Производство металлоконструкции "Корпус выдвижного подхвата"

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Дипломный проект

по дисциплине: Производство сварных конструкций

на тему: Производство металлоконструкции «Корпус выдвижного подхвата»

Введение

выдвижной подхват сварка

Во второй половине ХХ в. произошел переход от машинно-технической революции к научно-технической, которая характеризуется широким использованием наукоемких технологий. В начале третьего тысячелетия сварка является одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации.

Более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных технологий. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений. Во многих случаях сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии к оптимальной форме готовой детали или конструкции. Непрерывный рост наукоемкости сварочного производства способствует повышению качества продукции, ее эффективности и конкурентоспособности.

Сегодня сварка применяется для неразъемного соединения широчайшей гаммы металлических, неметаллических и композиционных конструкционных материалов в условиях земной атмосферы, Мирового океана и космоса. Несмотря на непрерывно увеличивающееся применение в сварных конструкциях и изделиях легких сплавов, полимерных материалов и композитов, основным конструкционным материалом остается сталь. Именно поэтому мировой рынок сварочной техники и услуг возрастает пропорционально росту мирового потребления стали. К началу ХХI в. он оценивается примерно в 40 млрд. долларов, из которых около 70 % приходится на сварочные материалы и около 30 % - на сварочное оборудование.

Огромное разнообразие типов сварных конструкций, выпускаемых промышленными предприятиями страны, вызвало необходимость разработать «Технологическую классификацию сварных конструкций в машиностроении». Этот документ позволил типизировать технологические процессы изготовления, приемки, испытаний и монтаж, подразделить по технологическим и другим возможностям сварочное оборудование, установки, оснастку, что позволяет разрабатывать типовые проекты сборочно-сварочных цехов и участков с типовыми технологическими процессами. Основными параметрами, которые объединяют группы сварных конструкций, являются: конструктивная форма изделия, тип заготовок, толщина, масса- и марки металлов, характер сопряжения свариваемых элементов, классификация швов, тип сварного соединения, габариты изделия.

Выбор схемы технологического процесса определяется характером или типом производства. Различают три типа производства: индивидуальное, серийное и массовое. Индивидуальное производство предусматривает изготовление разнообразных по назначению, форме и размерам конструкций. Партия однотипных конструкций при индивидуальном производстве состоит из одной или нескольких единиц. Особенностью индивидуального производства является отсутствие специализации рабочих мест. Переход на выпуск других конструкций требует иногда переоснащения рабочего места. Применение специализированных приспособлений в индивидуальном производстве экономически не оправдывается. Поэтому рабочие места оснащают универсальными приспособлениями, которые могут быть использованы при изготовлении различных конструкций.

При изготовлении изделий большими партиями производство является серийным. Рабочие места при серийном производстве оснащают специализированными приспособлениями, применение которых позволяет увеличить производительность труда и повысить качество продукции. В серийном производстве заготовки обычно изготовляют более точно, поэтому объем пригоночных работ минимален.

При массовом производстве рабочие места также строго специализированы и оснащены специализированным оборудованием и быстродействующими приспособлениями. Пригоночные операции при массовом производстве отсутствуют, так как детали изготовляют с жесткими допусками. При массовом производстве применяют механизированные поточные линии сборки и сварки, а также автоматические линии. Технологическая карта -- основной производственный документ, в котором приведены все данные по заготовке, сборке и сварке изделия. Выполнение положений, зафиксированных в утвержденной технологической карте, строго обязательно. При составлении технологической карты технолог должен придерживаться схемы утвержденной принципиальной технологии. Составленная карта должна быть понятной без пояснительной записки. Технологические карты составляют на заготовку, сборку и сварку. В большинстве случаев технологию сборки и сварки приводят в одной карте, в порядке очередности выполнения операций.

1. Описание конструкции

Металлоконструкция «Корпуса выдвижного подхвата» является сварным узлом затворного механизма машин шлюзов.

Она представляет собой корпус состоящий из трубы и приваренных к ней стоек, снизу к стойкам приваривается плита.

Металлоконструкция корпуса выдвижного подхвата классифицируется как стальная, литосварная, стержневая.

Конструкция корпуса выдвижного подхвата по напряженно - деформированному состоянию относится к деталям машин и механизмов, следовательно, требует высокой точности изготовления и работает в основном при динамических нагрузках.

Корпус состоит: из фланца, трёх стоек, изготовленных из листового проката, соединенных между собой специальной трубой и плитой, которая изготовлена из листового проката.

Конструкция работает в условиях атмосферного влияния воздуха, при температуре от минус 50?с до плюс 40?С, влажность до- 97% .

Среда - агрессивная.

Требования к металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата точность, прочность, устойчивость и жесткость.

Требования к сварным швам прочность и плотность.

При изготовлении корпуса выдвижного подхвата необходимо обеспечивать высокую точность сборки на монтаже, поэтому его металлоконструкция полностью изготавливается на заводе.

Конструкция ответственная.

Геометрические параметры мм;

Длина _____________1100

Ширина____________600

Высота ____________ 730

Масса _____________474.5 кг

Конструктивное оформление:

Поз. 1. Плита - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 1 шт., вес 1 шт.- 300,0 кг;

Поз.2 Труба - изготавливается из сортового фасонного проката труба

по ГОСТ 8732 - 1 шт., вес 1 шт. - 75,0 кг.

Поз.3 Стойка - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 3 шт., вес 1 шт.- 43,0 кг, общий - 129,0 кг;

Поз.4 Фланец - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903- 1 шт., вес 1 шт.- 14,6 кг;

Поз.5 Ребро - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 1 шт., вес 1 шт.- 11,6 кг;

Поз.6 Ребро - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 1 шт., вес 1шт.- 14,0 кг;

Поз.7 Ребро - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 1 шт., вес 1 шт.- 9,1 кг;

Поз.8 Ребро - изготавливается из сортового листового горячекатаного проката по ГОСТ 19903 - 1 шт., вес 1 шт.- 7,2 кг;

2. Технические условия

Настоящие технические условия (требования) распространяются на металлоконструкцию корпуса выдвижного подхвата, являющегося частью затворного механизма, разработаны на основе ГОСТ 2.114-95

2.1 Технические условия на материалы

Основной материал, применяемый для изготовления металлоконструкции, подбирается в соответствии с требованиями ГОСТов, ТУ и с учетом условий эксплуатационной среды.

Для дипломного проектирования и изготовления корпуса выдвижного подхвата принята легированная конструкционная сталь - 10ХСНД, поставляемая по ГОСТ 19282.

Технические характеристики стали 10ХСНД.

Заменитель-сталь 16Г2АФ.

Назначение - элементов сварных металлоконструкций и различные детали. К которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температурах от минус 70 до плюс 450оС.

Качество и характеристики основного материала должны подтверждаться сертификатами и приниматься ОТК внешней приемки по акту.

При отсутствии сертификата на материалы, следует провести испытания, предусмотренные ГОСТами или ТУ в Центральной заводской лаборатории.

На поверхности листов не допускаются: трещины, заусенцы, литейные раковины. На кромках листов не должно быть расслоений.

Таблица 1

Химический состава стали 10ХСНД % по ГОСТ 19282

C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S	As	N
						Не более
0,12	0,8-1,1	0,5-0,8	0,6-0,9	0,5-0,8	0,4-0,6	0,035	0,04	0,08	0,008

Таблица 2

Механические свойства стали 10ХСНД по ГОСТ 19282

Состояние поставки	Сечение, мм	у0,2	ув	д, %
Сортовой и фасонный прокат Листы и полосы в состоянии поставки (образцы поперечные)	До 40 вкл.	390	530	19

Хранение металлов на складах должно быть организовано таким образом, чтобы материалы были промаркированы краской, и исключалась возможность смешивания отдельных марок сталей и других материалов.

Перед подачей металла в производство, его при необходимости зачистить и править в цехе подготовки.

Сортовая сталь должна быть проверена с целью установления ее полномерности.

2.2 Технические условия на сварочные материалы

Для сборки и сварки корпуса выдвижного подхвата при механизированной сварке в среде СО2 используется сварочная Св-08ХГ2С, которая принимается отделом технического контроля по сертификату.

Каждая партия проволоки должна сопровождаться сертификатом, удостоверяющим соответствие проволоки требованиям стандарта

ГОСТ 2246-70.

Сертификат должен содержать по ГОСТ 2246 - 70:

- товарный знак предприятия изготовителя,

- условное обозначение проволоки,

- номер плавки и партии,

- состояние поверхности проволоки.

- химический состав в процентах;

- результаты испытаний на растяжение;

- массу проволоки нетто в килограммах.

Требования к поверхности проволоки: поверхность должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, ржавчины, масла, задиров и других дефектов.

Отклонения по диаметру не должно превышать - 0,9 мм.

Химические и механические свойства наплавленного металла должны соответствовать основному металлу.

Таблица 3

Химический состав проволоки Св-08ХГ2С (%) по ГОСТ 2246:

Марка проволоки	C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
Св-08ХГ2С	0,05 -0,11	0,70 -0,95	1,70 -2,10	0,70 -1,00	Не более
					0,25	0,025	0,030

Проволока должна поставляться с омедненной поверхностью или с неомедненной поверхностью, но с удалением следов мыльной смазки. При этом вид поверхности поставляемой проволоки устанавливается изготовителем, если в заказе не оговорена поставка проволоки с омедненной поверхностью.

Поверхность проволоки должна быть чистой, не иметь заусенцев, расслоений, цветов побежалости, ржавчины, масляного налета и других дефектов.

При необходимости произвести очистку поверхности проволоки механическим или химическим способом, в зависимости от марки материала.

На поверхности проволоки допускаются риски (в том числе затянутые), царапины, местная рябизна и отдельные вмятины. Глубина указанных пороков не должна превышать предельного отклонения по диаметру проволоки. По требованию потребителя проволока поставляется с улучшенной поверхностью за счет ее шлифования или обточки в промежуточном или конечном размерах.

Кассеты и бухты должны состоять из одного отрезка плотно увязанного так, чтобы исключить возможность разматывания кассеты, мотка, бухты.

Маркировка, упаковка, транспортировка и хранение:

Каждый моток должен быть плотно перевязан мягкой проволокой не

менее чем в трех местах, равномерно расположенных по периметру мотка, концы проволоки должны быть легко находимы. Допускается контактная стыковая сварка отдельных кусков проволоки одной плавки: при этом зона сварного соединения должна соответствовать требованиям стандарта.

Масса одного мотка или бухты не должна превышать 80 кг.

Возможно, приобретение проволоки в кассетах весом 15-18 кг.

На каждый моток, кассету или бухту проволоки крепят металлическую бирку, на которой должны быть указаны:

а) наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

б) условное обозначение проволоки; в) номер партии;

г) клеймо технического контроля, удостоверяющее соответствие проволоки требованиям стандарта.

Проволока должна транспортироваться в чистых крытых вагонах,

контейнерах, автофургонах и т. п. в условиях, обеспечивающих сохранность упаковки, предохраняющих проволоку от загрязнения и воздействия атмосферных осадков.

Проволока должна хранится в сухом закрытом помещении, защищающем ее от воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги, в условиях, предохраняющих проволоку от ржавления, загрязнения и механических повреждений.

Свариваемость основного метала

Для разработки и проектирования металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата применяется, в качестве основного метала, сталь 10ХСНД. Отличается большой прочностью и хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии.

Она является легированной хромокремненикельмедистой сталью перлитного класса.

Стали этого типа легируют рядом элементов, например, марганцем, хромом, кремнием, ванадием и др., что приводит к некоторому повышению ее прочности. Поэтому их часто называют низко - легированными сталями повышенной прочности. По реакции на термический цикл низко - легированные и низкоуглеродистые стали мало отличаются от обычной

низко - углеродистой. Различия состоят, в основном, в несколько большей склонности к образованиям закалочных структур в металле шва и околошовной зоны при повышенных скоростях охлаждения. Поэтому структурные изменения в шве, при разных режимах сварки, сводятся, в основном, к изменению соотношения между ферритной и перлитной составляющих, а также изменению степени дисперсности структуры.

Свариваемость не является неотъемлемым свойством металла или сплава, подобным физическим свойствам.

Совокупность технологических характеристик основного металла,

определяющих его реакцию на изменения, происходящие при сварке, и способность при принятом технологическом процессе обеспечивать надежное в эксплуатации и экономичное сварное соединение, объединяют в понятие «свариваемость».

Свариваемость по ГОСТ 2601-84 - это свойство металлов или их сочетания образовывать при установленной технологии сварки, соединения, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией или эксплуатацией изделия.

Различают физическую и технологическую свариваемость.

Физическую свариваемость - это свойство материалов давать монолитное соединение с химической связью; такой свариваеваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов с неметаллами.

Технологическая свариваемость - это технологическая характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействия сварки и способность при этом образовывать сварное соединение с необходимыми эксплуатационными свойствами.

Для дипломного проектирования технологического процесса сборки и

сварки металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата предложена низколегированная высококачественная сталь 10ХСНД, которая относится по классификации к перлитному классу.

Следовательно, для получения некоторого запаса пластичности, достаточного для предотвращения образования трещин под действием термодеформационного цикла стали, необходимо медленное охлаждение (6,0 °С/сек.).

Если его не обеспечить, быстрое охлаждение вызовет снижение пластичности металла зоны термического влияния за счет ее закалки.

Если скорость охлаждения будет медленной (2,5°С/сек.), то пластичность и вязкость снижаются в следствии чрезмерного роста зерна.

Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин при сварке низколегированных сталей несколько ниже, чем низкоуглеродистых, в связи с усилением отрицательного влияния углерода некоторыми легирующими элементами, например, кремнием.

По реакции на термический цикл низколегированная сталь мало отличается от обычной низкоуглеродистой. Различия состоят в основном в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения.

Структурные изменения в шве при разных режимах сварки сводятся в основном к изменению соотношения между ферритной и перлитной составляющими, а также изменению степени дисперсности структуры.

При небольшом количестве закалочных структур их влияние на механические свойства сварных соединений незначительно в связи с равномерным и дезориентированным расположением этих составляющих в мягкой ферритной основе. Однако при увеличении доли таких структур в шве и околошовной зоне пластичность металла и его стойкость против

хрупкого разрушения резко ухудшаются. Дополнительное легирование стали марганцем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур.

Поэтому режим сварки большинства низколегированных сталей

ограничивается более узкими (по значению погонной энергии) пределами, чем при микролегировании ванадием, ванадием и азотом, а также другими элементами, склонность низколегированной стали к росту зерна в околошовной зоне при сварке незначительна.

Рассмотрим, как влияет каждый легирующий элемент на свариваемость.

Углерод - одна из наиболее важных примесей, определяющая прочность, вязкость, закаливаемость и особенно свариваемость стали. Содержание углерода в обычных конструкционных сталях в пределах до 0,25% не ухудшает свариваемости. При более высоком содержании свариваемость стали резко ухудшается, так как в зонах термического влияния образуются структуры закалки, приводящие к трещинам. Повышенное содержание углерода в присадочном материале вызывает при сварке пористость металла шва.

Углерод - повышает прочность, чувствительность к перегреву, закаливаемость.

Кремний находится в стали в пределах 0,02-0,3%. Он не вызывает затруднений при сварке. В специальных сталях при содержании кремния 0,8-1,5% условия сварки ухудшаются из-за высокой жидкотекучести кремнистой стали и образования тугоплавких окислов кремния.

Никель в низкоуглеродистых сталях имеется в пределах 0,2-0,3%, в конструкционных 1-5%. Никель увеличивает пластические и прочностные свойства, измельчает зерна, не ухудшая свариваемости.

Хром в низкоуглеродистых сталях содержится в пределах до 0,3%, в конструкционных 0,7-3,5%. При сварке хром образует карбиды хрома, ухудшающие коррозийную стойкость стали и резко повышающие твердость в зонах термического влияния; содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки.

Для изготовления сварных металлоконструкций низколегированные стали поставляют в горячекатаном состоянии.

С целью снижения разупрочнения в околошовной зоне низколегированные и низкоуглеродистые стали, следует сваривать при возможной минимальной погонной энергии.

Медь - даёт повышение коррозионной стойкости и при содержании до 0,35% на процесс сварки сталей не влияет.

Главное требование при сварке рассматриваемой стали - обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и около шовной зоны должны быть не ниже предела соответствующих свойств основного металла.

Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние,- это зависит от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки, предыдущей и последующей термообработки.

Повышенные скорости охлаждения металла шва также способствуют повышению его прочности. Однако при этом снижаются его пластические свойства и ударная вязкость. Это объясняется изменением количества и строения перлитной фазы. Скорость охлаждения металла шва определяется толщиной свариваемого металла, конструкцией сварного соединения, режимом сварки и начальной температурой изделия. Высокий отпуск при t 600-680 єС в этих случаях служит эффективным средством восстановления свойств металла.

Высокий отпуск применяют и для снятия сварочных напряжений.

Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом достигается в основном за счет легирования его элементами, переходящими из основного металла. Иногда для повышения прочности и стойкости против хрупкого разрушения металл шва дополнительно легируют через сварочную проволоку.

Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин при сварке низколегированных сталей типа 10ХСНД несколько ниже, чем низкоуглеродистых, в связи с усилением отрицательного влияния углерода некоторыми легирующими элементами, например кремнием. Повышение стойкости против образования трещин достигается снижением содержания в шве углерода, серы и некоторых других элементов за счёт применения сварочной проволоки с пониженным содержанием указанных элементов

Св-08ХГ2С, а также выбором соответствующей технологии сварки (последовательность выполнения швов, обеспечение благоприятной формы провара) и рационального расположения сварных швов в конструкции

Задача технолога-сварщика состоит в том, чтобы изыскать более производительный и менее дорогие методы борьбы с холодными трещинами, чем получение идеального термического цикла сварки.

Сварочную проволоку подбираю по химическому составу - по содержанию хрома, марганца и кремния.

Сварку произвожу на жестких режимах, с минимальной высотой валиков, с плавным переходом к основному металлу.

С целью снижения разупрочнения в околошовной зоне сталь 10ХСНД, предлагаю сваривать при возможной минимальной погонной энергии.

Технические условия на жидкую двуокись углерода

Для получения качественного шва, применяемая для сварки жидкая двуокись углерода должна соответствовать требованиям не ниже первого сорта по ГОСТ 8050 - 85

Жидкая и газообразная двуокись углерода должна быть изготовлена в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 8050 - 85 по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Газообразную или жидкую двуокись углерода принимают партиями.

В партию включают любое количество однородной по показателям качества газообразной или жидкой двуокиси углерода, сопровождаемой одним документом о качестве.

При транспортировании по трубопроводу партией считают любое количество двуокиси углерода, направленное потребителю за 24 ч.

При транспортировании двуокиси углерода в цистернах за партию принимают каждую цистерну.

Документ о качестве должен содержать:

- наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

- наименование, сорт продукта;

- номер партии;

- дату изготовления продукта;

- объем газообразной двуокиси углерода в кубических метрах и массу жидкой двуокиси углерода в тоннах или килограммах;

- результаты проведенных анализов;

- штамп технического контроля;

- обозначение стандарта.

Жидкая двуокись углерода поставляются в баллонах по ГОСТ 949-73 емкостью 40 л, цвет - черный, надпись - желтая «двуокись углерода» принимается по сертификату, на баллоне не должно быть повреждений, вентиль не должен пропускать газ и быть закрыт колпаком.

В баллоне при t = 200C помещается 25 кг жидкой двуокиси углерода, при давлении в баллоне 6 - 7 МПа.

При испарении 25 кг жидкой углекислоты образуется 12,6 м3 газообразного СО2 или 12600 л.

Таблица № 4

Физико-химические показатели газообразной и жидкой двуокиси углерода по ГОСТ8050-85

Наименование показателя	Норма
	Высший сорт	1-й сорт
1. Объемная доля двуокиси углерода (CO), %, не менее	99,8	99,5
2. Массовая концентрация минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более	0,1	0,1
3. Массовая концентрация водяных паров при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), г/м, не более	0,037	0,184
4.Температура насыщения двуокиси глерода водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) при температуре 20°С, не выше	Минус 48	Минус 34

Для проверки качества двуокиси углерода в баллонах отбирают 2% баллонов от партии, но не менее чем два баллона при малых партиях.

Баллоны и другие сосуды высокого давления, поступающие от потребителей, должны иметь остаточное давление двуокиси углерода не ниже 4·10 кПа (4 кгс/см ).

Контролю на остаточное давление должен подвергаться каждый баллон.

На каждый баллон наклеивают ярлык с обозначениями:

- наименования предприятия-изготовителя и его товарный знак;

- наименования и сорта продукта;

- номера партии и даты изготовления;

- обозначения настоящего стандарта;

- массы брутто - нетто.

Гарантийный срок хранения жидкой двуокиси углерода:

- в баллонах по ГОСТ 949-73- 2 года со дня изготовления продукта;

- в цистернах - 6 мес. со дня изготовления.

Жидкую двуокись углерода высокого давления в баллонах хранят в специальных складских помещениях или на открытых огражденных площадках под навесом, защищающим баллоны от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Раз в пять лет баллоны должны проходить поверку, этому соответствует клеймо на баллоне

2.3 Технические условия на изготовление

Основным требованием к сварной металлоконструкции «Корпус выдвижного подхвата» является: точность изготовления и обеспечение ее надежной работы в процессе эксплуатации.

2.3.1 Требования к заготовке

Заготовка, сборка и сварка должны производиться согласно разработанному технологическому процессу и маршрутной карте.

Предельные отклонения размеров заготовок от чертежа не должны превышать 14 или 16 квалитетов ( IT142; IT162).

Подготовка кромок под сварку должна соответствовать

ГОСТу 14771 - 76.

2.3.2 Требования к сборке

Собранные под сварку элементы не должны иметь смещение кромок одна относительно другой, более чем 1,0 мм.

Зазоры между стыкуемыми кромками не должны превышать регламентируемым ГОСТом 14771 - 76.

Скрепление кромок между собой должно производится прихватками или сборочно-сварочной оснасткой.

Прихватку производить теми же материалами, что и сварку.

Прихватки, выполненные механизированной сваркой в среде СО2 не должны иметь трещин всех видов и направлений, подрезов, прожогов, скоплений пор и шлаковых включений.

Размеры прихваток не должны превышать 2/3 площади поперечного сечения заданного сварного шва. Размеры прихватки должны быть по длине 8 - 10 толщин металла, но не более 40мм.

Кромки перед сваркой, а также прилегающие к ним зонам должны быть зачищены на ширину 20 мм до чистого металла. Зачистку можно производить любым способом от напильника до шлифовальной машины, обеспечивающим требуемое качество.

При сборке не допускается принудительная подгонка, детали рекомендуется собирать на универсальных сборочных приспособлениях УСПС и на вращателе.

Собранные элементы перед сваркой предъявляются работникам отдела технического контроля.

При транспортировке и кантовке собранных под сварку элементов должны быть приняты меры обеспечения сохранения геометрических форм, заданных им при сборке.

2.3.3 Требования к сварке

Сварные швы по геометрическим параметрам должны соответствовать чертежу и ГОСТ 14771-76.

Конструкция ответственная.

К сварке металлоконструкции «корпуса выдвижного подхвата» допускаются лица не моложе 21 года имеющие стаж работы по ручной дуговой сварке - РД /111/ не менее 12 месяцев, по механизированной сварке - МП/135/ не менее 6 месяцев с разрядом не ниже 4, прошедшие специальную практическую и теоретическую подготовку, сдавшие экзамен и образцы по правилам аттестации Ростехнадзора и имеющие специальное удостоверение.

В сварных швах не допускаются трещины всех видов и направлений, прожоги, непровары, скопления пор и шлаковых включений, незаваренные кратеры подрезы, превышающие размер по глубине 0,5 мм, по длине - 20 мм.

После сварки сварщик ставит личное клеймо в месте указанном на

чертеже.

2.3.4 Требования к контролю качества сварных соединений

Качество сварных соединений проверять визуально-измерительным контролем (ВИК) - 100% по ГОСТ 3242, геометрические параметры швов по ГОСТ 14771-76 - 100%, контроль на наличие внутренних дефектов производить ультразвуковой дефектоскопией выборочно - 20% от общей протяженности швов.

Обнаруженные при контроле дефекты выбираются механическим способом. Исправление дефектных мест сварки производить по технологической инструкции специалиста по сварке, но не более 2-х раз.

После приёмки металлоконструкции контрольный мастер отдела технического контроля ставит своё личное клеймо и оформляет акт приёмки - сдачи сварного узла.

3. Анализ технологичности конструкции

Технологичность сварной конструкции - это совокупность свойств, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами труда и материалов методами прогрессивной технологии, в соответствии с требованиями к качеству.

Отработка технологичности - это непрерывный процесс, начинающийся с эскизного проекта конструкции и продолжающийся на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации как опытных, так и серийных образцов.

В процессе эксплуатации наиболее технологичной будет та конструкция, которая при заданной надежности имеет наименьшее число отказов и требует минимальных затрат на восстановление и обслуживание.

Технологичность конструкции зависит от масштаба ее выпуска и типа производства. Конструкция может быть высокотехнологичная для одного масштаба выпуска, может оказаться нетехнологичной для другого. Технологичность отдельных деталей и узлов должна быть увязана со всем изделием в целом.

На предприятиях, где налажен контроль проектируемых конструкций на технологичность, производят наиболее качественные конструкции.

Наибольшее влияние на технологичность сварных конструкций оказывает свариваемость - способность данной конструкции при данном материале обеспечивать высокое качество сварных соединений.

На технологичность сварной конструкции влияют основной и наплавленный металл, точность изготовления детали, подбор оптимальных

конструктивных и технологических баз и размерных цепей, выбор способов сварки, мест эксплуатационных и технологических разъемов, толщина соединяемых деталей, размеры швов, возможность автоматизации и механизации процесса изготовления, применения стандартного оборудования необходимость термообработки.

Существует 2 метода проверки металлоконструкции на технологичность, это качественный и количественный анализы.

В разделе «описание конструкции» был проведен количественный анализ металлоконструкции на технологичность.

В количественный анализ входит комплектация, эксплуатационные нагрузки, среда.

К качественному анализу технологичности относится следующие параметры:

1. Свариваемость стали 10ХСНД проверяю по эквиваленту углерода. Кроме химического состава на свариваемость влияет и толщина металла.

Сэкв= С + Мn?20 + Ni?15 + (Cr + Мо + V)?10 + 0.0025 * S,

где Сэкв - эквивалент углерода,

С - наибольший показатель содержания элемента - углерода,

Ni - наибольший показатель содержания элемента - никеля,

Cr - наибольший показатель содержания элемента - хрома,

V - наибольший показатель содержания элемента - ванадия,

S - наибольшая толщина металла.

СЭ = С+ Мn /20 + Ni/ 15 + (Cr +Mo+ V)/10 + 0,0025*S =

= 0,12 + 0,6/20 +0,6/15 + 0,8/10 + 0,0025*6 = 0,285

СЭ = 0,285 ? 0,45,

Критическим эквивалентом углерода для легированных сталей является

Сэкв ? 0.45.

Одним из основных условий технологичности сварных конструкций является доступность ее швов для автоматизированных и механизированных способов сварки, а также выполнение сварных швов в нижнем положении и в лодочку с учетом возможности кантовки изделия при дуговой или газопламенной сварке.

Расчленение металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата на узлы позволит применить универсальные приспособления, механизировать и автоматизировать процесс сварки, что обеспечит высокую точность сварного изделия.

Проектируемую конструкцию можно собирать на сборочном стенде с универсальной оснасткой, на позиционере, что позволит собирать и сваривать узлы конструкции на одном рабочем месте, т.е. соединить операции сборки и сварки, что сократит производственный цикл изготовления конструкции и снизит трудоемкость за счет уменьшения времени на транспортные операции.

Использование позиционера позволит сваривать швы в нижнем положении или в «лодочку» полуавтоматической и автоматической сваркой.

Жесткость конструкции и сопротивляемость ее деформациям обеспечивается за счет толщины металла и ребрами.

Выбранные сечения элементов и виды проката удовлетворяют эксплуатационным требованиям.

Для снижения сварочных напряжений и деформаций предлагаю внедрить механизированную сварку вместо ручной.

Для снятия внутренних напряжений предлагаю провести термическую обработку металлоконструкции после сварки.

Проектируемую металлоконструкцию для оценки качества сборки и сварки и возможных деформаций предлагаю проверять внешним осмотром и измерениями.

Проверку качества отдельных узлов можно доверить рабочему, что снизит производственный цикл изготовления конструкции.

После изготовления металлоконструкции предлагаю проверить 100% швов визуально-измерительным контролем и выборочно контролировать ультразвуковой дефектоскопией 20 % длины угловых швов.

На основании вышеизложенного анализа, можно сделать вывод, что металлоконструкция корпуса выдвижного подхвата технологична:

выбранные материалы конструкции отвечают эксплуатационным характеристикам изделия и есть возможность получить металлоконструкцию высокого качества при минимальных затратах, т.е. с минимальной трудоемкостью и энергоемкостью технологического процесса.

4. Маршрутная карта заготовки

4.1 Выбор и обоснование методов заготовки

При выборе технологического процесса необходимо ориентироваться на наиболее современные высокопроизводительные методы заготовительных операций необходимые для изготовления деталей металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата по позициям.

Заготовительные работы можно разделить на два основных этапа:

- раскрой - разрезание полуфабриката;

- формообразование деталей из полученных заготовок.

При выполнении заготовительных операций применяю следующие методы обработки металла:

Зачистка - необходимо произвести очистку поверхности листового и профильного проката от ржавчины, окалины механическим способом;

Правка проката производится перед дальнейшими технологическими операциями и промежуточная (по необходимости).

Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии.

Правка основана на пластической деформации, т.е. растяжение металла до предела текучести ут МПа.

Правку предлагаю выполнять при помощи листоправильных вальцов. При этом выправленный лист должен иметь кривизну не более 1 мм на 1 м.

Разметка может быть выполнена индивидуально, по шаблонам (наметка), а так же оптическим или машинным методами. Индивидуальная разметка очень трудоемкий процесс. Для разметки используют линейку, угольник, рулетку, чертилку.

Разметкой называется операция вычерчивания деталей в натуральную величину с нанесением линий швов, вырезов, центров отверстий изделий и др. размеров, необходимых для изготовления деталей.

Разметку предлагаю исключить за счет внедрения специализированного оборудования.

Механическая резка в основном производится на пресс-ножницах и гильотинных ножницах. Обрезная кромка должна быть перпендикулярна

основанию, не иметь вмятин и заусенцев. Отклонение от намеченной риски должно быть не более ±1мм. Механизированную резку для металлоконстркции предлагаю не применять из-за сложной конфигурации деталей и толщины металла.

При выборе способа термической резки необходимо определить класс

точности реза, который дает оборудование.

Предлагаю применять термическую резку - плазменную для изготовления деталей сложной конфигурации.

Плазменная резка бывает ручная и машинная. Возможны два метода резки: Резка в размер, или чистовая, и резка заготовительная, т.е. с последующей обработкой.

По степени точности резки в размер выбираю резку по I классу точности:

I класс - вырезка деталей, сопрягаемых с другими впритык, или же для сварки в стык. Допуск при этом ±1мм.

Для изготовления корпуса выдвижного подхвата предлагаю использовать следующие методы заготовки:

Зачистку проката от загрязнения;

Правку листов на листоправильной машине или прессе;

Резку термическую по программе;

Зачистку кромок после резки;

При необходимости пооперационную правку.

4.2 Выбор заготовительного оборудования

Заготовительное оборудование должно обеспечивать высокую производительность и по возможности иметь небольшие габариты. Выбранное оборудование должно быть охарактеризовано паспортными данными.

На основании выбранных методов заготовки предлагаю оснастить технологический процесс следующим оборудованием:

Шлифовальная машина Makita 9558 NB

Машина листоправильная 7х360х1000

Портальная кислородная плазменная цифровая машина «Термит» серии ПКПлЦ

4.3 Выбор метода раскроя

При выборе технологического процесса резки необходимо ориентироваться на наиболее совершенные высокопроизводительные и дающие точность заготовительные операции.

Следует выбирать такой метод раскроя металла, который обеспечивал бы получение наименьших отходов.

В зависимости от типа производства могут применяться три метода раскроя.

Первый метод - полосовой, имеющий наибольшее практическое применение, состоит в том, что листы разрезаются на полосы, предназначенные для штамповки одноименных деталей.

Второй метод, получил название смешанного раскроя. В этом случае лист раскраивают с учетом изготовление разноименных деталей и обеспечение необходимых комплектности деталей на изделия.

Третий, или групповой, метод начинается с раскроя полос для деталей больших размеров, а оставшиеся от основного раскроя полосы используются для деталей меньших размеров. Этот метод исключает раскрой полноценных листов на полосы для деталей малых размеров, так как они могут быть изготовлены из полос, оставшихся от основного раскроя листов.

4.4 Расчет процента отхода листового проката

Предварительная разработка схемы раскроя металла, особенно листового, имеет целью получение минимального количества отходов.

В зависимости от профиля материала при укрупненном проектировании принимаются следующие допустимые нормы отходов:

при расчете процента отходов внутренние отверстия не учитываются.

для листовой, полосовой, универсальной стали и уголка процент отхода не должен превышать 6%.

при вырезке деталей сложной конфигурации и кругов процент отхода не должен превышать 30 - 33%.

для заготовок из сортамента: круга, квадрата, труб, швеллеров, уголков, полособульб и т. п., - процент отхода не должен превышать 3%.

В машиностроительном производстве отходом считается профильный прокат размером 70 мм, а листовой 200 * 150мм.

Для обеспечения минимального % отхода листового проката при производстве металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата считаю оптимальным для получения минимального количества отходов применить вместо листа горячекатаного полосовой прокат по ГОСТ 103.

Листы применяются с обрезной кромкой.

Остатки металла после раскроя поступают на склад как деловой отход.

Раскрой и расчёт процента отхода производится по формуле:

% = Fл - Fз * 100 %

Fл

Расчет процента отхода показываю на наиболее сложных позициях для раскроя.

Предлагаю плиту поз.1 вырезать из листа 2100 * 1200 * 70, используя метод полосового раскроя, т. к. данная позиция идет одна на металлоконструкцию.

Fл = 2100 * 1200 = 2520000 мм2

Fз = 560 * 1050 = 588000 мм2

% = 100 * (2520000 -588000* 4) / 2520000 = 6,6 %

Рис. 2

Предлагаю фланец поз.4 вырезать из листа 2100 * 1200 * 10, используя метод полосового раскроя, т. к. данная позиция идет одна на металлоконструкцию.

Fл = 1100 * 2200 = 2420000 мм2

Fз = 5002 * 3,14/4 = 196250 мм2

% = 100 * (2420000 - 196250 * 8) / 2420000 = 35 %

Рис.3

5. Технология сборки и сварки

5.1 Выбор и обоснование выбора метода сборки

Сборочные операции осуществляют с целью обеспечения правильного взаимного расположения и закрепление деталей собираемого изделия.

Сборка под сварку является наиболее трудоемкой и важной операцией технологического процесса, хорошее качество сборки первое необходимое условие для достижения высокого качества сварки.

При выполнении сборки необходимо точно выдерживать чертежные размеры, зазоры, плоскостность и соосность, перпендикулярность.

Хорошее качество сборки - первое необходимое условие для достижения высокого качества сварки. При выполнении сборочных операций необходимо точно выдерживать геометрические размеры, необходимые зазоры, обеспечивать точное расположение способностей собираемых элементов. При установлении последовательности сборочных операций, необходимо следить за тем, чтобы предыдущая сборочная операция не затруднила осуществления последующей.

Технологический процесс сборки сварных конструкций должен обеспечивать высокое качество собираемого изделия, минимальный цикл сборки, минимальную трудоемкость слесарно-сборочных работ, применение механизации повышает производительность труда и безопасность условия выполнения сварочных работ.

Сборка под сварку - это размещение элементов конструкции в порядке, указанном в технологической карте, и предварительное скрепление между собой с помощью приспособлений и наложением прихваток, что обеспечивает требуемое взаимное положение деталей.

Технологический процесс сборки должен удовлетворять следующим требованиям:

Соблюдение полной последовательности сборки конструкции и ее элементов.

Применение инструмента и приспособлений, повышающих производительность труда.

Полная согласованность сборочных и сварочных операций.

Проведение работниками технического контроля пооперационного контроля качества сборки.

Соблюдение правил охраны труда при выполнении установленных операций и приемов сборки.

В зависимости от сложности сварной конструкции сборку можно производить:

по разметке с помощью простейших универсальных приспособлений с

последующей прихваткой и приваркой.

по первому изделию, если его конфигурация позволяет пользоваться им как шаблоном, применяются при этом простейшие приспособления, что и при разметке;

на универсальных приспособлениях, плитах с пазами, снабженными упорами, фиксаторами и различными зажимными устройствами, позволяющими собирать однотипные, но разные по габаритам изделия, применяется в мелкосерийном и среднесерийном производстве.

при помощи шаблонов накладываемых на детали для установки элементов жесткости или упорных элементов.

по выступам и углублениям на штампованных деталях из тонколистовой стали или контуров деталей, которые были вырезаны плазменной или лазерной резкой, а также деталей полученных механическим путем.

на специальных стендах и приспособлениях.

Возможны следующие схемы технологического процесса сборки и сварки:

Сборка узла или конструкции с последующей сваркой.

Последовательная сборка и сварка.

Сборка и сварка узлов, затем сборка и сварка конструкции из узлов.

По I схеме изделия полностью собираются на прихватках на одном рабочем месте, затем передается на другое рабочее место для выполнения операции сварка.

По II схеме - последовательная сборка и сварка конструкции из отдельных элементов производится в тех случаях, когда сварка полностью собранной конструкции невозможна или есть возможность автоматизировать процесс сборки, когда нельзя обеспечить необходимую точность размеров конструкции в силу ее недостаточной жесткости. При этой схеме точность конструкции обеспечивается промежуточными операциями правки.

По III схеме - применение узловой сборки чаще всего ограничивается грузоподъемностью транспортных средств, общая деформация конструкции получается меньше, так как жесткость узлов всегда больше жесткости отдельных деталей, есть возможность контролировать промежуточные геометрические размеры, что дает возможность производить параллельную сборку и сварку отдельных узлов, что сокращает производственный цикл изготовления всей конструкции. Этот способ дает возможность проверки отдельных узлов при стыковке на стенде и отправки на монтаж в разобранном виде.

Предлагаю комбинировать для проектируемой металлоконструкции вышеперечисленные способы и производить: сборку и сварку узлов с последующей сваркой конструкции из узлов и наращиванием отдельных элементов, что увеличит точность сборки, и уменьшит трудоемкость.

Эта схема даст возможность механизировать и автоматизировать по максимуму сборочно-сварочные операции, применить элементарные сборочно-сварочные приспособления, параллельно выполнять комплекс операций сборки и сварки, снизить время производственного цикла изготовления конструкции.

Для получения точных базовых размеров применяю полужесткую сборку. Она выполняется прихватками небольшой длины и малого поперечного сечения с расчетом их разрушения под действием усилий возникающих от усадочных напряжений.

5.2 Схема сборки и сварки

Узел 1 Узел 2 Узел 3

Сборка - сварка Сборка - Сварка Сборка - Сварка

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 4

5.3 Выбор сборочно - сварочной оснастки

Производственный процесс изготовления включает различные технологические, контрольные и транспортные операции.

Главное требование, определяющее последовательность выполнения этих операций, их соединение и обеспечение оснасткой и выполнение заданной программы выпуска изделия высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости

Основным назначением сборочного оборудования является фиксация и закрепление деталей собираемого сварного узла в заданном положении. В большинстве случаев, сборочное и сборочно-сварочное оборудование (кондукторы, стенды установки) является специализированным, рассчитанным на изготовление изделий одного типоразмера или группы однотипных изделий.

Эффективность использования сборочно-сварочной оснастки определяется ее соответствием конструкции изделия, принятой технологии изготовления и программе выпуска.

Универсальные приспособления общего назначения используют для сборки и сварки изделий широкой номенклатуры и различных размеров. Они должны изготовляться в централизованном порядке.

Фиксацию собранных деталей предлагаю осуществлять в технологическом процессе на прихватках размеры и расположение, которых

задают не только из условий обеспечения прочности и жесткости, но и с позиции исключения их вредного влияния на качество выполнения сварных соединений и работоспособность конструкции.

Сборку произвожу при плотном сопряжении собираемых деталей и

с заданным технологическим зазором.

Размещение деталей в приспособлении рекомендую осуществлять таким образом, чтобы технологические базы деталей опирались на установочные поверхности приспособления (упоров УСПС).

Для сборки и сварки металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата использую сборочно-сварочную плиту с комплектом УСПС и позиционер.

УСПС представляет собой набор нормализованных деталей и узлов, из которых многократно компонуют приспособления для сборки и сварки различных сварных узлов.

После изготовления партии сварных узлов приспособления разбирают, а детали и узлы используют для компоновки новых приспособлений.

УСПС наиболее рациональны в единичном, опытном и мелкосерийном производстве, когда использовать специальное оборудование экономически невыгодно.

Участки УСПС рекомендуется создавать в цехе металлоконструкций. Площадь участка зависит от числа планируемых к внедрению компоновок УСПС и должна быть не менее 30м2.

В комплект приспособлений УСПС входят: стенд и набор нормализованных и унифицированных зажимных, упорных, фиксирующих и установочных элементов.

Предлагаю использовать для изготовления металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата комплект УСПС 12

Базовым элементом УСПС является сборочный стенд, который собирают из четырех плит в 2- а ряда с размерами 1920 * 2400 мм

Этим размерам соответствуют порталы, оснащенные пневмоцилиндрами для зажима деталей при сборке.

Сборочно-сварочную плиту с комплектом УСПС применяю для сборки

2-ого и 3 -его узлов. Для сборки и сварки первого узла применяю позиционер.

Позиционер РТ-750 предназначен для наклона и установки свариваемых изделий в удобное для сварки положение и вращение их со сварочной скоростью при автоматической, полуавтоматической и ручной сварки круговых швов, а так же при наплавке цилиндрических изделий.

Пазы в планшайбе позиционера предназначены для установочной оснастки - упоров.

5.4 Выбор способа сварки

Основными факторами, определяющими выбор метода и способа сварки, являются:

- род, сортамент металла и заготовки;

- химический состав металла, его теплофизические свойства,

определяющие технологическую свариваемость;

- толщина металла;

- назначение изделия в зависимости от воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации;

- конструкция изделия, с учетом ее сплошности массы, габаритов, типов нанесения швов в пространстве, характере работы швов;

- производительность способа сварки;

- программа выпуска и типа производства;

- экономический эффект при способе сварки.

Оценивая возможность применения тех или иных способов сварки необходимо учитывать особенности производства, оснащение участка должно быть достаточно универсальным.

Сталь 10ХСНД можно сваривать всеми видами и способами сварки, но с учетом всех вышеперечисленных факторов и анализа свариваемости рассматриваю как наиболее универсальные и оптимальные два способа сварки: ручную и механизированную в среде СО2 сплошной и порошковой проволоками. Автоматическая сварка под флюсом могла бы дать наиболее качественные швы, но в настоящее время это наиболее дорогостоящий процесс из-за высокой стоимости флюсов и в тоже время металлоконструкция имеет и короткие швы, где этот вид сварки не применим.

Преимущество процесса сварки РДС: маневренность процесса, универсальность, хорошее качество формирования шва, возможность управлять механическими свойствами наплавленного металла путем введения в покрытие различных легирующих элементов.

Недостатки процесса сварки РДС.

Отсутствие возможности регулирования глубины проплавления металла и скорости плавления электрода, вследствие чего при сварке тонкого металла возникают большие трудности в получение качественного шва.

Большой срок, затрачиваемый на подготовку квалификационных сварщиков (1-2 года).

Зависимость качества сварки от индивидуальных особенностей сварщика.

Для сварки металлоконструкции корпуса выдвижного подхвата предлагаю применить механизированную (полуавтоматическую) и автоматическую сварку в среде СО2, что повысит производительность сварки до бн = 18 ч/А*ч.

Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность автоматизировать и механизировать сварку коротких швов, находящихся в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков.

Преимущества механизированной сварки в среде СО2:

Хорошее наблюдение за процессом формирования шва;

Несложность обращения с оборудованием сварки;

Локальность источника тепла дает при сварке минимальную зону термического влияния;

4. Небольшой объем шлаков, участвующих в процессе сварки в СО2, позволяет получать швы высокого качества;

5. Использование сварочной проволоки Св - 08ХГ2С и защитного газа СО2 удешевляет процесс сварки;

6. Мелкокапельный и струйный перенос металла в сварочную ванну обеспечивает формирование более качественных швов, чем при РДС,

7. Применение механизированной сварки в СО2 дает возможность сварить все сварные швы за один проход и в нижнем положении.

...