Зварювання стиків двотаврової балки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Метою даної курсової роботи є ознайомлення студента з розробкою технологій зварювання плавленням, отримання студентом навичок виконання даної роботи.

Завдання даної курсової роботи - це розробка технології зварювання даного в завданні виробу, тобто для розроблення правильної і коректної технології потрібно виконати наступні пункти завдання:

- провести конструкторсько-технологічний аналіз виробу, при цьому звертаючи увагу на розміщення та доступність швів. Грамотно розрахувати зварюваність основного металу,щоб правильно вибрати спосіб зварювання.

- обрати два способи зварювання, враховуючи тип виробництва.

- вибрати зварювальні матеріали, враховуючи специфіку матеріалу та їх дефіцитність.

- вибрати тип підготовки кромок із ГОСТів, враховуючи особливості конструкції.

- виконати розрахунок параметрів режимів зварювання.

- вибрати зварювальне обладнання, враховуючи його вартість та дефіцитність.

- Прийняти кінцевого рішення, яка з технологій є найбільш доцільною у даному випадку.

В даній курсовій роботі проводиться технологічний аналіз неповоротного стику двотаврової балки.



1. Призначення, конструкція та умови експлуатації виробу

Балка - це конструктивний елемент, переважно у вигляді бруса, який працює головним чином на згин. Двотаврова балка може служити опорою для різного роду конструкцій.

Задані значення:

Sc = 8 мм;

Hб = 1000 мм;

Sn = 20 мм;

Bб = 400 мм;

Lм = 2Hб= 2*1000=200 м; k = 9.

При заданих габаритних розмірах розрухуємо об'єм балки:

Vc=(Sc · (Hб-2 · Sn) ·2·Lм=(0,012(1,6-2 ·0,02)·3,2=0,06 мі

Vn=(Sn · Bб) ·2·6=(0,02·0,4)·2·6=0.1 мі

Vб=Vc+Vn=0.16 мі

Розрахуємо масу балки, основний метал якої Сталь ВСт3сп, яка має густину 7,8кг/смі:

Мб=Vб ·с=0,16 ·7,8 = 1,3т.

Маса приблизно складає 1,3 тону. Отже, балка представляє собою крупно-габаритний виріб, що треба враховувати при організації зварювальних робіт. Умови експлуатації: робота при температурах від -20 до +20єС, в умовах помірного клімату. Враховуючи все вище сказане деталь слід віднести до особливо відповідальних конструкцій.



2. Оцінка зварюваності основного металу

Сталь ВСт2сп відноситься до конструкційної вуглецевої сталі звичайної якості загального призначення і широко застосовується в промисловості, вміст вуглецю не перевищує 0,15%. Ця сталь відносяться до числа металів, які добре зварюються.

Для цих сталей технологію зварювання вибирають із умови забезпечення комплексу вимог, головні із яких досягнення рівноміцності зварювального з'єднання з основним металом і відсутність дефектів в зварювальному з'єднанні. Для цього механічні властивості металу шва, навколошовної зони і зварного з'єднання в цілому повинні бути нижче мінімальних механічних характеристик основного металу.

По довіднику сталей знаходимо хімічний склад сталі ВСт2сп і подаємо у вигляді табл.1. Марка сталі ВСт2сп ГОСТ 380 - 71.

В табл. 1 наведений хімічний склад даної сталі.

Табл. 1. Хімічний склад сталі ВСт2сп

C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P	As
			не більше
0,09-0,15	0,12-0,30	0,25-0,50	0,30	0,30	0,30	0,05	0,04	0,08

Табл. 2. Загальні відомості про сталь ВСт2сп

Замінник	сталь ВСт3пс
Вид доставки	сортовий прокат, в тому числі фасонний: ГОСТ 2590 - 71, ГОСТ 2591 - 71, ГОСТ 2879 - 69, ГОСТ 19772 - 74, ГОСТ 535 - 79, ГОСТ 8278 - 83, ГОСТ 8281 - 80, ГОСТ 8283 - 77, ГОСТ 380 - 71, ГОСТ 8509 - 86, ГОСТ 8510 - 86, ГОСТ 8240 - 72, ГОСТ 8239 - 72. Лист товстий ГОСТ 19903 - 74. Лист тонкий ГОСТ 19903 - 74. Стрічка ГОСТ 503 - 81, ГОСТ 6009 - 74. Полоса ГОСТ 103 - 76, ГОСТ 82 - 70, ГОСТ 535 - 79. Дріт ГОСТ 3282 - 74, ГОСТ 17305 -71. Труби ГОСТ 10705 - 80, ГОСТ 10706 - 76, ГОСТ 3262 - 75.
Призначення	невідповідальні деталі, які потребують більшої пластичності чи глибокої витяжки, мало навантаженні елементи зварних конструкцій, які працюють при постійних навантаженнях і позитивних температурах.



Табл. 3. Механічні властивості

Стан доставки	Переріз, мм	у0,2	уВ	д5, %
		МПа
		не менше
Прокат гарячекатаний	до 20	225	330-430	32

Табл. 4. Технологічні властивості

Температура ковки, єС	Початку 1300, кінця 750. Охолодження на повітрі
Зварюваність	Зварюються без обмежень. Способи зварювання: РДЗ, АДЗ під флюсом і газовим захистом, ЕШЗ.
Оброблення різанням	В гарячекатаному стані при НВ 137 Кх тв.спл. =2,0 і Кх б.ст. =1,6.
Схильність до відпускної крихкості	Не схильна
флокеночутливість	Не чутлива

Табл. 5. Ударна в'язкість KCU Дж/см²

Температура, єС	Стан поставки
+20	0	-20	-40	Пруток гарячекатаний діаметром 140 - 150 мм.
23-63	13-16	8	8

Табл. 6. Твердість після різних видів термообробки

Режими термообробки	HRCэ	НВ
Нормалізація 900 - 950 єС, повітря	-	156
Цементація 900 - 950 єС, повітря. Закалка 800 - 820 єС, вода. Відпуск 180 - 200 єС, повітря.	57 поверхні	-
Цементація 840 - 860 єС, повітря. Закалка 840 - 860 єС, вода. Відпуск 180 - 200 єС, повітря.	57-63 поверхні	-

Перевіряємо схильність основного металу до виникнення холодних тріщин при найбільш неблагополучному легуванню, при максимальному вмісті легуючих елементів і добавок.

Схильність зварювальних з'єднань з низьколегованих сталей типу ВСт2сп до утворення холодних тріщин можна оцінити по такому значенню:



C_екв=C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni + Cu)/15= 0,15 + 0,50/6 + 0,30/5 + (0,30 + 0,30)/15 = 0,33

Таким чином при вмісті в Сталі ВСт2сп легуючих елементів і добавок по максимуму C_екв= 0,33 це нижче допустимих значень 0,40…0,45, в цьому випадку холодні тріщини не виникають.

Холодні тріщини найчастіше уражають навколошовну зону і рідше метал шва.

Методи боротьби з холодними тріщинами:

1. Попередній підігрів;

2. Термічна обробка безпосередньо після зварювання;

3. Регулювання часових зварних напруг;

4. Застосування аустенітних зварних проволок і зміни степеня легування металу шва з феритною основою.

5. Вибір оптимального термічного циклу зварювання.

Перевіряємо схильність металу шва до виникнення гарячих тріщин при найбільш неблагополучному складі легуючих елементів та домішок:

HCS = C*(S+P+0.04*Si+0.01*Ni)/ (3Mn+Cr+Mo+V) = 0,15 (0,05 + 0,04 + 0,04*0,30 + 0,01*0,30)/(3*0,50 + 0,30 ) = 0,01575/1,8 = 0,009

Так як HCS>0,004 =0,009 метал схильний до появи гарячих тріщин при найбільш неблагополучному легуванні, а саме при максимальному вмісті легуючих елементів і добавок.

Наявність Mn в сталі збільшує ударну в'язкість і холодноламкість, забезпечуючи задовільну зварюваність. Це дозволяє отримати зварні з'єднання більш високої міцності при знакоперемінних ударних навантаженнях.



3. Зварні з'єднання

При прикладанні навантаження у вертикальній і горизонтальній площинах, а також при дії крутного моменту, більш цілеспрямоване використання балок двотаврового перерізу.

Зварювальні елементи двотаврового перерізу знайшли своє застосування в якості стержнів ферм залізно дорожніх мостів. З цілю запобігання гвинтоподібних викривлень зварювання виконують накладанням одночасно двох симетрично розташованих в одній площині кутових швів, нахиленими електродами.

При зварюванні герметично закритих стержнів коробчастого перерізу шви виконують ззовні.

Загальна протяжність швів:

Lш=6·4+((1,6-2·0.02-(1,6-2·0.12/22)·2+8/14·0,4)·5=32м.

У балці двотавровій всі зварні з'єднання є тавровими. Швів - 7.

Табл. 7. Зварні з'єднання

Номер з'єднання	Вид з'єднання	Товщина металу, мм	Протяжність, мм	Кількість з'єднань	Конфігурація з'єднання	доступність
1	Таврове	20;8	966	5	Прямолінійний	Без обмежень
2	Таврове	20;8	192	5	Прямолінійний	Без обмежень
3	Таврове	20;8	966	5	Прямолінійний	Без обмежень
4	Таврове	20;12	6000	1	Прямолінійний	Обмежений з однієї сторони
5	Таврове	20;12	6000	1	Прямолінійний	Обмежений з однієї сторони
6	Таврове	20;12	6000	1	Прямолінійний	Обмежений з однієї сторони
7	Таврове	20;12	6000	1	Прямолінійний	Обмежений з однієї сторони



4. Організація зварювальних робіт

Складання балки починається з складання на стелажах верхнього поясу і нижнього поясу. Балку в положення «в човник» повертають рольгангом.

Табл.8. Верхній пояс

Номер зварного з'єднання	Положення при зварюванні	Товщина, мм	Варіанти способів зварювання
1	В	20;8	АФ, УП,
2	В	20;8	АФ, УП,
3	В	20;8	АФ, УП,
4	Н	20;12	АФ, УП
5	Н	20;12	АФ, УП
6	Н	20;12	АФ, УП
7	Н	20;12	АФ, УП

5. Вибір способу зварювання

У попередньому завданні було виконано конструкторсько - технологічний аналіз двотаврової балки, підготувавши вихідні дані для етапу проектування технології зварювання - вибору способу зварювання плавленням.

Відомо, що матеріал двотаврової балки сталь - ВСт3сп ГОСТ 380 - 71) відноситься до конструкційної вуглецевої сталі звичайної якості загального призначення, що має хорошу зварюваність. Для даної групи сталей, відповідно до рекомендацій, що пропонуються в таблицях 9 та 10 пропонуються наступні способи зварювання плавленням (табл.11):



Табл. 9. Залежність способу зварювання від товщини

Табл. 10. Вибір способу зварювання по складу елементів

Размещено на http://www.allbest.ru/

РДЗ(Е) - ручне дугове зварювання;

УП - автоматичне зварювання у вуглекислому газі;

ІП - зварювання плавким електродом в інертних газах;

АФ - автоматичне зварювання під флюсом;

Ш - шлакове зварювання;

Г - газове зварювання;

ИН - аргонодугове зварювання;

П - плазмове зварювання;

ЕЛ - електронно-променеве зварювання

Л - лазерне зварювання

ПН - зварювання неплавким електродом в інертних газах

Табл. 11.Вибір способу зварювання відносно товщини металу:

Фактори способів	Е	УП	ІП	АФ	Ш	Г	ПН	П	ЕЛ	Л
Матеріал	++	++	-	++	+	(+)	(+)	++	++	++
Товщина 8/12	+	++	-	++	-	-	-	-	-	-
Положення шва	++	++	-	++	-	-	-	-	-	-
Протяжність	-	++	-	++	-	-	-	-	-	-

Так як сталь ВСт2сп не містить легуючих елементів Ti, Al та інших елементів з високою хімічною активністю, то з подальшого аналізу виключаємо спосіб дугового зварювання плавким( ІП) та неплавким (ПН) електродами в дорогих інертних газах.

Сталь ВСт2сп не відноситься до тугоплавких матеріалів і тому не існує необхідності у використанні способів зварювання з дорогим устаткуванням та з високою густиною енергії: плазмовою (П), електронно - променева (ЭЛ) та лазерні (Л) способи зварювання.

Таким чином, для подальшого аналізу остаються способи ручного дугового зварювання (РДЗ), у вуглекислому газі (УП), під флюсом (АФ), електрошлакове зварювання (Ш) та газополуменеве зварювання(Г). Оцінимо здатність їх застосування при зварюванні сталі товщиною 8/12 мм.

Очевидно, що при масовому виробництві використання газового зварювання (Г) є невигідним з економічної точки зору (дорогі гази та присадковий дріт). Із способів, які залишилися електрошлакове зварювання (Ш) може варити метал починаючи з 16 мм, РДЗ не може зварити дану товщину. Залишилися автоматизоване зварювання у вуглекислому газі (УП) та автоматичнее зварювання під флюсом (АФ).

Продовжуємо аналіз використовуючи наступний параметр - положення при зварюванні - нижнє. Автоматизоване зварювання у вуглекислому газі та автоматичне зварювання під флюсом може проводитися в положенні, що потрібне нам при зварюванні балки коробчастої, отже обрано два способи зварювання:

1. Автоматичне зварювання у вуглекислому газі (УП);

2. Автоматичне зварювання під флюсом (АФ).

6. Вибір зварювальних матеріалів

1.Автоматичне зварювання у вуглекислому газі (УП):

Вибір зварювального дроту:

Для зварювання Сталі ВСт3сп рекомендується використовувати зварювальний дріт близький по хімічному складу до основного металу і що містить меншу кількість вуглецю. При автоматичному зварюванні у вуглекислому газі плавким електродом зазвичай використовується електродний дріт діаметром до 1,2 - 2 мм. Таким дротом є Св - 08ГС. Легування проволоки буде запорукою рівноміцності шва основному металу. Наявність марганцю в дроті підвищує ударну в'язкість і холодноламкість, забезпечуючи задовільну зварюваність. Дріт сталевий зварювальний (ГОСТ 2246 - 70). По вигляду поверхня дроту виготовляється неомідяною і омідяною. Мідне покриття - 6 мкм. Поверхня дроту повинна бути чистою і гладкою, без тріщин, розшарувань, забоїн, окалини, іржі, масла і ін. забруднень. Допускаються окремі ризики, подряпини, місцева рябизна, вм'ятини глибиною не більш граничного відхилення по діаметру.



Табл. 12. Хімічний склад зварювального дроту Св - 08ГС

Марка	C	Mn	Si	P Не більше	S Не більше	Cr	Ni
Св-08ГС	?0.10	1.40- 1,70	0,65-0,85	0.030	0.025	?0.20	?0.25

Вибір захисного газу: Також для зварювання необхідний захисний вуглекислий газ, що має за мету захист зварювальної ванни під час процесу зварювання від повітря. Основний метал сталь ВСт3сп належить до матеріалу з невисокою хімічною активністю. Тому цілком допускається вибір активного газу . Застосування вуглекислого газу забезпечує надійний захист зони зварювання від стикання з повітрям і попереджує азотування металу шва, він вказує на метал зварювальної ванни окислювальну, а також навуглецеву дію. Для зварювання конструкційної вуглецевої сталі даний захисний газ має економічну перевагу та добре підходить для захисту зварювальної ванни і дуги. Також для захисту зварювальної дуги можна використовувати газові суміші, які мають такі переваги:

- Невелике розбризкування металу;

- Хороша глибина проплавлення;

- Незначність деформації (викривлення) металлу при зварюванні;

- Менше споживання зварювального дроту;

- Високий ступінь швидкості зварювання. Перешкодою для застосування вуглекислого газу в якості захисного середовища перш за все є пори. Але ми не не використовуємо інші газові суміші, бо виріб дуже дорогий, тому будемо використовуваим тільки Враховуючи призначення виробу, слід вибрати зварювальний вуглекислий газ 1-го сорту, що має більш низький вміст вологи. В монтажних умовах зварювання двотаврової балки зварювальний пост не може бути стаціонарним. Тому найкраще індивідуальне постачання в балонах.



7. Автоматичне зварювання під флюсом (АФ)

Вібір зварювального флюсу:

В процесі зварювання флюс захищає зону зварювання від потрапляння повітря і виконує ряд інших важливих функцій. Отримання якісних швів на низьколегованих конструкційних сталях в даний час досягають застосуванням наступних сполучень флюсів і зварювальних дротів:

1.плавлений висококремнистий марганцевий флюс і звичайний низько вуглецевий зварювальний дріт;

2.плавлений висококремнистий безмарганцевий флюс і звичайний низько вуглецевий марганцевий зварювальний дріт;

3.керамічний флюс і звичайний низько вуглецевий зварювальний дріт;

Сталь ВСт3сп відноситься до матеріалу з низькою хімічною активністю. Тому потрібно вибрати флюс із числа кисневих, високоактивних чи активних, високо- чи низькокремнистих, марганцевих. Враховуючи, що конструкція відповідальна, то для зварювання Сталі ВСт3сп рекомендується використовувати флюс загального призначення висококремнистий марганцевий зварювальний флюс. Такий зварювальний флюс АН-348А, призначений для механізованого і автоматичного зварювання і наплавки, широкої номенклатури вуглецевих і низьколегованих сталей.

Зварювально-технологічні характеристики: стійкість дуги - хороша; розривна довжина дуги до 13мм; формування шва - задовільне; схильність металу шва до утворення пор и тріщин - задовільна; відрив шлакової кірки - задовільний.

Табл. 13. Хімічний склад зварювального флюсу АН-348А

Флюс	SiO2	MnO	TiO2	Al2O3	CaO	MgO	CaF2	Fe2O3	S	Р
								не більше
АН-348А	41,0-44,0	34,0-38,0	-	?4,5	?6,5	5,0-7,5	4,0-5,5	2,0	0,15	0,12



Вибір зварювального дроту:

Для зварювання Сталі ВСт3сп рекомендується використовувати зварювальний дріт Св-08А. При автоматичному зварюванні під флюсом ми використаємо електродну проволоку діаметром до 1,6 - 6 мм. Наявність марганцю в дроті підвищує ударну в'язкість і холодноламкість, забезпечуючи задовільну зварюваність.

Поверхня дроту повинна бути чистою і гладкою, без тріщин, розшарувань, забоїн, окалини, іржі, масла і ін. забруднень.

Табл. 14. Хімічний склад зварювального дроту Св-08А

С Не більше	Mn	Si	Cr	Ni	S	P	Al
		Не більше
0,10	0,35-0,60	0,03	0,15	0,30	0,040	0,040	0,01

8. Вибір стандартних розмірів швів і підготовки кромок

1.Розміри зварного шва і оброблення кромок для автоматичного зварювання під флюсом (АФ). ГОСТ 8713-79

Згідно ГОСТ 8713-79 вибираємо тип шва Т1:

2.Розміри зварного шва і оброблення кромок для автоматичного зварювання у вуглекислому газі (УП): ГОСТ 14771-76

Згідно ГОСТ 8713-79 вибираємо тип шва Т1:

Розрахунок параметрів режиму зварювання.

Початкові дані для розрахунку режиму зварювання:

1. Основний метал - Сталь ВСт3сп.

2. Зварювальний дріт - Св-08ГС(УП) і Св-08А(АФ).

3. Зварювальний флюс - АН-348А.

4. Зварювання - автоматичне.

5. Товщина металу, що зварюється - 8/12.

6. Тип з'єднання - таврове.

7. Положення шва - «в човник».

8. Тип шва по кількості проходів - однопрохідний.

9. Форма і розміри підготовки кромок - наведені вище.

10. Загальні розміри шва - S1=12 мм, S=8 мм, b=+1,5 мм, k=5 мм, g?2 мм.

Розрахунку режиму автоматичного зварювання під флюсом по площі наплавленого металу.

Параметри режиму автоматичного зварювання під флюсом:

1. Діаметр електродного дроту dед.

2. Швидкість зварювання Vзв.

3. Швидкість подачі електродного дроту Vед.

4. Зварювальний струм Iзв.

Розрахунок режиму зварювання:

1. Знаходимо площу наплавленого металу:

Fн = F1 + F2 = Kз *v2*k*g + Ѕ kІ = 0,7*v2*5*2 + 0,5*5І = 22,3 ммІ

2. По формулі розраховуємо діаметр електродного дроту:

dед = Fн*kd = (0,036…0,160)*22,3 = 0,8…3,6 мм

Коефіцієнт kd вибираємо по таблиці для автоматичного зварювання на змінному струмі, kd = (0,036…0,160). Беремо dед = 3 мм.

3. Розраховуємо швидкість зварювання на змінному струмі:

V_зв^(~) ? 110* d_ед/Fн ? 110*3/22,3 ? 14,8 мм/с

Беремо Vзв = 15 мм/с (54 м/год).

4. Розраховуємо швидкість подачі електродного дроту:



Vед = (4* Fн* Vзв )/( р* dІед) = (4*22,3*15)/(3,14*3І) = 47 мм/с (169,2 м/год)

Iзв^(~) = d_ед * (v450* d_ед * Vед + 5185 - 72) = 3* (v450*3*47 + 5185 - 72) = 570 А

Зварювальний струм не виходить за границі Iзв = (180…190)*d_ед = (540…570) А

5. Розраховуємо зварювальну напругу:

Uзв = 22 + 0,02* Iзв = 22 + 0,02*570 = 33,4 В

6. Виліт електродного дроту:

lв = 10* d_ед ± 2* d_ед = 10*3 ± 2*3 = 30 ± 6 мм

Розрахунку режиму автоматичного зварювання у вуглекислому газі по площі наплавленого металу.

Параметри режиму автоматичного зварювання у вуглекислому газі:

1. Діаметр електродного дроту dед.

2. Швидкість зварювання Vзв.

3. Швидкість подачі електродного дроту Vед.

4. Зварювальний струм Iзв.

5. Зварювальна напруга Uзв.

6. Витрати захисного газу qзг.

Розрахунок режиму зварювання:

1. Знаходимо площу наплавленого металу:

Fні = F1 + F2 = Kз *v2*k*g + Ѕ k²= 0,7*v2*5*2 + 0,5*5² = 22,3 ммІ

2. По формулі розраховуємо діаметр електродного дроту:

dеді = (0,149…0,409)* F_ні^0,625 = (0,149…0,409) * 22,3^0,625 = (1…2,8) мм

Коефіцієнт kd вибираємо по таблиці для автоматичного зварювання у вуглекислому газі при положенні шва «в човник», kd = (0,149…0,409).

Беремо dед =1,4 мм.

3. Розраховуємо швидкість зварювання:

V_зві = (8,9* d_еді² +50,6* d_еді^1,5)/Fні ? (15,9* 1,4² +67,4* 1,4^1,5)/22,3 ? 6,5 мм/с (23,4 м/год)

4. Розраховуємо швидкість подачі електродного дроту:

Vеді = ( 4*Fні * V_зві )/ (р* d_еді² [1 - шр]) = ( 4*22,3 * 6,5)/ (3,14* 1,4² [1 - 0,1]) = 105 мм/с (378 м/год)

Для автоматичного зварювання у вуглекислому газі шр = 5-15%.

5. Розраховуємо зварювальний струм при зварюванні на зворотній полярності:

Iзві⁽⁺⁾ = d_еді * (v1450* d_еді * Vеді ⁽⁺⁾ + 145150 - 382) = 1,4 * (v1450* 1,4 * 105 + 145150 - 382) = 217 А

Зварювальний струм не виходить за границі Iзв ? 180*d_ед^1,5 ? 180*1,4^1,5 ? 298 А

6. Розраховуємо зварювальну напругу:

Uзв = 14 + 0,05* Iзв = 14 + 0,05*217 = 24,85 В

7. Розраховуємо витрати вуглекислого газу:



qзг = 0,0033* Iзві^0,75 = 0,0033* 217^0,75 = 0,19 л/с (11,4 л/год)

9. Вибір зварювального обладнання загального призначення

Вибір обладнання для автоматичного зварювання у вуглекислому газі (УП):

Для автоматичного зварювання у вуглекислому газі ми вибираємо прилад «Протеріус». Комплект включає в себе: дві головки для зварювання, направляючий пояс, пульт ДУ, програматор, блок живлення, комплект зварювальних кабелів, два зварювальних джерела ВД-506ДК (серія 04). Стандартний механізм подачі дроту встановлений на головці. ПВ% головки «ПРОТЕУС» визначається можливостями пальника.

Таблиця 15. Технічні характеристики:

Параметр	Значення
Напруга живлення, В	~110 чи ~220
Номінальний зварювальний струм, при ПВ=60%, А у вуглекислому газі	400
Номінальний зварювальний струм, при ПВ=60%, А у суміші типу М21	300
Діаметр електродного дроту, мм	0,9 - 1,4
Швидкість подачі електродного дроту, м/хв	5 - 15
Діаметр касети зварювального дроту, мм	200
Максимальна ширина касети, мм	71,5
Вага касети, кг	5
Кут поперечних коливань пальника, град	±14
Кут поздовжнього наклону пальника, град	±20
Переміщення пальника перпендикулярно шву, мм	100
Габаритні розміри, мм (довжина*ширина*висота)	550*340*250
Вага кг, не більше	12,5

зварний двотавровий балка флюс

Переваги:

· Робоча швидкість переміщення головки - від 0,2 м/хв. до 1,52 м/хв.;

· Змога застосування окремого виносного механізму подачі дроту типу ПДГО-511 зі стандартною касетою діаметром 300 мм і вагою 15 кг;

· Наявність режиму «м'який старт»;

· Частота коливань пальника регулюється в діапазоні 0-10од/см. Час затримки пальника на кромках регулюється від 0 - 500 мс;

· Програмування здійснюється зі спеціального програматора;

· Є можливість перестановки пальника з правої сторони головки на ліву, що істотно розширяє її технологічні можливості в порівнянні з існуючими аналогами;

· Можливо механізоване переміщення пальника як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямку;

· Кількість програмованих каналів, які забезпечують запис режимів зварювання шарів шва - 12;

· Управління установкою «ПРОТЕУС» здійснюється з дистанційного пульту;

· Живлення пристроїв головки (плати управління, програмний блок, двигун) - 24 В;

· Візуальний контроль оператора за зварюванням кожної головки обов'язковий;

· Температура експлуатації від -30°С до +60°С.

Вибір обладнання для автоматичного зварювання під флюсом

Для автоматичного зварювання під флюсом ми вибираємо зварювальний автомат АДФ-800 та випрямляч ВДУ-630.

Зварювальний автомат АДФ-800

Зварювальний трактор АДФ-800 призначений для зварювання і наплавлення електродним дротом під шаром флюсу. Працює в комплекті з випрямлячами ВДУ-1250, ВДУ-1202, ВДУ-630і ін., які випускає група підприємств ІТС.

АДФ-800 представляє собою самохідний пристрій, в якому подача зварювального дроту, переміщення і захист дуги виконується автоматично по визначеній програмі.

Трактор виконує зварювання з'єднань встик з розробкою кромок і без розробки кромок, кутових швів нахиленими електродами, а також напусткових швів.

Шви можуть бути прямолінійними і кільцевими. В процесі роботи трактор пересувається по виробу чи по виложеному на ньому напрявляющої лінійки.

Таблиця 16. Технічні характеристики

Параметр	Значення
Напруга живлення зварювального трактора, при частоті 50Гц, В	42
Номінальний зварювальний струм, при ПВ=100%, А	800
Діаметр електродного дроту, мм	1,6 - 4,0
Швидкість подачі електродного дроту, м/год	40 - 360
Межі регулювання швидкості зварювання, м/год	12 - 120
Межі регулювання часу заварювання кратеру, с	0 - 5
Межі регулювання часу розтягнення дуги, с	0 - 2
Кут повороту механізму подачі навколо поздовжньої осі автомату	±45°С від вертикалі
Вертикальне зрушення механізму подачі, мм, не менше	65
Кут повороту площини касети з дротом навколо поздовжньої осі автомату	±25°
Обертання зварювальної головки навколо вертикальної осі	±90°
Обертання зварювальної головки вздовж поздовжньої осі	+45°
Міжосьова відстань коліс, мм	330
Колісна колія, мм	214
Місткість касети для дроту, кг, не менше	15
Ємність бункера для флюсу, дм	7,3
Потужність, яку споживає зварювальний трактор, ВА, не більше	400
Габаритні розміри, мм (довжина*ширина*висота)	760*370*570
Маса (без флюсу і дроту), кг	40

Переваги

· Мікропроцесорний блок управління;

· Плавне регулювання швидкості подачі електродного дроту (зварювального струму);

· Плавне регулювання швидкості переміщення візка (швидкості зварювання);

· Стабілізація швидкості зварювання і швидкості подачі дроту;

· Цифрова індикація величини зварювального струму і напруги, швидкості зварювання, часу заварювання кратеру і часу розтягу дуги;

· Змога установки і запам'ятовування часу заварки кратера і часу розтягу дуги;

· Попередня установка зварювального режиму;

· Дистанційне включення і плавне регулювання зварювальної напруги джерела;

· Регулювання положення зварювальної головки в різних просторових положеннях (див. таблицю технічних характеристик);

· Змінні ведучі ролики і вкладиші в струмопроводі;

· Змога зчеплення і розчеплення коліс з приводом з допомогою муфти;

· Наявність регулюючого копіра для зварювання таврових швів і швів з розділенням кромок;

· Наявність світлової індикації для контролю руху по шву.

Зварювальний випрямляч ВДУ-630: Випрямляч ВДУ-630 в комплекті зі зварювальним автоматом призначений для зварювання в середовищі захисних газів чи для зварювання і наплавлення під флюсом. Також може бути використаним для повітряного різання. Має свідоцтво НАКС.

Випрямляч ВДУ-630 являється напівкеруючим тиристорним випрямлячем. Має дві жорстких зовнішніх характеристик для зварювання і наплавлення під шаром флюсу.



Таблиця 17. Технічні характеристики

Напруга мережі живлення, В	3*380
Частота мережі живлення, Гц	50
Номінальний зварювальний струм, при ПВ=100%, А	630
Межі регулювання зварювального струму, А	80 - 800
Номінальна робоча напруга, В	44
Напруга холостого ходу, В, не більше	60
Споживаюча потужність, кВт, не більше	40
Маса, кг, не більше	320
Габарити, мм, не більше	580*700*1100
Охолодження	повітряне, примусове

Основні переваги випрямляча ВДУ - 630:

· Надійне запалювання і стійке горіння дуги;

· Наявність термозахисту і перезагрузки;

· Можливість як місцевого, так і дистанційного регулювання зварювальних параметрів;

· Має два види жорстких зовнішніх вольтамперних характеристик для зварювання і наплавлення під шаром флюсу. ВДУ-630 має додатково режим зварювання покритими електродами;

· Висока надійність обмоткових вузлів;

· Клас ізоляції Н по ГОСТу 8865-70;

· Схема керування забезпечує зворотній зв'язок по напрузі на дузі.

10. Розрахунок технологічної собівартості

Розрахунок технологогічної собівартості автоматичного зварювання у вуглекислому газі:

Технологічна собівартість при зварюванні включає в себе:

С_т= З_з.м.+ З_т.е.+ З_з.о.+ З_з.р.,



З_з.м.- витрати на зварювальний матеріал;

З_т.е. - витрати на технологічну елоктроенергію;

З_з.о.- витрати на зварювальне обладнання;

З_з.р.- витрати на зарплату основних робочих і др.

1. Розраховуємо основний час зварювання:

t_з.в.= L_ш.о /V_зв = 1/23.4=0.04 год (144с)

L_ш.о - довжина шва = 1м;

V_зв - швидкість зварювання.

2. Розраховуємо витрати на зварювальні матеріали:

· Зварювальний дріт:

М_ед=К_вд(1+ш_р)*L_ш.о*с*n*F_но*V_ед*t_зв=1,02*(1+0,1)*1000*7,8*10^-3*1*22,3*10^-4 *105*144= 0,3 кг

К_вд - коефіцієнт витрат дроту = 1,02…1,03;

ш_р - коефіцієнт втрат на розбризкування = 0,01…0,15;

F_но - площа наплавленого металу = 22,3 мм²;

с = 7,8*10^-3г/мм³

З_е.д.=М_ед*Ц_е.д.=0,3*12= 3,6 гривні,

де Ц_е.д. - ціна за 1 кг електродного дроту = 12 грн.

· Витрати на газ:

Q_зг=q_зг* t_зв =11,4*0,3=3,42 л,

З_с.г=Q_зг *Ц_эг=3,42*1,5=5,13 гривень,

де Ц_з.г. - ціна за 1 л захисного газу = 1,50 гривня;

q_зг - витрати захисного газу.

· Витрати на технологічну електроенергію:

W_т.е=(U_зв*I_зв*t_зв)/?_u+P_x*(t_зв/К_и-t_зв)=(24,85*217*0,3)*10^-3/0,75 +0,35(0,3/0,55-0,3)=2,2 кВт,

де - P_x потужність холостого ходу джерела живлення = 0,35…0,50;

?_u - ККД джерела живлення;

К_и - коефіцієнт використання зварювального обладнання = 0,6…0,75

З_т.е= W_т.е *Ц_ее=2,2*0,25=0,55 гривні,

де - Ц_ее ціна за 1 кВт електроенергії =0,25гривень;

· Затрати на зварювальне обладнання:

З_з.о= (К_р +Н_А)/Ф_д * t_зв/К_и *Ц_зв=(0,15+0,24)/1840 * 0,3/0,55*8000=0,9 гривні,

де - Ц_з.о. - ціна за обладнання = 8000;

К_р - коефіцієнт витрат на ремонт = 0.15…0.2;

Н_А - норма амортизаційних відчислень = 0.24…0.34);

Ф_д - дійсний річний фонд роботи обладнання = 1820год;

· Затрати на зарплату робочих:

З_з.п=К_д* t_зв /К_и* Ч_тс =1,1*0,3/0,55*20=12 гривень,

де - Ч_гд - година тарифікація = 25гривень;

К_д - коефіцієнт доплат = 1,1…1,3;

С_т= З_з.м.+ З_т.е.+ З_з.о.+ З_з.р. = 3,6+5,13+0,55+0,9+12 = 22,18 гривні

Розрахунок технологогічної собівартості автоматичного зварювання під флюсом:

Технологічна собівартість при зварюванні включає в себе:

С_т= З_з.м.+ З_т.е.+ З_з.о.+ З_з.р.,

З_з.м.- витрати на зварювальний матеріал;

З_т.е. - витрати на технологічну елоктроенергію;

З_з.о.- витрати на зварювальне обладнання;

З_з.р.- витрати на зарплату основних робочих і др.

3. Розраховуємо основний час зварювання:

t_з.в.= L_ш.о /V_зв = 1/54=0.02 год (72с)

L_ш.о - довжина шва = 1м;

V_зв - швидкість зварювання.

4. Розраховуємо витрати на зварювальні матеріали:

· Зварювальний дріт:

М_ед=К_вд(1+ш_р)*L_ш.о*с*n*F_но*V_ед*t_зв=1,02*(1+0,1)*1000*7,8*10^-3*1*22,3*10^-4 *47*72= 0,07 кг

К_вд - коефіцієнт витрат дроту = 1,02…1,03;

ш_р - коефіцієнт втрат на розбризкування = 0,01…0,15;

F_но - площа наплавленого металу = 22,3 мм²;

с = 7,8*10^-3 г/мм³

З_е.д.=М_ед*Ц_е.д.=0,07*12= 0,84 гривня,

де Ц_е.д. - ціна за 1 кг електродного дроту = 12 грн.

· Витрати на зварювальний флюс:

М_ф = К_ф*М_ед =1.2*0,07 =0,084 кг,

З_з.ф=М_ф *Ц_ф=0,084*10=0,84 гривень,

де - Ц_ф ціна за 1 кг флюсу = 10 гривень.

· Витрати на технологічну електроенергію:

W_т.е=(U_зв*I_зв*t_зв)/?_u+P_x*(t_зв/К_и-t_зв)=(33,4*570*0,07)*10^-3/0,8 +0,35(0,07/0,50-0,07)=1,7 кВт,

де - P_x потужність холостого ходу джерела живлення = 0,35…0,50;

?_u- ККД джерела живлення;

К_и - коефіцієнт використання зварювального обладнання = 0,50…0,65

З_т.е= W_т.е *Ц_ее=1,7*0.25=0,43 гривні,

де - Ц_ее ціна за 1 кВт електроенергії =0,25гривень;

· Затрати на зварювальне обладнання:

З_з.о=(К_р+Н_А)/Ф_д*t_зв/К_и*Ц_зв=(0,15+0,24)/1840*0,07/0,50*12000=0,36 гривень,

де - Ц_з.о. - ціна за обладнання = 12000;

К_р - коефіцієнт витрат на ремонт = 0.15…0.2;

Н_А - норма амортизаційних відчислень = 0.24…0.34);

Ф_д - дійсний річний фонд роботи обладнання = 1820год;

· Затрати на зарплату робочих:

З_з.п=К_д* t_зв /К_и* Ч_тс =1.1*0.07/0.50*20=3,08 гривні,

де - Ч_гд - година тарифікація = 25гривень;

К_д - коефіцієнт доплат = 1,1…1,3;

С_т= З_з.м.+ З_т.е.+ З_з.о.+ З_з.р. = 0,84+0,84+0,43+0,36+3,08 = 5,55 гривень.

11. Прийняття кінцевого рішення

Зробивши розрахунок технологічної собівартості кожного способу зварювання можна однозначно схилити свій вибір способу зварювання в сторону автоматичного зварювання під флюсом. При розрахункові собівартості вийшло, що автоматичне зварювання під флюсом у 4 рази дешевше, ніж автоматичне зварювання у вуглекислому газі. Також АФ має в 2,5 рази більшу продуктивність у порівнянні з УП.

Перевага автоматичного зварювання під флюсом:

· Якісне формування шва (Чиста, гладка, блискуча поверхня шва);

· Відсутність розбризкування і набризкування електродного металу(при автоматичному зварюванні у вуглекислому газі великий рівень розбризкування);

· Непотрібне використання світофільтрів, щитків або масок, бо дуга закрита;

· Висока продуктивність;

· Стабільна якість;

· Менше шкідливих аерозолів у порівнянні при автоматичному зварюванні у вуглекислому газі.

Перевага автоматичного зварювання у вуглекислому газі:

· Простота у навчанні зварника;

Отже, кінцевий вибір - це автоматичне зварювання під флюсом.



Висновки

В даній курсовій роботі ми ознайомилися з розробкою технологій зварювання плавленням. Виконали поставлені задачі даної курсової роботи:

· Виконали конструкторсько - технологічний аналіз виробу і вияснили, що вид зварного з'єднання - таврове, вид шва - кутовий.

· Розрахували зварюваність основного металу і отримали, що метал схильний до холодних тріщин, а до гарячих - не схильний.

· Вибрали спосіб зварювання - автоматичне зварювання під флюсом Для нього підібрали флюс - АН-348А, дріт - СВ-08ГС.

· Вибрали тип підготовки кромок із ГОСТу 8713-79, тип шва - Т1.

· Виконали розрахунок режимів зварювання і отриманні дані занесли до технологічної карти.

· Вибрали зварювальне обладнання, для АФ зварювальний автомат АДФ-800 та випрямляч ВДУ-630.

· Виконали розрахунок технологічної собівартості.

· Ухвалили рішення, що найкраще використати автоматичне зварювання під флюсом.



Список використаної літератури

1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технология и оборудование сварки плавлением» / Сост. И. Ф. Коринець. - К.: КПИ, 1988 - 76с.

2. Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Сварка плавлением» / Сост. И. Ф. Коринець, В. П. Бойко. - К.: КПИ, 1990 - 76с.

3. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. Н. А. Ольшанского. - М.; Машиностроение, 1978.

4. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. А. И. Акулова. - М.; Машиностроение, 1979.

5. Прайс листы отечественных производителей сварочных материалов и оборудования.

6. Корінець І.Ф. Конспект лекцій з дисципліни “Зварювання плавленням”

7. Глобальна інформаційна мережа Інтернет.

8. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. -М.: Машиностроение, 1974.-767с.

плавлением. Учебник.-М.: Машиностроение, 1977.-432с.

9. Сварка в машиностроении : Справочник в 4-х т./ Т.2. Под редакцией А.И. Акулова. -М.:Машиностроение, 1978. -567с.

10. Марочник сталей и сплавов/Под. ред.. В.Г.Сорокина. - М.;Машиностроение, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...