.

Сварочная колонна серии серии КС грузоподъемностью 200кг (Рисунок 5.2.4). В таблице 5.2.4 представлены технические характеристики сварочной колоны [44].

Рисунок 5.2.4 - Общий вид сварочной колонны серии КС

Таблица 5.2.4 - Технические характеристики сварочной колонны серии КС грузоподъемностью 200 кг.

Наименование параметра

Значение

Вертикальное перемещение, м

3

Горизонтальное перемещение, м

3

Скорость вертикального перемещения консоли, мм/мин

0,7

Скорость горизонтального перемещения консоли, мм/мин

0,15-2,5

Скорость горизонтального перемещения колоны, мм/мин

0,25-2,5

Габаритные размеры, ДхШхВ, мм

2200x2250x500

Поворот колонны вертикально оси,

±360

Скорость вращения колонны, об/мин

0,07-0,75

Максимальная нагрузка на конце консоли, кг

120

Макс/мин вылет консоли

3500/500

Стоимость , руб

150000

Сварочная колонна INTEGRAL (рисунок 5.2.5). В таблице 5.2.5 представлены технические характеристики сварочной колонны [47].

Рисунок 5.2.5 - Общий вид сварочной колонны серии INTEGRAL

Таблица 5.2.5 - Технические характеристики сварочной колонны серии INTEGRAL.

Наименование параметра

Значение

Вертикальное перемещение, м

3

Горизонтальное перемещение, м

3

Скорость вертикального перемещения консоли, м/мин

0,08-0,8

Скорость горизонтального перемещения консоли, м/мин

0,15-2,5

Скорость горизонтального перемещения коло...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены