Проект участка изготовления балки концевой мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Назначение и описание заданной конструкции

1.2 Анализ технологичности конструкции

1.3 Технические условия на основные и сварочные материалы

1.4 Технические условия на заготовку, сборку, сварку, контроль качества

2. Технологическая часть

2.1 Обоснование выбора марки стали, свариваемость, выводы

2.2 Выбор способа сборки, схема сборки

2.3 Анализ существующего технологического процесса сварки

2.4 Технологическое обоснование предлагаемого способа сварки

2.5 Выбор и обоснование сварочных материалов

2.6 Выбор и обоснование рода и полярности тока

2.7 Расчет режимов сварки

2.8 Выбор и обоснование энергосберегающего сварочного оборудования и источников питания

2.9 Выбор и обоснование приспособлений для сборки

2.10 Выбор и обоснование приспособлений для сварки

2.11 Выбор грузоподъемного оборудования

2.12 Структурная схема изготовления проектируемой конструкции

2.13 Нормирование технологического процесса сборки и сварки

2.14 Выбор методов контроля и технология контроля качества

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Сварка является одним из ведущих технологических процессов в области машиностроения и строительной индустрии.

Народное хозяйство Украины нуждается в современных машинах различных видов и назначений, а также в прогрессивных видах оборудования, имеющие высокие технико-экономические показатели. В обеспечении всего этого важнейшая роль принадлежит сварочному производству. Развитие сварки в значительной мере позволило заменить клепаные конструкции на сварные, снизив этим трудоёмкость работ и повысив качество.

Применение сварочной технологии вызвало коренные изменения в технологии изготовления всех видов оборудования, в том числе и напольно-транспортного. Однако остались нерешённые проблемы по увеличению производительности труда, что может быть достигнуто применением более современных и производительных видов сварки, улучшению качества продукции - можно достигнуть повышением квалификации сварщиков, улучшением оснастки, повышения уровня комплексной механизации и автоматизации достигается за счёт внедрения устройств и приспособлений заменяющих ручной труд людей.

Транспортировку крупно тоннажных материалов и оборудования производят мостовые краны. В настоящее время металлургическая и машиностроительная промышленность развита очень сильно и необходимость в транспортном оборудовании (мостовых кранах) возрастает, поэтому изготовление металлоконструкций является актуальной темой на сегодняшний день. При производстве концевых балок необходимо увеличивать производительность труда для увеличения объёма производства и сокращения времени на изготовление конструкций. Улучшение качества продукции ведёт к длительной и безопасной эксплуатации данной сварной конструкции. Повышение уровня комплексной механизации и автоматизации сократит затраты времени на сборочно-сварочные операции, заменит ручной труд на машинный, что повлечёт за собой улучшение качества сварных конструкций.

В последнее время большое внимание уделяется реконструкции и постройке новых цехов разного направления, и как следствие, необходимо грузоподъемное оборудование - электромостовые краны. Тема проекта «Проект участка изготовления балки концевой мостового крана № 6022.00.100СБ в условиях ПАО «Азовобщемаш» актуальна.



1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение и описание заданной конструкции

Концевая балка является опорным и соединительным элементом главной балки мостового крана. Концевая балка представляет собой жесткую сварную металлическую конструкцию, габаритные размеры которой 520х1110х5950мм и массу 1860 кг. Металлическая конструкция концевой балки состоит из двух поясов, двух вертикальных стенок и диафрагм, размещенных внутри балки. Основные параметры и элементы концевых балок унифицированы по группам грузоподъемности, что позволило создать типовые технологические процессы их изготовления. Материалом для элементов металлоконструкций концевых балок служит листовая сталь 09Г2С Толщина применяемых листов для поясов балки 14 мм, вертикальных стенок 14 мм и диафрагм 8 мм.

Сварка поясов со стенками выполняется снаружи. Диафрагмы привариваются к сечению балки по трем сторонам. С растянутым поясом диафрагмы не свариваются. Между ними есть технологический зазор 2 мм. По длине балка имеет переменное сечение (переменная высота балка) для того, чтобы она удовлетворяла условиям статической и динамической жесткости и времени затухания колебаний. Из условий местной устойчивости балки снаружи привариваются ребра жесткости толщиной 8 мм. Важным с точки зрения конструкции является узел соединения главных балок с концевыми. Это соединение должно быть достаточно жестким, чтобы воспринимать изгибающие моменты в местах стыковки балок при действии горизонтальных нагрузок. От горизонтальной жесткости моста в значительной степени зависит величина перекоса крана при движении и степень износа ходовых колес. Поскольку балки работают на изгиб в горизонтальной плоскости, они должны обладать в этом направлении достаточной жесткостью, поэтому момент инерции их сечений относительно вертикальной оси принимается не меньшим, чем момент инерции сечения главной балки в месте их соединения. Соединение главных балок с концевыми осуществляется сваркой внахлест, что резко снижает трудоемкость изготовления металлоконструкций. Для улучшения качества сварного шва используют накладки, что приводит к увеличению сварного шва, следовательно, к разделению конструктивного и технологического концентраторов, а это повышает предел выносливости и усталостную прочность. Чтобы избежать концентраций напряжений, а, следовательно, усталостных разрушений, острые углы сварных швов необходимо скруглить. Такое исполнение шва является типовым. Он наиболее технологичный, не требует больших денежных затрат и прост в изготовлении. В месте соединения главной балки с концевой необходимо выполнять сопряжение: напротив внутренней диафрагмы концевой балки должны быть стенки главной балки. Накладки, приваренные снизу, повышают жесткость. Для присоединения ходовых колес на концевой балке выполняют планки под буксы. В процессе эксплуатации концевая балка испытывает статические, динамические и вибрационные нагрузки от веса груза, главной балки, механизмов подъема и передвижения, кабины, а также от собственного веса. Нагрузка через концевую балку передается с главной балки на буксы, потом на колеса и на рельсы. Она постоянно испытывает нагрузку от массы перевозимого груза, а также испытывает изгибающий момент от действующей перевозимой массы груза. Концевая балка в условиях эксплуатации подвергается воздействию температуры в пределах минус 40С до плюс 60С.

Так как конструкция ответственная, то требования к швам должны быть жесткими. Швы должны быть прочными и плотными, соответствовать требованиям ГОСТов и ТУ на изготовление конструкции.



1.2 Анализ технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции понимают такие её формы, размеры и материалы, которые обеспечивают высокие эксплуатационные качества конструкции при экономичном её изготовлении. Технологичность сварных конструкций должна обеспечиваться на всех стадиях проектирования и изготовления.

Одним из показателей технологичности являются косвенные признаки:

- возможность применения современных методов заготовки деталей;

- рациональная форма подготовки кромок;

- возможность применения автоматизированных и роботизированных способов сварки;

- комплексная механизация и автоматизация сборочно-сварочных процессов;

- снижение металлоемкости, энергоемкости и себестоимости конструкции;

- снижение деформации отдельных узлов и всего изделия, способы их уменьшения;

- возможность применения современных методов контроля качества сварного соединения;

- степень использования стандартных и узлов.

Второй показатель - прямой признак технологичности - доля наплавленного металла в общей массе конструкции.

Расчет технологичности выполняем по формуле

где m - коэффициент технологичности, %;

Q_н.м. - масса наплавленного металла, кг;

Q_к. - масса конструкции, кг (Q_к. = 1860 кг).

Расчет технологичности удобно вести в табличной форме. Составляем таблицу технологичности.

Производим расчет технологичности

Таблица 1.1 Показатели технологичности

№ шва по чертежу	Сокращенный тип шва	ГОСТ метода сварки	Масса наплавленного металла на 1 п.м, кг	Длина шва, м	Qн.м., кг	Примечание
1	T1	14771-76	0,317	28,92	9,167
2	T6	14771-76	1,735	23,52	40.807
3	У6	14771-76	0,283	0,58	0,164
4	Н1	14771-76	0,317	1,8	0,570
			Итого:	54,82	50,708

Данная конструкция трудно технологичная и применяется специальные меры для качественный сварочных швов.

1.3 Технические условия на основные и сварочные материалы

Технические условия на основной металл. Качество основного металла должно соответствовать требованиям сертификата, который посылают заводы-поставщики вместе с партией металла. В нем указывается наименование завода-изготовителя, марку и химический состав стали, номер плавки, профиль и размеры материала, массу металла и номер партии, результат всех испытаний, предусмотренных стандартом, номер стандарта на сталь данной марки. При отсутствии сертификата металл запускают в производство лишь после тщательной проверки: необходимо произвести наружный осмотр, пробу на свариваемость, установить механические свойства и химический состав металла.

Технические условия на сварочную проволоку. ГОСТ 2246-70 на сварочную проволоку и ГОСТ 10543-75 на проволоку стальную наплавочную устанавливают марку и диаметры сварочной проволоки, химический состав, правила приемки и методы испытаний, требования к упаковке, транспортированию и хранению.

Каждая бухта сварочной проволоки должна иметь металлическую бирку, на которой указано наименование и товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение согласно стандарту и номеру партии.

В сертификате, сопровождающем партию проволоки, имеются следующие данные: товарный знак предприятия изготовителя, условное обозначение проволоки, номер плавки и партии, состояние поверхности проволоки (омедненная или неомедненная), химический состав в процентах, результаты испытаний на растяжение, масса проволоки в килограммах.

Технические условия на защитный газ. Требования к защитному газу предъявляются согласно ГОСТ 8050-85. Углекислый газ поставляется в массе СО₂, хранится в баллонах под давлением 56 МПа. Предусмотрено два сорта углекислоты: с содержанием СО₂ не больше 99,5 % - 1 сорт; с содержанием СО₂ не больше 99 % - 2 сорт. На баллоне с газом должно быть указано: дата проверки; знак поставщика; месяц и год изготовления; номер или тип баллона; давление; фактическая масса.

Технические условия на аргон. При объеме потребления до 10 000 м³/г аргон доставляют в баллонах. Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляются двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993 %, объемной долей водяных паров не более 0,0009 %) и первого сорта (объемной долей аргона не менее 99,987 %, объемной долей водяных паров не более 0,0001 %).

Технические условия на кислород. Используется технический кислород по ГОСТ5583-78. По этому стандарту изготавливается кислород трех сортов с наличием кислорода 99,7 %, 99,5 %, 99,2 % по объему. Наличие водяных паров не должно превышать 0,07 г/м³.

1.4 Технические условия на заготовку, сборку, сварку, контроль качества

Технические условия на заготовку. Технические условия на заготовку включают требования на габаритные размеры заготовок, качество подготовки кромок, конструктивные размеры кромок. Предупреждение дефектов в заготовках избавит от работ по их устранению.

Технические условия на сборку. Технические условия состоят из требований к проверке заготовок и деталей перед сборкой, состоянию их поверхностей, припуски на усадку сварных швов, предельных зазоров при сварке различных типов соединений, которые устанавливаются соответствующими ГОСТами в зависимости от способа сварки, включают требования к обеспечению взаимной перпендикулярности, соосности собираемых деталей, допустимой уступности кромок.

Технические условия на сварку. Технические условия включают требования на зачистку кромок под сварку, соблюдение режимов сварки, к наружному виду сварных швов и соединений после сварки.

Технические условия на контроль качества. Контроль качества должен осуществляться систематически в процессе всего производственного цикла. Порядок контроля указывается в карте технологического процесса. Собранная конструкция должна быть проверена производственным мастером (ПМ) и принята конструктором ОТК (отдел технического контроля). Контроль качества сварных соединений может осуществляться: внешним осмотром и измерениями, испытанием на непроницаемость, просвечиванием, методом магнитного контроля, другими способами контроля в зависимости от требований.

Внешнему осмотру подвергают 100 % длины швов. Дефектные участки или сварные швы допускается удалять механическим путем, газокислородным резаком, воздушно-дуговой стружкой. Все исправленные сварные швы, выполняемые дуговой, контактной, бездуговой сваркой должны подвергаться контролю.

Ультразвуковой метод контроля. Этот метод основан на способности ультразвуковых волн отражаться по границам раздела двух сред, обладающих различными акустическими свойствами. При помощи ультразвука можно обнаружить трещины, раковины, расслоение в местах, непровары, шлаковые включения, поры.



2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обоснование выбора марки стали, свариваемость, выводы.

При обосновании выбора материала для сварных конструкций рассматривают следующие основные вопросы:

- обеспечение необходимой прочности и жесткости при наименьших затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла;

- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;

- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.

Описание свойств свариваемого материала начинается с общей характеристики стали и сплавов, физико-химических свойств и химического состава. Необходимо определить влияние физических характеристик и химического состава на процесс сварки и получение сварного шва высокого качества.

К сварочным материалам относятся: сварочная проволока, защитные (активные и инертные) газы. При выборе сварочных материалов следует исходить из способов сварки данной конструкции и получение гарантированных свойств металла шва и сварного соединения, в соответствии с заданными техническими условиями.

При сварке в среде защитных газов будем использовать углекислый газ, который является наиболее распространенным и дешевым.

Выбираем сварочную проволоку Св 08Г2С, диаметром 2 мм, обеспечивающую необходимые механические свойства металла шва и высокую стойкость его против кристаллизационных трещин и пор при сварке углеродистых сталей. Химический состав проволоки Св 08Г2С приведен в таблице

Таблица 2.3 Химические и механические свойства стали 09Г2С

Марка стали	Механические свойства	Химический состав, %
09Г2С ГОСТ 19281-89	уф, МПа	уµ, МПа	S, %	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	As	Cu
	350	500	21	0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	0,035	0,04	0,3	0,3	0,08	0,3

По химическому составу стали произведем расчет эквивалентного содержания углерода, который служит оценкой свариваемости выбранного материала

где C, Mn, Cr, Ni, Mo - массовые доли углерода, марганца, хрома, никеля, молибдена в процентах.

Цифры в знаменателе - это коэффициенты, выведенные опытным путем.

Полный эквивалент углерода рассчитывается с учетом толщины свариваемого металла, которая является поправкой к эквиваленту углерода

где S - толщина свариваемого металла, мм.

Данная сталь относится к группе сталей, которые свариваются без ограничений и в широком диапазоне режимов, так как ? 0,45 %, предварительный подогрев не требуется.

2.2 Выбор способа сборки, схема сборки

Основные способы сборки производят следующим образом:

• По разметке или по сопрягаемым кромкам на стеллаже или на плите с помощью простейших переносных сборочных приспособлений (струбцин, фиксаторов, прихватов, стяжек и т.д.) закрепляют детали прихватками: способ применяется преимущественно в индивидуальном производстве.

• При помощи шаблонов, накладываемых на базовую или ранее установленную деталь, производят закрепление прихваткой; способ применяется в мелкосерийном производстве, а также в серийном и крупносерийном при целесообразности создания сложного сборочного приспособления.

• Собирают в универсальных переналаживаемых приспособлениях и стендах (УСП, переналаживаемые прижимные катучие балки, порталы и т.д.), закрепление прихватами; применяется в многономенклатурном мелкосерийном производстве.

• Собирают в стационарных приспособлениях и кондукторах с различной степенью механизации; применяется в серийном, крупносерийном и массовом производстве. Серийному производству преимущественно соответствуют приспособления с ручными и ручными быстродействующими прижимами и подводными упорами, крупносерийному и массовому - с механизированными (пневматическими, гидравлическими, электромагнитными прижимами.

Приспособления могут быть сборочными (сборка с последующей прихваткой) и сборочно-сварочными (сборка с последующей сваркой).

В зависимости от технологичности конструкции (сложность её, доступность соединений для сварки, количество применяемых методов сварки) и технической возможности создания сборочных приспособлений схемы сборки конструкции могут быть различны.

Основными схемами сборки и сварки являются:

• Полная сборка конструкции с последующей сваркой.

• Последовательная сборка и сварка.

• Сборка и сварка узлов (технологических сборок), а затем сборка и сварка конструкции из подузлов.

На основании вышеизложенного рационально применить для сборки навеса вторую схему сборки.

Вторая схема сборки применяется для технологичных конструкций, когда сварка полностью собранной конструкции невозможна и невозможно выделение из конструкции технологических сборок. По этой схеме собираются детали, образующие доступные для сварки соединения, свариваются и так далее, при этом собранные под сварку элементы каждый раз образуют технологическую сборку. Сборка и сварка производится в сборочно-сварочном приспособлении, обычно одним методом сварки.

2.3 Анализ существующего технологического процесса сварки

При изучении базового технологического процесса было отмечено несколько недостатков, исключение которых приводит к увеличению производительности труда.

Главным недостатком является ручная сборка навеса (с помощью скоб, клиньев, кляммеров).

По базовому технологическому процессу сборка осуществляется без применения механизации, что заметно снижает пассивность работ. В дипломном проекте предлагается заменить ручную дуговую сварку на механизированную полуавтоматическую сварку в смеси газов Ar+СО₂+О₂.

Процесс сварки характеризуется использованием устаревшего сварочного оборудования, не отвечающего современным требованиям. Практически отсутствует приспособление, обеспечивающее сборку узлов, сварку узлов, что приводит к повышению трудоемкости подъемно-транспортных операций. В дипломном проекте предлагается усовершенствовать имеющиеся приспособления и разработать новые современные приспособления.

Такие изменения позволят уменьшить время, затрачиваемое на операции сборки и сварки, уменьшат трудоемкость, улучшат экономические показатели и значительно увеличат производительность процесса сборки и сварки изделия.

Использование механизированных и автоматизированных способов сборки и сварки повысит не только производительность, но и качество изготовляемой продукции, что, в свою очередь, приведет к повышению спроса на продукцию и окажет благоприятное влияние на отношение с заказчиками.

Для устранения выявленных недостатков в дипломном проекте планируются следующие мероприятия:

- разработать новые сборочно-сварочные приспособления;

- заменить ручную дуговую сварку на механизированную полуавтоматическую сварку в смеси газов Ar+СО₂+О₂;

- использовать современное сварочное оборудование.

2.4 Технологическое обоснование предлагаемого способа сварки

Проанализировав существующий технологический процесс сборки и сварки навеса, предлагается заменить ручную дуговую сварку на полуавтоматическую в смеси защитных газов Ar+СО₂+О₂.

Данная сварка имеет ряд технико-экономических преимуществ:

- минимум брызг в режиме мелкокапельного переноса;

- увеличение количества наплавленного металла за единицу времени;

- снижение потерь электродного металла на разбрызгивание;

- снижение прилипания брызг в районе сварного шва и, как следствие, уменьшение трудоемкости по их удалению;

- повышение пластичности наплавленного металла, особенно ударной вязкости;

- стабилизация процесса сварки и улучшение качества металла шва, а именно снижение пористости и количества неметаллических включений при условии равномерной подачи сварочной проволоки в зону сварки;

- повышенная скорость сварки по сравнению со сваркой в СО₂, значительно снижает трудозатраты на единицу длины сварного шва, уменьшает износ оборудования;

- уменьшаются расходы на сварочные материалы;

- уменьшаются расходы на переделку брака;

- повышение конкурентоспособности продукции.

2.5 Выбор и обоснование сварочных материалов

Выбор сварочной проволоки. Для сварки Ст.3 в смеси газов Ar+СО₂+О₂ применяют проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца. Так как процесс сварки в смеси газов Ar+СО₂+О₂ характеризуется активным процессом окисления, то можно предложить такие марки проволок: Св-08Г2С и Св-08ГС-O.

Таблица 2.3 Химический состав проволок Св-08Г2С и Св-08ГС-O

Марка проволоки ГОСТ 2246-70	содержание элементов, %
	C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
						Не более
Св-08Г2С	0,05-0,11	0,55-0,7	1,8-2,0	0,20	0,25	0,25	0,30
Cв-08Г2С-О	0,08	0,02	1,95	-	-	0,02	0,02

Сравнив химический состав наплавленного металла, выполненного проволоками, выбираем Св-08Г2С-О. Эта проволока предназначена для полуавтоматической сварки в среде защитных газов (углекислота, смеси аргона и др.) конструкций ответственного и общего назначения, углеродистых и низкоуглеродистых сталей, судостроительной и конструкционной сталей, а так же стали для сосудов находящихся под высоким давлением. Сварочная проволока СВ08Г2С-О создает чистый и надежный сварной шов.

Совершенствование электродной проволоки во многом связано с желанием улучшить состояние ее поверхности. Для этого применяют очистку, омеднение, электролитно-плазменную обработку и другие технологии изготовления проволоки.

Нанесение медного покрытия уже несколько десятилетий является основным направлением улучшения поверхностных свойств электродной проволоки. Установлено, что по сравнения с неомедненной проволокой время от момента первого касания омедненной проволоки до установления стабильного процесса сварки сокращается в 2-3 раза, а количество "ложных" касаний проволокой поверхности основного металла сокращается с 3-4 до 1-2.

Состояние поверхности электродной проволоки влияет на ее коррозионную стойкость, содержание газов и вредных примесей в сварных швах, усилие проталкивания и надежность токопровода.

При сварке омедненной проволокой уровень потерь металла на разбрызгивание меньше на 20-40 % по сравнению с проволокой, имеющей технологическую смазку или ржавчину.

Необходимо отметить, что омедненная проволока не лишена недостатков, но несмотря на это, она остается основным продуктом, используемым для механизированной сварки плавящимся электродом не только в защитных газах, но и под флюсом.

Преимущества омедненной сварочной проволоки перед другими видами проволок.

• Отличное качество и герметичность сварочного шва.

• Устойчивое горение дуги в широком диапазоне режима сварки (от капельного до струйного переноса электродного металла в сварочную ванну) при использовании сварочного оборудования любого класса сложности.

• Уменьшается уровень потери металла на разбрызгивание на 40 % при сварке в защитных газах.

• Снижение пористости, улучшенный внешний вид.

• Низкий расход медных наконечников (покрытие проволоки не оказывает абразивного воздействия на канал наконечника).

• Повышение уровня механизации сварочных работ.

• Хорошее повторное зажигание дуги (специально для роботизированной сварки).

Выбор защитного газа. Для полуавтоматической сварки стали Ст.3сп5 проволокой Св-08Г2С-О можно предложить СО₂, СО₂+О₂, Ar+СО₂+О₂.

В качестве защитной зоны сварки рационально использовать смесь газов Ar+СО₂+О₂, которая имеет ряд технологических преимуществ:

- увеличение количества наплавленного металла за единицу времени, производительность сварки по сравнению с традиционной (в защитной среде СО₂) увеличивается в два раза;

- увеличение глубины провара шва повышает его плотность, что в конечном итоге увеличивает прочность свариваемых конструкций;

- снижение потерь электродного металла на разбрызгивание на 70-80 %;

- снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного шва и, следовательно, уменьшение трудоемкости их удаления;

- повышение стабильности процесса сварки;

- улучшение качества сварного шва: снижение пористости и количества неметаллических включений;

- уменьшение зоны термического влияния, вследствие этого - уменьшение коробления конструкции;

- сокращение потребления электроэнергии и материалов на 10-15 %;

- лучшие условия труда (значительно меньшее количество дыма, сварных аэрозолей сохраняют здоровье сварщика и позволяют ему длительное время работать с большим вниманием);

- экономия средств (стоимость газа составляет лишь небольшую часть объема затрат на сварку).

Выбранные сварочные материалы в соединении с основным металлом должны обеспечивать систему:

Сталь 3 Св-08Г2С-О Ar+СО₂+О₂.

Выбранная система свариваемости обеспечивает качество шва в широком диапазоне режимов сварки.

2.6 Выбор и обоснование рода и полярности тока

Выбор рода тока оказывает существенное влияние на весь технологический процесс изготовления конструкции, так как от правильного выбора рода тока во многом зависит качество сварных соединений.

Полуавтоматическую сварку в смеси Ar+СО₂+О₂ выполняем на постоянном токе обратной полярности, это объясняется тем, что при прямой полярности процесс сварки характеризуется большим разбрызгиванием, даже на уменьшенном токе. Это приводит к смещению глубины провара. Кроме этого, сварка на прямой полярности характеризуется активным окислением электродов и склонности швов к появлению пор, трещин. Поэтому выбираем постоянный ток обратной полярности, что обеспечивает стабильное горение дуги, и улучшается формирование сварочного шва, его технологичности и качества показателей.

2.7 Расчет режимов сварки

Расчет режимов полуавтоматической сварки в смеси газов Ar+СО₂+О₂. Произведем расчет полуавтоматической сварки в смеси газов Ar+СО₂+О₂, которая ведется на постоянном токе обратной полярности.

Рассчитаем режимы для полуавтоматической сварки в среде защитных газов.

Сварные швы Т1 общей длинной 28,920м выполнены полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С-О диаметром 2мм.

Расчет сварочного тока, при сварке проволокой сплошного сечения

Выбираем диаметр электродной проволоки. Ориентировочно диаметр электродной проволоки 1,132,00 мм= 2 мм.

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги

= 20 + (50 / ⁰'⁵) х1_св ± 1, В(4)

= 20+ (50 /) х314 ± 1 = 20 + (0,05/1,41)х314 30,9930 В.

= 30 В.

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч,

V_{п п}=198,21м/ч

Скорость сварки, м/ч,

=7,55 м/ч

Где б_Н- коэффициент наплавки, г/А ч;

б_Н=б_Р·(1-Ш),

где Ш - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.

F_B - площадь поперечного сечения одного валика, см².

Расход электродной проволоки

G_H=50,44кг

G_пр=50,4458кг

где G_H - масса наплавленного металла, г;

Ш - коэффициент потерь.

Вылет электродной проволоки составляет 16ч24 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).

Полученные данные занесем в таблицу

Сварочный ток, А	314
Напряжение на дуге, В	30
Скорость сварки, м/ч	7,55
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	198,21
Диаметр электродной проволоки, мм	2
Вылет электродной проволоки, мм	16 - 24

Расход газа определяется согласно формуле

Н_г=Q_г•L_ш+Q_1доп

где Q_г - удельная норма расхода газа на 1м шва, л;

L - длина шва, м;

Q_1доп - дополнительный расход газа на подготовительные операции: продувку газовых коммуникаций перед началом сварки, настройку режимов сварки. Определяется по таблице 2.3 методического пособия.

L=21,82 м

Н_{г Ar}=(78•21,82+1)•0,002=3,4 кг

Н_{г СО2}=(20•21,82+1)•0,002=0,87 кг

Н_{г О2}=(2•21,82+1)•0,002=0,09 кг

Н_{г Ar+СО2+О2}=3,4+0,87+0,09=4,36 кг

Полученные данные сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 Режимы полуавтоматической сварки в среде Ar+CO₂+О₂

dэл, мм	Iсв, А	Uд, В	Vп.пр, м/ч	бн, г/А•ч	Vсв, м/ч	Нг Ar+CO2+O2 кг
1,2	226	27	370,0	12,5	34	4,36

2.8 Выбор и обоснование энергосберегающего сварочного оборудования и источников питания

Выбор и обоснование сварочного оборудования при полуавтоматической сварке в смеси газов Ar+СО₂+О₂. Так как для сварки навеса используется полуавтоматическая сварка в Ar+СО₂+О₂, то в качестве сварочного оборудования можно предложить в соответствии с расчетными режимами сварки полуавтомат ПДГ508М, укомплектованный выпрямителем ВДУ-504 или полуавтомат КП 004, укомплектованный выпрямителем КИУ-501. Технические характеристики сварочных полуавтоматов приведены в таблице 2.5.

Сопоставив технические характеристики полуавтоматов с расчетными режимами, следует, что целесообразно применить полуавтомат типа КП 004. Малогабаритный полуавтомат с широким диапазоном регулирования сварочных параметров, предназначен для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов сплошной или порошковой проволокой низколегированных и легированных сталей, а также коррозионностойких (нержавеющих) сталей в среде аргона во всех пространственных положениях в машиностроении и судостроении.

Этот полуавтомат обладает рядом преимуществ:

- надежность в работе;

- простота обслуживания;

- широкий диапазон регулирования сварочных параметров;

- возможность работы во всех пространственных положениях;

- возможность наблюдения за дугой;

- сравнительно невысокая стоимость аппарата;

- оборудование нового поколения Каховского завода «КЗЭСО» (Каховский завод энергосберегающего оборудования).

Таблица 2.5 Технические характеристики сварочных полуавтоматов ПДГ-508М и КП 004

Показатели	ПДГ-508М	КП 004
Номинальное напряжение питающей сети, В	380	380
Частота тока питающей сети, Гц	50	50
Номинальный сварочный ток при ПВ=60 % и цикле сварки 10мин, А	500	500
Пределы регулирования сварочного тока, А	100-500	60-500
Пределы регулирования напряжения на дуге, В	18-50	18-50
Диаметр электродной проволоки, мм - сплошной - порошковой	1,2-2,0 1,2-2,0	1,2 - 2,0 1,2 - 2,0
Пределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/с	120-1200	120-1200
Регулирование скорости подачи электродной проволоки	ступенчатое	ступенчатое
Источник питания (рекомендуемый)	КИУ-501	КИУ-501
Масса, кг - механизм подачи проволоки - электродная проволока - источник питания	24 12 275	16 12 275
Габаритные размеры, мм - механизма подачи проволоки - источника питания	466Ч363Ч403 805Ч600Ч1030	470Ч195Ч360 805Ч600Ч1030

Выбор источника питания при полуавтоматической сварке в смеси газов Ar+СО₂ +О2. Так как используется полуавтомат КП 004, то в качестве источника можно предложить в соответствии с расчетными режимами сварки выпрямитель КИУ501 . Сравнительные характеристики КИУ-501 и ВДУ-504 приведены в таблице 2.6. Выпрямители типа КИУ-501 имеют ряд преимуществ:

- стабильное горение дуги;

- малое разбрызгивание металла;

- высокое качество сварного шва;

- надежность в эксплуатации и бесшумная работа;

- широкие пределы регулирования сварочного тока;

- просты в обслуживании;

- наличие колес делает источник особо мобильным;

- оборудование нового поколения Каховского завода «КЗЭСО» (Каховский завод энергосберегающего оборудования).

Таблица 2.6 Технические характеристики выпрямителей

Показатели	КИУ-501	ВДУ-504
Номинальное напряжение питающей сети, В	380	380; 220
Частота тока питающей сети, Гц	50	50
Номинальный сварочный ток, А - при ПВ=100 % - при ПВ=60 %	385 500	315 500
Пределы регулирования сварочного тока, А - падающая - жесткая	50-500 60-500	100-500 100-500
Пределы регулирования рабочего напряжения, В - падающая - жесткая	22-46 18-50	24-45 18-50
Активная эквивалентная потребляемая мощность из сети (с учетом ПВ), кВт	18	40
Напряжение холостого хода, В	85	65
Диаметр электродов, мм	2-6	2-6
Масса, кг	275	400
Габаритные размеры, мм - на колесах - на ножках	- 805Ч600Ч1070 790Ч600Ч955	1110Ч940Ч816 - -

2.9 Выбор и обоснование приспособлений для сборки

Рассмотрев конструкцию навеса, рационально применить в качестве приспособления для сборки стенд с передвижными (катучими) балками.

Стенды с передвижными (катучими) балками применяют для сборки листовых полотнищ встык и внахлестку, для установки ребер, накладок и других деталей на листы, для сборки каркасов с листами. Стенды представляют собой стеллажи с направляющими, по которым на 4 колесах передвигается катучая балка. На балке установлены один или несколько передвижных прижимов с пневмоцилиндрами. Каждый цилиндр снабжен своим пневмораспределителем. Для предотвращения подъема балки во время прижатия имеются захваты.

Эти стенды применяют для листов толщиной 6-8 мм; ширина стендов достигает 15 м, длина зависит от собираемых конструкций. Число прижимов 1-4, усилие каждого прижима 5-15 кН.

2.10 Выбор и обоснование приспособлений для сварки

Для сварки навеса рационально использовать колонну с полуавтоматом и двухстоечный кантователь с рамой.

Колонна с полуавтоматом предназначена для перемещения механизма подачи электродной проволоки и кассеты с проволокой при полуавтоматической сварке.

Колонна состоит из стойки, каретки, консоли, стрелы и привода подъема.

Подъем консоли осуществляется электродвигателем через цилиндрический редуктор, ходовой винт и гайку, закрепленную в каретке. Консоль связана с кареткой шарнирно. Стрела свободно вращается вокруг оси на конце консоли. На одном конце стрелы установлена кассета для сварочной проволоки, а на другом - механизм подачи проволоки.

Таблица 2.7 Технические данные колонны

Показатели	Значение
Высота подающих роликов, мм	1065-2265
Наибольший вылет стрелы, м	3
Скорость подъема, м/мин	0,6
Масса колонны с бухтой и механизмом подачи, кг	503

Двухстоечный кантователь с постоянной осью имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами кантователей. Он универсален, прост по конструкции, дешев, компактный и требует меньшую мощность привода, поскольку поворот изделия происходит вокруг продольной оси, проходящей вблизи центра тяжести.

Кантователь КД-0,5 грузоподъемностью 0,5 тс, состоит из передней приводной стойки и задней неприводной стойки. Изделие закрепляют на раме. Шпиндель средней стойки кантователя оборудован устройством для подвода сжатого воздуха к крепежным приспособлениям.

2.11 Выбор грузоподъемного оборудования

Для транспортирования и перемещения навеса, который имеет массу 231 кг целесообразно применить кран-балку грузоподъемностью 500 кг.

Кран мостовой электрический однобалочный подвесной (кран-балка подвесная) грузоподъемностью 500 кг предназначена для осуществления операций по перемещению и подъему груза в цехе, складских и других помещениях.

Краны подвесные ручные однобалочные соответствуют ГОСТ 7890-84. Подкрановый путь на базе двутавра от 24М до 45М по ГОСТ 19425-74.

Таблица 2.8 Техническая характеристика кран-балки грузоподъемностью 500 кг

Показатели	Значение
Грузоподъемность, кг	500
Скорость подъема, м/с	20
Скорость передвижения крана, м/с	20
Высота подъема, м	18
Группа классификации механизма	М3



2.12 Структурная схема изготовления проектируемой конструкции

Навес: m=231кг; 3476Ч1766Ч548 мм; Сталь 3 ГОСТ 380-71;

проволока Св-08Г2С-О ГОСТ 2246-70; Ar+СО₂+О₂ ГОСТ 8050-75, ГОСТ 5583-78,

Заготовительные операции

Подготовка кромок

Резка

Разметка

Подготовка поверхности металла (очистка, правка)

Входной контроль качества металла

Контроль заготовок

Сборка по 2 схеме

Сборочно-сварочные операции

Контроль качества сборки внешним осмотром

Св. 08Г2С-О

Ar+CO₂+O₂

КП-004

КИУ-501

I=226 A

U_g =27 В

I=226A;U_g=27В;V_п.пр=370м/ч

V_св=34 м/ч;

Н_{г Ar+СО2+О2}=4,36 кг

Кран - балка

Q=500 кг

Склад или участок

Транспортная согласно МК

Участок отделки

Транспортная

Контроль качества (внешним осмотром, обмером швов и УЗД)

Контроль качества

материалов и сварки

Отделка швов

Св-08Г2С-О

Ar+СО₂+О₂

КП 004 с КИУ-501

Сварка

Транспортная

(Кран-балка Q=500 кг)

Приспособление для сборки

Правка, грунтовка, покраска

проектирования сварочных цехов

2.13 Нормирование технологического процесса сборки и сварки

Нормирование технологического процесса сборки. Штучное время на сборку определяем по формуле

где t_уст - время на установку детали, мин;

t_кр - время на крепление детали, мин;

t_пов - время на поворот детали, мин.

Определяем время на установку деталей по таблице 53 нормативов:

Технологическая сборка 1.

Поз. 1 Боковая стенка m=200 кг (2 шт.), t_уст1=6,7 мин·2=12,14мин; поз. 3 Пояс нижний m=290 кг (1 шт.), t_уст2=6,2 мин;

поз. 10 Диафрагма m=26 кг (8 шт.), t_уст3=1,3 мин;

Уtґ_уст1=12,4+6,2+1.3=8,9 мин

Поз. 2 Пояс верхний m=350 кг, t_уст10=8,1 мин;

поз. 4 Ребро m=11 кг(4шт), t_уст11=0,9мин·4мин=3,6мин

поз. 5 Основание m=15 кг (4 шт.), t_уст12=1,1 мин·4=4,4мин;

поз. 6 Ребро m=15 кг (4 шт.), t_уст13=1,1 мин·4=4,4 мин;

поз. 8 Ребро m=20 кг (8 шт.), t_уст14=1,4 мин·8=11,2мин.

поз. 7 Ребро m=20 кг (8 шт.), t_уст14=1,4 мин·8=11,2мин.

поз. 9 Ребро m=9 кг (2 шт.), t_уст14=0,8 мин·2=1,6мин.

поз. 11 Накладка m=18 кг (2 шт.), t_уст14=1,2 мин·2=2,4мин.

поз. 12 Накладка m=9кг (2 шт.), t_уст14=0,8 мин·2=1,6мин.

Уtґ_уст2=8,1+3,6+4,4+4,4+11,2+11,2+1,6+2,4+1,6=48,5 мин

Уt_уст=8,9+48,5=57,4 мин

Определяем время на крепление, для этого находим число прихваток

где n - число прихваток, шт;

L - длина шва, мм.

Принимаем 24 шт.

t_кр по таблице 56 равно 0,17 мин на одну прихватку

t_кр1=124•0,17=21,08 мин

t_кр2=150•0,17=25,5 мин

Уt_кр=21,08+25,5=46,58 мин

Определяем время на поворот деталей при сборке по таблице 57

t_пов1=3,5 мин - поворот краном;

t_пов2=3,5 мин - поворот краном;

Найденные значения подставляем в формулу и определяем норму времени на сборку

Т_шт.сб.1=8,9+21,08+3,5=33,48 мин

Т_шт.сб.2=48,5+25,5+3,5=77,5 мин

УТ_шт.сб=33,48+77,5=110,98 мин:60=1,85 н/ч

Нормирование технологического процесса сварки.

Определяем штучное время на полуавтоматическую сварку по формуле

Т_ш.св.=[(T_о+t_вш)•L+t_виз]•k

где Т_о - основное время сварки, мин;

t_вш - вспомогательное время, связанное со швом, мин;

t_виз - вспомогательное время, связанное с изделием, мин;

L - длина шва, м;

k - коэффициент, равный 1,1.

Определяем основное время на сварку по таблице 84, оно составит

Т_о1=2,7 мин. на пог.м

Т_о2=4,5 мин. на пог.м

Определяем вспомогательное время, связанное со швом по таблице 86, которое состоит из следующих затрат на:

- зачистку и осмотр свариваемых кромок, t_вш1=0,85 мин;

- очистку шва от шлака, промер и осмотр шва, t_вш2=0,4 мин;

- переход сварщика к началу шва, t_вш3=6,8мин

Уt_вш=t_вш1+t_вш2+t_вш3

Уt_вш=0,85+0,4+6,8=8,05 мин

Определяем вспомогательное время, связанное с изделием по таблице 88, которое состоит из:

- время на установку, поворот и снятие изделия, t_виз1=1,4 мин;

- время на установку в начале шва головки полуавтомата, t_виз2=0,2 мин;

- время на включение и отключение установки, t_виз3=5 мин;

- время на удобное перемещение сварщика, t_виз4=0,2 мин.

Уt_виз=t_виз1+t_виз2+t_виз3+t_виз4

Уt_виз=1,4+0,2+5+0,2=6,8 мин

Найденные значения подставляем в формулу (2.12) и находим норму времени на сварку

Т_шт.св1=[(2,7+0,85) •24,65+6,8] •1,1=103,74 мин

Т_шт.св.2=[(4,5+0,85) •30,17+6,8] •1,1=185 мин

УТ_шт.св 103,74+185=102,28 мин:60=4,8 н/ч

Найденные значения занесем в таблицу 2.9.

Таблица 2.9 Нормы времени на сборку и сварку

Операции	Время, мин
	расчетное	заводское
Сборка	65,4	68,87
Сварка	102,28	112,5
Всего:	167,68	181,37

Снижение норм времени произошло за счет применения механизированных способов сварки и исключения ручной дуговой сварки.

2.14 Выбор методов контроля и технология контроля качества

Контроль качества сварных работ начинается еще до того как сварщик приступил к сварке изделия. При этом проверяют качество основного металла, сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки и др.), заготовок, поступающих на сборку, состояние сварочной аппаратуры и качество сборки, а также квалификацию сварщиков. Все эти мероприятия носят название предварительного контроля.

В процессе сварки проверяют внешний вид шва, его геометрические размеры, производят обмер изделия, осуществляют постоянное наблюдение за исправностью сварочного оборудования, за выполнением технологического процесса. Указанные операции составляют текущий контроль.

Последней контрольной операцией является проверка качества шва в готовом изделии. Для этого существуют следующие виды контроля: внешний осмотр и обмер сварных соединений, испытание на плотность, просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами, контроль ультразвуком, магнитные методы контроля и т.д.

Вид контроля качества швов сварных соединений выбирают в зависимости от назначения изделия и требований, которые предъявляются к этому изделию, техническими условиями или ГОСТами. При выборе вида контроля руководствуются ГОСТ 3242-79.

Контроль качества навеса производим внешним осмотром и обмером сварных швов, а также ультразвуковой дефектоскопией и механическими испытаниями.

Внешним осмотром выявляют несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, наплывы, подрезы, глубокие кратеры, прожоги, наружные трещины, непровары, свищи, поры и другие внешние дефекты. Размеры швов должны соответствовать указанным на чертеже. Не допускается какое бы то ни было уменьшение фактического размера шва по сравнению с заданным (номинальным) размером.

От химического состава и структуры наплавленного металла, режимов сварочного процесса, от наличия дефектов в металле шва зависят его механические свойства. Кроме механических свойств металла шва, во многих случаях надо определить механические свойства сварного соединения в целом. При этом сравнивают прочность металла шва с прочностью основного металла и металла зоны термического влияния. Наплавленный металл часто является слабым местом сварного соединения. Для практической проверки квалификации сварщиков обязательным является испытание стыковых соединений на растяжение и изгиб, при сварке изделия изготавливают контрольные образцы, результаты испытаний которых являются критерием качества сварки.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. При помощи ультразвука можно обнаружить трещины, непровары, поры, шлаковые включения. Работа ультразвуковых дефектоскопов - приборов для выявления дефектов в изделиях, в том числе и в сварных швах, основана на пьезоэлектрическом эффекте. По принципу отражения ультразвуковых волн работает ультразвуковой дефектоскоп УД-1, с помощью которого можно обнаружить дефекты, расположенные на глубине 1-6000мм под поверхностью. Метод ультразвукового контроля сварных швов регламентирован ГОСТ 14782-76.

Таблица 2.11 Техническая характеристика ультразвукового дефектоскопа Novotest УД-1

Показатель	Значение
Диапазон измеряемых глубин, мм	до 6000
Диапазон регулирования усиления дефектоскопа	115 дБ, с шагом 0,1 дБ
Временная регулировка чувствительности (ВРЧ) дефектоскопа	диапазон до 70 дБ с построением кривой по 16 опорным точкам, введенным вручную или от контрольных отражателей
Зоны контроля	2 независимых зоны, начало и ширина изменяются во всем диапазоне развертки
Зондирующий импульс	настраиваемый с амплитудой до 350 В, с изменяемой длительностью от 12,5 до 500 нс, с шагом 12,5 нс
Память	настроек А-сканома, ограниченная размером SD-карты; протоколов контроля, результатов измерения, параметров работы прибора, даты, времени - ограниченная размером SD-карты
Интерфейс	Bluetooth, SD-card
Диапазон рабочих температур	-20…+50°C

Ультразвуковой дефектоскоп Novotest УД-1 предназначен для контроля продукции на наличие дефектов (обнаружение дефектов) типа нарушение сплошности и однородности материалов, полуфабрикатов, готовых изделий и сварных соединений, для измерения глубины и координат их залегания, измерения толщины, измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в материале, с использованием пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) работающих в диапазоне частот от 1 до 10 МГц. Ультразвуковой дефектоскоп легок, удобен в работе и функционален.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ЕСКД. Единая система конструкторской документации.

2. ЕСТД. Единая система технологической документации.

3. ГОСТ 14771-76 «Сварка в защитных газах. Соединения сварные»

4. Справочник сварщика /под ред. В.В. Степанова. - 4-ое изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. -560 с.

5. Красовский А.И., Основы проектирования сварочных цехов.-М.: Машиностроение, 1980.-416с.

6. Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А.; Механизация и автоматизация сварочного производства .- М.: Высш. Шк., 1974.-280с.

7. Шебеко Л.П. Оборудование и технология автоматической и полуавтоматической сварки: Учебник для технических училищ. - 3-ое изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981.- 296 с.

8. Шебеко Л.П., Гитлевич А.Д. Экономика, организация и планирование сварочного производства: Учебник для учащихся машиностроительных техникумов. - 4-ое изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 264 с.

9. Авраменко Е.Н. Методические указания по дипломному проектированию специальности «Сварочное производство»

10. Нестерова Ю.В. Методические указания по выполнению экономической части дипломного проекта по специальности «Сварочное производство»

11. Горбоконь А. В. Методические указания по разделу «Охрана труда» в дипломном проектировании.

12. Авраменко Е.Н. Нормативные таблицы для расчета норм времени на заготовительные и сборочно-сварочные операции.

13. Суходолова Н.С. Методическое пособие по применению стандартов Украины при оформлении документов студентами и преподавателями колледжа. Единый графический режим (ЕГР) в высших учебных заведениях 1-2 уровня аккредитации.

Размещено на Allbest.ru

...