Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Описание заданной сварной конструкции

1.2 Технические условия на конструкцию, изготовление, материалы

1.3 Выбор материала на изготовление, его состав, свойства, свариваемость

1.4 Отработка конструкции на технологичность

2. Технологическая часть

2.1 Технология заготовительных работ

2.2 Выбор заготовительного оборудования

2.3 Установление вероятности появления дефектов в сварных швах, остаточных деформаций

2.4 Мероприятия по снижению деформаций, устранению дефектов

2.5 Технология сборочно-сварочных работ, выбор способов сварки, прихватки

2.6 Выбор сварочных материалов

2.7 Выбор (расчет) режимов сварки, прихватки

2.8 Выбор оборудования для сборки, сварки

3. Организационная часть

3.1 Мероприятия по организации контроля качества продукции

3.2 Нормирование расхода сварочных материалов, работ

3.3 Вопросы охраны труда и противопожарные мероприятия при выполнении работ

4. Конструкторская часть

4.1 Проектирование сборочного приспособления

4.2 Определение (расчет) прижимных усилий. Расчет несущих элементов приспособления на прочность и жесткость

4.3 Описание устройства и работы приспособления

5. Экономическая часть

5.1 Расчет себестоимости основания

Литература

Введение

Первые способы сварки возникли у истоков цивилизации - с началом использования и обработки металлов. Известны древнейшие образцы сварки, выполненные в VIII-VII тысячелетиях до н.э. Древнейшим источником металла были случайно находимые кусочки самородных металлов - золота, меди, метеоритного железа. Ковкой их превращал и в листочки, пластинки, острия. Ковка с небольшим подогревом позволяла соединять мелкие кусочки более крупные, пригодные для изготовления простейших изделий. Позже научились выплавлять металл из руд, плавить его и литьем изготовлять уже более крупные и часто весьма совершенные изделия из меди и бронзы. С освоением литейного производства возникла литейная сварка по так называемому способу промежуточного литья - соединяемые детали заформовывались, и место сварки заливалось расплавленным металлом. В дальнейшем были созданы особые легкоплавкие сплавы для заполнения соединительных твои и наряду с литейной сваркой появилась пайка, имеющая большое значение и сейчас. Преимущество использования сварки в изготовлении металлоконструкции в настоящее время не вызывает сомнений. Применение сварки дает не только экономию металла (на 20-25% по сравнению с клёпкой), времени и рабочей силы, уменьшение расходов на оборудование цехов по изготовлению металлоконструкций, улучшение условий труда, но и позволяет решить ряд сложных технических задач по созданию принципиально новых конструкций (экономических емкостей для химической промышленности).

В настоящее время сварку широко применяют для соединения почти всех металлов и сплавов, стекол, пластмасс и керамики. Поэтому ее можно считать важнейшим способом соединения твердых тел.

1. Общая часть

1.1 Описание заданной сварной конструкции

Сосуды под давлением являются техническими устройствами, эксплуатация которых делают производственный объект опасным. При изготовлении сосудов приходится выполнять прямолинейные, кольцевые и круговые стыковые швы. В зависимости от толщины стенок приемы выполнения каждого из них имеют свои особенности; разнообразна и применяемая оснастка.

Сосуды предназначены для ведения химических и тепловых процессов,а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных газов и жидкостей под давлением.

Основание изготовлено из стали 15ХСНД ГОСТ19281-89.

Габаритные размеры конструкции основания:

Ширина обечайки в развёрнутом виде - 3610 мм;

Высота - 450 мм; Сварная конструкция основания состоит из обечайки, основания, уха и ребер жесткости. Главной особенностью данной конструкции является возможность установки на основание обечайки и стыковку нескольких таких узлов между собой при помощи крепежных болтов.

Таблица 1 - Сводная ведомость деталей рамы тележки

№	Эскиз детали	Наименование детали	Кол-во штук	Масса одной, кг	Масса всех, кг
1	2	3	4	5	6
1		Ребро	4	0,79	3,16
2		Ухо	4	1,7	6,8
3		Основание	1	9,79	19,58
4		Обечайка	1	382,5	382,5
Итого	412

1.2 Технические условия на конструкцию, изготовление, материалы

- Основание изготавливается по ОСТ 24.940-90.

- конструкция должна удовлетворять установленным при проектировании требованиям по несущей способности (прочности и жесткости);

- конструкция должна быть стойкой по отношению к температурным и другим видам расчетных воздействий, которым она может подвергаться в процессе эксплуатации.

- конструкция должна быть защищена от коррозии способами, приведенными в проектной документации.

- номинальные диаметры отверстий под болтовые соединения должны быть выполнены по ГОСТ 1759.0;

- предельные отклонения геометрических параметров конструкции должны соответствовать значениям, указанным в проектной документации - чертежах;

- допуски плоскостности и перпендикулярности соединения обечайки и фланца не должны превышать 3,5 мм;

- сварная обечайка должна быть обработана по наружному диаметру по 17 квалитету;

- значения предельных отклонений линейных размеров от проектных должны составлять - ±2,5 мм;

- в процессе заготовки деталей все отклонения от размеров должны соответствовать отклонениям на чертежах;

- в процессе сборки необходимо контролировать соответствие сопрягаемых размеров и их взаимную перпендикулярность собираемых деталей;

- прихватку производить ручной дуговой сваркой электродами типа Э46А, марки УОНИ 13/45А, ГОСТ9466-75.

- для сварки основания применить механизированную сварку в среде защитного газа ГОСТ14771-76;

- качество сварных швов должно соответствовать требованиям эксплуатации основания;

- применять входной контроль основного металла, сварочных материалов, защитного газа;

- в процессе сборки проверять соответствие размерам чертежа;

- окончательный контроль производить внешним осмотром и обмером сварных швов и ультразвуковым методом;

- после этого произвести маркировку и окраску изделия.

Технические условия на сварную конструкцию основания:

- при изготовлении конструкции должен быть обеспечен контроль за выполнением работ;

- позиционные отклонения от прямолинейности конструкции не более 2 мм;

- допуск разности диагоналей составляет 3 мм;

- допуск плоскостности основания 2,5 мм;

- допуск отклонения от геометрической формы элементов основания не более 1 мм

Технические условия на сборку

Сборку узлов изделия следует производить на специальных приспособлениях, универсальных установках, при закреплении деталей в процессе сборки прихватками. При разработке технологического процесса сборки должна учитываться усадка от сварных швов.

- перед сборкой должно быть проверено соответствие деталей требованиям чертежей и технологического процесса;

- сборку конструкции следует производить только из очищенных деталей от грязи масла, ржавчины, влаги;

- при сборке конструкции не должны допускаться изменения формы, не предусмотренные технологическим процессом;

- сборку узлов и конструкции в целом производить в сборочных кондукторах;

- зазоры между соприкасающимися поверхностями нахлесточных соединений не должны превышать 0,5 мм;

- длина прихваток должна быть 20-30 мм, шаг прихватки 150-200 мм, катет прихватки 0,7 катета шва, прихватки располагать не менее 20 мм от начала шва, но не более 200;

- смещение поверхностей кромок собираемых деталей допускается до 3 мм;

- прихватки и технологические планки должны выполняться рабочим, имеющий право на производство сварочных работ;

- качество прихваток должно быть не ниже качества шва;

- при кантовке и транспортировке конструкции и отдельных узлов должно обеспечиваться сохранение геометрической формы, заданной сборкой;

- собранная конструкция перед сваркой должна быть проверена и принята технологическим контролем;

Технические условия на сталь

Для изготовления основания применяется низколегированная конструкционная сталь марки 15ХСНД ГОСТ ГОСТ19281-89. (Сталь 15ХСНД - низколегированная хромокремненикелемедистая) Эта сталь обладает хорошей свариваемостью (I группа свариваемости) и сваривается всеми способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывает затруднений. Обладает повышенной прочностью, коррозионной стойкостью. Сталь 15ХСНД имеет несколько большую склонность к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны.

Применяется для несущих элементов сварных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к прочности и коррозионной стойкости, работает температурном интервале от -70?С до +450?С.

Технические условия на изготовление деталей

Процесс изготовления деталей состоит из следующих заготовительных операций: разметка и наметка, механическая и термическая резка, гибка, вальцовка, механическая обработка.

Поэтому при изготовлении деталей необходимо выполнять определенные требования и технологические операции, обеспечивающие соответствие чертежу и другим требованиям на детали:

- при разметке и наметке определенных деталей необходимо соблюдать точность соответствию чертежа;

- кромки деталей, не подлежащих сварке, после воздушно-дуговой резки подлежат механической обработке;

- поверхности кромок не должны иметь надрывы и трещины;

- кромки деталей после плазменно-дуговой резки по шероховатости реза должны соответствовать второму классу;

- величина не перпендикулярности сопрягаемых кромок не более 2 мм;

- кромки после реза не должны иметь неровностей, заусенцев и завалов не более 0,3 мм и трещин;

- отклонения от размеров не должны превышать величин указанных в чертеже.

Технические условия на сварочные материалы

Основной материал, применяемый для изготовления металлических конструкций, подбирается в соответствии с требованиями чертежа, ГОСТов и ТУ:

- проволока должна соответствовать ГОСТ 2246-70

- хранение порошковой проволоки, применяемой для сварки металлоконструкций из малоуглеродистой и низколегированной стали должны соответствовать ТУ 14-4-48-71

- флюс для сварки стальных металлоконструкций должен соответствовать ГОСТ 9087-81

- углекислый газ, применяемый для сварки углеродистой низколегированной стали, должен соответствовать ГОСТ 8050-76

- сварочная проволока должна содержать минимальное количество серы и углерода, а для обеспечения механических свойств, проволока может иметь дополнительные легирующие элементы;

- сварочная проволока должна поставляться в мотках или катушках и упаковываться в промышленную бумагу, иметь бирку завода изготовителя;

- перед применением проволоку выпрямить, очистить от окалины, ржавчины, масла, грязи химическим и механическим способом;

- не допускается перегибов сварочной проволоки, что послужит приостановке сварочного процесса;

- защитный газ поставлять в баллонах по (ГОСТ 8050-85), которые должны иметь сертификат завода-поставщика, названия газа, процентного количества примесей, и дату выпуска;

- не должен содержать сероводорода, кислоты, аммиака и ароматических углеводов;

- газ должен быть не ниже первого сорта, а так же содержание примесей должно быть не более 1,5% а воды в свободном состояний не более 0,1%.

- использование баллонов с защитным газом, не имеющих сертификатов, запрещается;

- при наличии сертификатов качество защитных газов проверять только в тех случаях, когда в сварных швах обнаруживаются поры, трещины и другие недопустимые дефекты;

ТУ на электроды

Для ручной сварки необходимо применять электроды, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9466-75, ГОСТ 10052-75.

- перед сваркой электроды должны быть прокалены по режиму;

- электроды должны поставляться в коробках или пачках с соответствующими бирками, в которых должны указываться - завод изготовитель, режимы сварки, область применения и др.

-электроды необходимо хранить в закрытых сухих помещениях при 10-25°С.

1.3 Выбор материала на изготовление, его состав, свойства, свариваемость

От правильного выбора металла для сварных конструкций в значительной мере зависят их эксплуатационная надежность и экономичность. В настоящее время сварные конструкции в основном изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей

По условиям эксплуатации изделия целесообразно принять сталь марки 15ХСНД по ГОСТ 19281-89 - данная сталь конструкционная низколегированная. Назначение: Детали аппаратов и сосудов, работающие при температуре от -70?С до +475?С под давлением. В трубопроводах пара и горячей воды - детали, изготовленные из листа - до температуры 450?С, трубы - до температуры 425?С, в котлах-листовые детали, работающие при температуре до 450?С, во всех случаях без ограничения давления. Крепежные детали в котлах и трубопроводах используются до температуры 425?С и давлении до 10 Н/мм?. Сваривается без ограничений. Способы сварки: РД, РАД, АФ, МП, ЭШ и КТ

Таблица 2 - Химический состав стали 15ХСНД, ГОСТ19281-89.

C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	As	N	S	P
0,12-0,18	0,40-0,70	0,40-0,70	0,60-0,90	0,30-0,60	0,20-0,40	? 0,08	? 0,012	? 0,04	? 0,035

Таблица 3- Механические свойства стали 15ХСНД, ГОСТ19281-89.

Предел прочности, ?В, МПа	Предел текучести, ?Т, МПа	Относительное удлинение, ?5, %	Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 при t?
			20
345	490-685	21	29

1.4 Отработка конструкции на технологичность

Под технологичностью понимается выбор таких форм, размеров деталей, узлов изделия материалов, которые обеспечивают высокие эксплуатационные качества изделий при экономном изготовлении.

Технологичность сварных конструкций определяется при разработке конструкции и принципиальной технологии и уточняется в процессе разработки чертежей и технологического процесса по различным его вариантам путем сопоставления их по отдельным показателям.

В общем виде технологичность сварных конструкций оценивается материалоемкостью, трудоемкостью, энергоемкостью, длительностью производственного цикла и себестоимостью.

Для изготовления конструкции материал был подобран исходя из условий эксплуатации и экономичности.

Конструкция имеет простую конфигурацию, что дает возможность применить унифицированное оборудование для её сборки.

Швы являются однотипными, при применении средств механизации, таких как кантователь, можно применить механизированные способы сварки. Сталь обладает хорошей свариваемостью и не требует дополнительных операций для обеспечения качества конструкции.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что изделие по показателям трудо- и материалоемкости является технологичным.

Расчет на технологичность

T = Gн. м. · 100% / G с. к.

Вес наплавленного металла:

GНМ = 16,07 кг

Общий вес сварной конструкции:

GСК = GО + GНМ = 412 кг + 16,07 кг =428,07 кг

Вес тележки сравнительно небольшой, конструкция позволяет при серийном производстве применить установку для сборки. Подъемно-транспортное оборудование - кран-балка, при таком весе позволяет выполнять операции по перемещению заготовок и сварной конструкции в целом - с одного рабочего места на другое и на места складирования.

Оценка технологичности расчетным путем

(2)

где GО - масса сварной конструкции, кг;

GНМ - масса наплавленного металла, кг;

Конструкция основания является технологичной, т.к. m =3,9 и лежит в пределах (0,6 ? 4)%. Сварка опоры - механизированная в среде углекислого газа с применением манипулятора, что так же улучшает технологичность.

2. Технологическая часть

2.1 Технология заготовительных работ

Для получения качественной конструкции необходимо

провести подготовительные операции, состоящие из очистки и проката.

Одной из первых операцией будет очистка, т.к. металл имеет

загрязнение в виде масла, ржавчины и т.д.

Поэтому необходимо произвести очистку на поточной линии с универсальной установкой для очистки и консервации металлопроката.

В процессе плазменно-дуговой поверхность реза может иметь неровности, прилипший шлак и грат, для их удаления необходимо применить зачистку. Зачистка заключается в очистке металла вдоль разрезанных кромок при помощи механических щеток.

Технологический процесс заготовки

Технологический процесс заготовки включает в себя следующие операции (Рисунок 1):

- очистка.

- разметка (наметка)

- механическая резка.

- механическая обработка;

- зачистка.

Рисунок 1. Схема заготовительных операций при изготовлении основания

2.2 Выбор заготовительного оборудования

Очистка

При изготовлении сварных конструкций очистку применяют для удаления с поверхности металла средств консервации, загрязнений, смазочно-охлаждающих жидкостей, ржавчины, окалины, заусенцев и грата.

Таблица 4 - Технические данные аппарата АД - 2

Параметры	АД - 2
Производительность при очистке ржавчины, м?/ч	3 - 6
Давление сжатого воздуха, кгс/см?	6 - 7
Расход воздуха, м?/ч	560
Масса дроби, загружаемой в аппарат, кг	150
Габаритные размеры, мм: Длина Высота Ширина	1545 860 2000
Масса (без дроби), кг	370

Резка

Таблица 5 - Техническая характеристика листовых ножниц с наклонным ножом

Параметр	Н3221
Наибольшая толщина разрезаемого листа ( при ? = 50кгс/мм?), мм	12,5
Наибольшая ширина разрезаемого листа, мм	3200
Расстояние от кромки неподвижного ножа до станины (вылет), мм	500
Ход ножа, мм	-
Число ходов ножа в минуту	40
Угол наклона подвижного ножа	1°40?
Наибольшая длина листа, отрезаемая по заднему упору, мм	-
Мощность электродвигателя, кВт	16,5
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота над уровнем пола	4815 2135 2290
Масса, т	18,5

[11, c. 115]

Таблица 6 - Техническая характеристика отрезного станка с зубчатым диском марки 8Г623

Параметр	8Г623
Наибольшие размеры поперечного сечения разрезаемой заготовки, мм - номер швеллера	110 14
Наибольшая длина отрезаемой заготовки, мм	1500
Наибольший диаметр пильного круга, мм	350
Частота вращения шпинделя, об/мин	9,8 - 52,5
Подача пильного диска, мм	8 - 500
Мощность электродвигатедя, кВт	3
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота над уровнем пола	3375 2050 1680
Масса, т	3,55

[11, c.125]

2.3 Установление вероятности появления дефектов в сварных швах, остаточных деформаций

Качество сварных соединений в значительной мере определяет эксплуатационную надежность и экономичность конструкций. Наличие в сварных соединениях дефектов-отклонений от заданных свойств, формы и сплошности шва, свойств и сплошности околошовной зоны может привести к нарушению герметичности, прочности и других эксплуатационных характеристик изделия, при некоторых обстоятельствах вызвать аварию его в процессе изготовления, монтажа или работы. В реальных условиях производства дефекты возникают достаточно часто. Дефекты появляющиеся в сварных соединениях, различаются по месту расположения: наружным и внутренним, по причинам возникновения. От причин возникновения их можно разделить на две группы. К первой группе относятся дефекты связанные с металлургическими, термическими и гидродинамическими явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварного соединения. Это кристаллизационные и холодные трещины в металле шва и около шовной зоне, поры шлаковые каналы флокены, зона не сплавления, утяжины и др.

Ко второй группе дефектов относятся дефекты формирования швов это не провары, подрезы, наплывы, прожоги, кратеры.

Вероятность появления дефектов относящиеся к первой группе велика возможно появление таких дефектов как кристаллизационные трещины. Трещины возникают в процессе затвердевания металла шва, происходит в условиях воздействия растягивающих напряжений, возникающих в результате неравномерного нагрева и охлаждения свариваемого металла, жесткого закрепления деталей и затрудненного сокращения металла шва.

Применение механизированного способа сварки под флюсом снизит вероятность появление остаточных деформаций и напряжений.

Избавиться от остаточных напряжений можно наиболее простым и доступным методом - проковкой, для чего горячий шов подвергнуть ударной обработке, что также позволит уменьшить напряжение и деформирование изделия. В случае появления продольной деформации, применить термическую правку.

2.4 Мероприятия по снижению деформаций, устранению дефектов

Существует много методов и технологических приемов регулирования и снижения напряжений и деформаций, возникающих при сварке.

В принципиальном отношении они могут быть сведены к трем основным способам:

а) уменьшению объема металла, участвующего в пластической деформации в процессе сварки, и величины пластической деформации, возникающей на стадии нагрева металла;

б) созданию пластических деформаций противоположного знака в тех зонах, которые оказались вовлеченными в пластическую деформацию на стадии нагрева; это может быть обеспечено как в процессе сварки, так и после ее завершения;

в) использованию принципа компенсации возникших пластических деформаций, например симметричному расположению швов, возможности свободной усадки, созданию пластических деформаций в других зонах, чтобы получить равномерную усадку всего элемента, и т.п.

Дефекты в сварных соединениях образуются вследствие нарушения установленной технологии: отклонения от рекомендованных режимов сварки, использования некачественных сварочных материалов или свариваемого металла, неисправности сварочного оборудования, загрязнения свариваемых кромок, неблагоприятных внешних условий.

Дефектами формирования шва могут быть не провары, подрезы, неравномерность ширины шва, наплывы.

Не провары возникают при увеличении расстояния между крайним положением электрода к одной из кромок, чрезмерно большом расстоянии между электродами, недостаточном напряжении сварки.

Подрезы образуются при малой ширине формирующей канавки в ползуне, его интенсивном охлаждении и большой ширине шва.

Неравномерность ширины шва наблюдается при колебаниях напряжения и скорости сварки. В местах сужения могут образоваться дефекты.

Наплывы возникают при ширине формирующей канавки в ползуне, намного превышающей ширину шва, и при недостаточном прогреве металлической ванны у ползуна.

Дефекты швов, расположенные на поверхности или на незначительной глубине, следует удалить, и разделку заварить дуговой сваркой. Внутренние, протяженные дефекты не подлежать ремонту. Швы с такими дефектами удаляют и вновь заваривают.

Горячие трещины являются одним из основных видов брака при сварке. Опасность возникновения полигонизационных трещин уменьшается легированием металла шва элементами, тормозящими развитие полигонизационных границ. Такое действие могут оказывать хром, марганец, ванадий и молибден в карозионно-стойких аустенитных сталях.

Холодные трещины могут возникать в сварных соединениях из средне- и высоколегированных сталей перлитного и мартенситного классов. Для предупреждения возникновения холодных трещин следует ограничивать перегрев свариваемого металла и принимать меры для уменьшения в нем количества неметаллических включений.

Поры появляются в результате выделения газов из кристаллизующего металла.

Для предупреждения образования пор необходимо раскислять металлическую ванну (например, используя электродную проволоку, содержащую раскислители) и предотвращать попадание в ванну водорода и азота.

При сварке основания возможны следующие дефекты:

- дефекты сварного шва - наплывы, подрезы, кратеры, прожоги, поры, шлаковые включения, не провары.

Эти дефекты возможно предотвратить при соблюдении технологических режимов сварки.

В случае появления недопустимых дефектов, они оцениваются и исправляются.

2.5 Технология сборочно-сварочных работ, выбор способов сварки, прихватки

Технологический процесс сборки основания.

Сборка сварных конструкций преследует цель закрепления отдельных элементов (деталей) в таком положении, в котором они должны находиться в готовой конструкции (узле). При сборке должны быть выдержаны припуски на механическую обработку, допуски на геометрические размеры, обусловленные чертежом, и зазоры, определяемые условиями сварки.

Сопрягаемые поверхности и прилегающие к ним зоны собираемых деталей (сборок) шириной не менее 20 мм, а также места примыкания выводных планок перед сборкой тщательно очищаются от ржавчины, масла, грязи, окалины и влаги. Зазоры в стыковых соединениях при сборке должны соответствовать чертежу.

Превышение кромки одного из элементов над другим в стыковых соединениях, если оно не предусмотрено или не оговорено в чертеже, допускается по всей длине шва не более 0,2 толщины элемента для толщин до 4 мм и 0,15 толщины элемента для толщин свыше 4 мм, но не более 1,5 мм. Местные превышения кромок определяются по наименьшей толщине свариваемых деталей.

Контроль превышения кромок выполняется до сварки.

Зазоры между соприкасающимися поверхностями элементов, собранных внахлестку, не должны превышать 0,5 мм при толщине деталей до 3 мм; 1,0 мм для деталей толщиной 4-10 мм; 1,5 мм для деталей толщиной свыше 10 мм. Общая протяженность зазоров не должна превышать 25% длины соединения.

При сборке под сварку допускается подгибка деталей как в холодном, так и подогретом состоянии. Допускаемая величина подгибки или натяга, необходимость подогрева и температура его, а также способы подгибки и подогрева устанавливаются в зависимости от вида изделия, марки свариваемых материалов и их механических свойств и указываются в технологическом процессе. Температура подогрева контролируется термопарами, термокарандашами и другими способами.

Для обеспечения указанных в чертеже зазоров и размеров допускается при сборке пригонка (обработка) детали по месту. Невозможность пригонки по месту или особые требования к ней указываются на чертеже узла.

При сборке стальных конструкций детали соединяют посредством прихваток после того, как они закреплены в сборочном стенде. Прихватки, накладываемые для соединения собираемых деталей, размещаются в местах расположения сварных швов. Размеры прихваток должны быть не более 0,7 будущего шва по сечению (чтобы при последующей сварке прихватки были перекрыты швом) и не менее 4-6 мм для прихватываемых элементов со стенками толщиной 6 мм и более. Длина каждой прихватки должна быть равна 4-5 толщинам прихватываемых элементов, но не менее 30 мм и не более 100 мм, а расстояние между прихватками - в 30-40 раз больше толщины свариваемого металла, но не более 250 мм. В решетчатых конструкциях каждый элемент прихватывается с. двух сторон швами длиной не менее 30- 40 мм с катетом шва не менее 5 мм.

Разрешается наложение прихваток вне мест расположения швов для временного скрепления детали. Эти прихватки после выполнения своего назначения удаляют, а место их размещения зачищают.

Использование в данном дипломном проекте сборочного кондуктора улучшает условия труда сборщиков и качество собираемых узлов и значительно повышает производительность труда.

Сборку основания будем производить поузловым методом.

Технологический процесс основания состоит из следующих технологических операций:

ѕ все детали перед сборкой проверяют на соответствие размерам чертежа;

ѕ сборка узла 1 (детали поз. 1/1, 2/1,3/4);

ѕ сварка узла 1 (детали поз.1/1, 2/1,3/4);

ѕ окончательная сборка основания узла 1 (поз. 4/4);

ѕ окончательная сварка основания узла 1 (поз. 4/4);

ѕ зачистка сварных швов;

ѕ контроль качества.

Рисунок 2. Схема сборки

Выбор способов сварки

Для сварки основания необходимо выполнить стыковые швы.

Наиболее распространенным способом сварки металлоконструкции является дуговые, сварка покрытыми электродами, механизированные и автоматические. Дуговые способы обладают различными механическими характеристиками и экономическими показателями, и поэтому выполняются с различной эффективностью. Ручная сварка покрытыми электродами, несмотря на высокую эффективность, обладает рядом недостатков, что при серийном производстве ее применение отрицательно влияет на показатели производства сварных конструкции. Поэтому необходимо более высокопроизводительные способы сварки.

При изготовлении сварных конструкции отдается предпочтение механизированной сварке в защитных газах. Она обладает достоинствами: процесс сварки производится с высокой концентрацией энергии дуги, что увеличивает глубину проплавления, возможность повышенных скоростей сварки создаёт небольшую зону структурных превращений и вызывает меньше деформаций конструкции. Швы можно выполнять без перерыва, сокращается количество остановок, отпадает необходимость дополнительной заварки кратеров, что с меньшими трудозатратами позволяет получить соединения с более высокой производительностью и меньшим расходом проволоки. Из-за отсутствия на поверхности жидкой ванны расплавленного шлака, техника формирования сварного шва оказывается проще, чем при сварке покрытыми электродами. Автоматические способы сварки плавящимися электродами более производительны и обеспечивают лучшее качество шва, но эти преимущества возможны при выполнении швов большой протяженности.

При сварке основания применяются длинные швы. Исходя из вышеизложенного, целесообразно будет применять механизированный способ сварки в смеси защитных газов.

Технологический процесс сварки стали 15ХСНД ГОСТ 19281-89 в среде углекислого газа (80%) + кислород (20%) не вызывает затруднений. Полуавтоматическую сварку выполнять сварочной проволокой марки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.

2.6 Выбор сварочных материалов

Основным требованием при сварке является обеспечение равнопрочности сварного соединения основному металлу, отсутствие дефектов, требуемой формы шва, производительность и экономичность.

Для сварки низколегированной стали следует применять защитные газы удовлетворяющие основным требованиям: обеспечение устойчивости процесса сварки; отсутствие кристаллизационных трещин и пор в шве; обеспечение требуемых механических свойств металла шва и сварного соединения в целом; хорошее формирование шва. Применение смеси газов позволяет: улучшить качество сварного шва (шов получается более плотным), уменьшить разбрызгивание, повысить производительность.

Таблица 7 - Состав двуокиси углерода по ГОСТ 8050-85.

Показатель	Сорт
	высший	первый
Объёмная доля (СО2) %, не менее	99,8	99,5
Массовая концентрация минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более	0,1	0,1
Массовая концентрация водяных паров при t 20С и Р 101,3 кПа, г/см3	0,037	0,184

Таблица 8 - Показатели качества технического кислорода по ГОСТ 5583-78.

Объёмная доля %,	Норма
Кислород, не менее	99,5
Водяной пар, не более	0,009
Двуокись углерода	Не рекомендуется

При сварке низколегированных сталей рекомендуется применять низколегированные сварочные проволоки. Наиболее распространенной из них является проволока Св-08Г2С.

Таблица 9 - Химический состав проволоки Св08Г2С, % ГОСТ 2246-70

Углерод	Марганец	Кремний	Хром	Никель	Сера	Фосфор
					Не более
?0,11	1,8 - 2,1	0,7 - 0,95	?0,2	?0,25	0,03	0,03

[3, Т2, с.11]

Таблица 10 - Механические свойства металла наплавленного сварочной проволокой Св08Г2С

Предел прочности металла, ?В МПа	Предел текучести, ?Т МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, Дж/см2
540	400	20	10,5

[3, Т2, с.11]

Прихватка выполняется электродами типа Э-46. Марка УОНИ 13/45А ГОСТ 9466-75.

Таблица 11 -Химический состав наплавленного металла электродом УОНИ 13/45А,%

С	Mn	Si	S	P
Не более 0,11	0,35-0,65	Не более
		0,18-0,35	0,030	0,030

[3, Т2, с.55]

Таблица 12-Механические свойства металла шва (не менее) выполненные электродом марки УОНИ 13/45А

Температура испытаний, °С	Временное сопротивление разрыву, ?В МПа	Предел текучести, ?Т МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, Дж/см2
20	430	305	26	160

[3, Т2, с.54]

2.7 Выбор (расчет) режимов сварки прихватки

Для сварки стыкового шва С15, толщина металла (по чертежу) 30 мм, принять диаметр

dэл= 1,6 мм

Определяем вылет электрода

lэ= 10·dэл [8, c. 4] (3)

где, lэ - вылет электрода, мм.

dэл - диаметр электродной проволоки, мм.

Lэ= 10·1,6 =16мм.

Определяем силу сварочного тока, А

Iсв= j·Fэл [8, с. 4] (4)

где, Iсв - сила сварочного тока, А

j - плотность сварочного тока, А/мм²

Fэ - площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм²

j = от 100 до 200 А/м², принимаем j = 150 А/м²

Определяем площадь поперечного сечения, мм

FЭ = ?·D2 /4 [8, с.4] (5)

где, D2 - диаметр электродной проволоки, мм².

FЭ = 3,14·1,62/4 = 2,011 мм²

Iсв = 150·2,011 = 300 А

Принять I св = 300 А

Определяем скорость подачи электродной проволоки м/час

[8, с. 4] (6)

где, Vпп - скорость подачи электродной проволоки, м/час

I св - сила сварочного тока, А

?Р - коэффициент расплавления электродной проволоки, г/А·с

dэл - диаметр электродной проволоки, мм

?э - плотность металла, г/мм²

[8, с. 6] (7)

= (8,3 · 0,22 · 260/1,6) · = 1,243 г/А·с

?эл = 0,0078 Г/мм [8, с.6] (8)

Vпп=4 ?pIсв/?·d?эл·?эл = 4·0,001243·300/3,14·1,6·0,0078 = 85,02 м/ч

Принимаем Vпп=85 м/ч

Скорость сварки по формуле

Vсв = ?н · Iсв / Fн · ?н [8, с.6] (9)

где

Vсв - скорость сварки, мм / с

?н - коэффициент наплавки, Г/А·с

Iсв - сварочный ток, А

Fн - площадь поперечного сечения шва, мм?

?н - плотность металла, Г/мм?

0,9 - коэффициент, учитывающий потери металла на угар и разбрызгивание.

Коэффициент наплавки в г/А·с определяется по формуле

?н = ??(1-?/100) [8, с.6] (10)

где ? - потери электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, % (? = 7-15%, принимается ? = 10%).

Потери электродного металла возрастает с увеличением напряжения на дуге.

?н = ??(1-?/100)=0,002967(1-10/100)=0,001118·10-3 г/А·с

Vсв = ?н · Iсв / Fн · ?н = 0,001118·300·3,6/64·0,0078 = 24,109 м/ч

Принимаем VСв = 24 м/ч;

Напряжение на дуге Uд= 28 В

Выбор режимов сварки для швов С15, Т1, Т6, У6. (из таблиц)

Таблица 13 - Сводная таблица режимов механизированной сварки в смеси углекислого газа и кислорода ГОСТ 14771-76

Шов	Эскиз шва	dп, мм	JСВ, А	?СВ, м/ч	UД, В	Расход СО2+О2, кг	Число проходов
Т1- ?10 L= 2,3 м		1,6	300	24	28	0,141	2
С15 L= 0,15 м		1,6	320	24	28	0,038	6
Т6-?6 L= 0,3 м		1,6	300	24	28	0,008	2
У6 L=2,3м		1,6	320	24	28	0,312	10

Выбор режима для ручной дуговой сварки - прихватки

Таблица 14 - Ориентировочные режимы для ручной дуговой прихватки.

Шов	dЭ, мм	JСВ, А
С15	4	130-150
Т1	4	130-150
Т6	4	130-150
У6	4	130-150

[9, с. 103]

2.8 Выбор оборудования для сборки, сварки

Сборка основания производится на специальном сборочном приспособлении, оснащенных упорами и винтовыми прижимами, которые обеспечивают точность сопряжения деталей (поз. 1/1, 2/1,3/4).

Сварочное оборудование предназначено для сварки и выполнения прихваток при сборке. Комплект оборудования для механизированной сварки в смеси углекислого газа и кислорода состоит из основного и вспомогательного оборудования. К основному сварочному оборудованию относится - источник сварочного тока, сварочная горелка, механизм для подачи проволоки в зону дуги, болон с углекислым газом, болон с кислородом аппаратура (подогреватель, осушитель, редуктор, расходомер, смеситель).

Для данной конструкции и согласно подобранным режимам сварки выбираем подающий механизм ПМ-4.33

Таблица 15 - Техническая характеристика подающего механизма ПМ-4.33

Напряжение питающей сети, В	3х 380
Диаметр электрода, электродной проволоки, мм - стальная - порошковая	0.6-1.6 0.9-2.4
Скорость подачи электродной проволоки, м/сек.	1-17
Масса, кг, не более	14
Габаритные размеры, мм, не более	580x202x423

[4, с. 103]

Таблица 16. Техническая характеристика инвертора ДС 400.33

Напряжение питающей сети, В	3x 380
Частота питающей сети, Гц	50
Номинальный сварочный ток, А (ПВ, ПН, %)	315(20)
Пределы регулирования сварочного тока, А	50-300
Напряжение холостого хода, В, не более	65-75
Номинальное рабочее напряжение, В	33
Масса, кг, не более	60
Габаритные размеры, мм, Длина, ширина, высота, не более	360x 360x930

Для прихватки ручной дуговой сваркой применим сварочный инвертор РЕСАНТА 250.

Таблица 17

Техническая характеристика инвертора РЕСАНТА 250

Напряжение питающей сети, В	220
Номинальный сварочный ток, А	10
Пределы регулирования сварочного тока, А	10-250
Диаметр Электр/провал.	До 6мм
Масса, кг, не более	6.7

сварка прихватка дефект себестоимость

Подъёмно-транспортное оборудование в сварочном производстве применяется для погрузки, транспортировки, установки и кантовки деталей, узлов и сварных конструкций на всех стадиях технологического процесса. Это оборудование является необходимым средством для осуществления комплексной механизации сварочного производства и повышения производительности труда.

Для внутрицехового транспорта принять кран-балку, предназначенный для подъёма, транспортировки и кантовки сварных изделий по всему цеху.

Таблица 18

Технические характеристики кран-балки. КП-15,0

№	Наименование	Параметры
1	Грузоподъемность, т.	1,0
2	Длина пролета, м	15
3	Длина крана, м	16,2
4	Длина консоли, м	0,6-1,5
5	Строительная высота Н1, мм	250
6	В, мм	1710
7	b, мм	1340
8	Номер двутавра ГОСТ19425	25
9	Вес, т	1,88

[9, с. 195]

Сварку выполняют на манипуляторе.

3. Организационная часть

3.1 Мероприятия по организации контроля качества продукции

Определение качества продукции и установление брака представляет собой задачу технического контроля. В сборочно-сварочных цехах применяют различные по характеру и назначению виды технического контроля. Для обеспечения получения конструкции заданного качества необходимо проводить контроль на всех этапах изготовления сварной конструкции. Входной контроль предусматривает проверку состояния материала основного и сварочного, оборудования, оснастки, документации, квалификации исполнителя. Данный контроль позволит избежать появление брака при выполнении сборочно-сварочных работ.

Пооперационный контроль позволит своевременно выявить какие-либо отклонения в ходе выполнения каждой операции и принять меры по их устранению. Операционный - периодический, в процессе работы, на 100% после выполнения каждой операции, в особенности сборочных операций перед сваркой. Такой контроль предусматривает проверку заготовок, состояние сварочных материалов, оснастки, оборудования, размеров сборочного узла, величины смещения свариваемых кромок, величину и качество прихваток, наличие выводных планок.. Контроль ведется внешним осмотром с замером геометрических размеров мерительным инструментом. В процессе выполнения сварочных работ осуществлять контроль за соблюдением режимов сварки, последовательности наложения швов.

Приемосдаточный контроль направлен на проверку качества готовой продукции. Способы и объёмы контроля и средства контроля указываются в техпроцессах, в конце каждой операции.

Контроль готовой продукции предусматривает выявление дефектов и разработку мер по их устранению. Основным способом контроля сварных швов и готовых изделий является внешний осмотр и обмер.

Для выявления наружных дефектов необходимо назначить визуальный контроль в объеме 100% всех сварных швов, с замерами катета шва шаблоном.

Для выявления внутренних дефектов необходимо производить ультразвуковой контроль. Ультразвуковой метод контроля производить выборочно в местах с пересечением швов и в местах с дефектами, выявленными при визуальном контроле.

Перед контролем все швы и прилегающие к ним участки на расстояние 20 мм в каждую сторону должны быть тщательно очищены от шлака и брызг металла.

Ультразвуковой контроль основан на различном отражении направленного пучка высокочастотных звуковых колебаний от металла (сварного шва) и имеющихся в шве дефектов. Для получения ультразвуковых волн используют пьезоэлектрические пластинки из кварца, титана или бария, которые вставляют в держатели-щупы.

Отраженные колебания улавливаются искателем, преобразуются в электрические импульсы, подаются на искатель и воспроизводятся индикатором. Для обеспечения акустического контакта поверхность изделия в месте контроля обильно покрывают пастой.

Для проведения контроля необходимо применить дефектоскоп УД2-12.

Таблица 19 - Техническая характеристика дефектоскопа УД2-12

Наименование параметров и характеристик	Данные по техническим условиям
Абсолютная чувствительность дефектоскопа с ПЭППШ-1,25-К12-002	96
Мощность, потребляемая дефектоскопом от сети переменного тока VA, не более	18
Предел допускаемой основной погрешности измерения отношения амплитуд сигналов на входе приемника дефектоскопа по цифровому индикатору на частотах 1,25; 1,8; 2,5; 5.0; MHz, dB где N- номинальное значение измеряемой величины.	±(0,2+0,003N)
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения дефектоскопом временного интервала, µS, не более, где Т-интервал времени	±(0,01Т+2)
Максимальная чувствительность приемника на номинальных частотах, Гц. Отклонение максимальной чувствительности приемника на постоянных частотах dB, не более	150±2
Глубина плавной регулировки усиления дефектоскопа, dB не менее	46

Для визуально - измерительного контроля необходимо применить комплект для внешнего осмотра. В который входит лупа, шаблоны для измерения катета шва, для измерения ширины и высоты шва, измерительная линейка и фонарь.

3.2 Нормирование расхода сварочных материалов, работ

Нормирование сборочных работ

Сборка ведется в три этапа, чередуясь с операциями сварки.

После сборки первого узла предусмотрена операция правки.

Расчет нормы времени ведется по укрупненному нормативу на сборку металлоконструкций.

Расчёт нормы времени производится по формуле.

НВсб=Тш*К1*К2*К3

где, Тш - сумма штучного времени на сборочные операции с учётом подготовительно - заключительного времени и времени выполнения прихваток, ч.

К1 - коэффициент учитывающий массу отдельных деталей и узлов

К2 - коэффициент учитывающий сборку узлов в кондукторе

К3 - коэффициент учитывающий правку конструкции в 2 плоскостях

Тш = Тш1+ Тш2+ Тш3

где: - сумма времени сборку узлов по нормативам.

- поправочные коэффициенты учитывающие условия работы.

- коэффициент, учитывающий класс точности

- коэффициент, учитывающий сборку узлов в механизированном приспособлении

- 1,2 [5, c.12]

- 0,8 [5, c.13]

Норма времени на сборку основания из деталей поз.1/1, 2/1, 3/4, 4/4;

Содержание работы

- подать детали к месту сборки;

- проверить внешним осмотром;

- установить детали на место сборки;

- прижать винтовыми прижимами;

- подогнать сопряжения и прихватить РДС;

- зачистить после прихватки;

- сдать ОТК

Т1 = 1,05 ч [5, с.67, Карта 18]

НВ = 1,05·1,2·0,8=1,01 ч

Количество деталей n=10

Расчет нормы времени на механизированную сварку в защитных газах

[6,с.11] (13)

- коэффициент, учитывающий удобство сварки

- коэффициент, учитывающий короткометражность швов

- коэффициент зависимости времени от диаметра электродной проволоки.

- длина швов, м. - по чертежу

- суммарное штучное время на сварку швов, мин.

Расчет нормы времени на сварку Основания. При сварке в защитном газе выполняются:

Т1 -?10 L=2,3 м ТТ1..1 п.м.= 7,8 мин. [6,с.82, Карта 26]

ТТ1= 7,8·2,3 = 17,94 мин.

С15 L= 0,15 м ТС15..1 п.м.= 27,1 мин. [6,с.21, Карта 2]

ТС15= 27,1·0,15 = 4,07 мин.

Т6-?6 L=0,3 м ТТ6..1 п.м.=11,4 мин. [6,с.80, Карта 26]

ТТ6 =11,4·0,3=3,42 мин.

У6 L= 2,3 м ТУ6..1 п.м.=41,5 мин. [6,с.78, Карта 25]

ТУ6 =41,5·2,3 = 95,45 мин.

Нвр=( ТТ1+ТС15+ТТ6+ТУ6)Ку· Кпр· Кш =

(17,94+4,07+3,42+95,45)·1,05·1,0·1,0=126,92 мин. = 2,11 ч.

Ку=1,0 [6,с.172, Карта 81]

Кпр=1,0 [6,с.172, Карта 81]

Кш=1,05 [6,с.173, Карта 81]

Расход сварочных материалов

Норма расхода защитного газа на изделие Нг (л) определяется по формуле

Нг = (Qг ? lш + Qдоп)·? [4, с.8] (14)

где

Qг - удельная норма расхода газа на 1м шва типоразмера, л (табл. 3)

lш - длина шва, м (определяется по чертежу)

Qдоп - дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции: продувки газовых коммуникаций перед началом сварки, настройку режимов сварки.

? - плотность газа, ?=0,002 [4, с 8]

Qг = 38,4 л/п.м [4, с 8, таблица 3]

Qд = 0,8 л/ п.м [4, с 8, таблица 3]

L ш.общ = LТ1+LС15+LТ6+ LУ6 = 2,3+0,15+0,3+2,3 = 5,05 м

Нг =(38,4·5,05+0,8)·0,002=0,38 кг

Расчет расхода сварочной проволоки

[3, Т3, с.467] (15)

- масса наплавленного металла

- коэффициент, учитывающий неизбежные потери электродной проволоки

= 1,1 [3, Т3, с.467]

[4, с.229] (16)

где: FН - площадь наплавленного металла

- длина шва, см

G1 - масса шва Т1 К10 Lш =2,3 м FН= 0,6 см²

G2 - масса шва С15 Lш = 0.15 м FН= 2,79 см²

G3 - масса шва Т6 К6 Lш =0,3 м FН= 0,97 см²

G4 - масса шва С6 Lш =2,3 м FН= 4,4 см²

G1 = 0,6·230·7,8/1000 = 1,08 кг

G2 = 2,79·15·7,8/1000 = 0,32 кг

G3 = 0,97·30·7,8/1000 = 0,22 кг

G4 = 4,4·230·7,8/1000 = 7,89 кг

GH = G1 + G2 + G3 + G4=

= 1,08+0.32+0.22+7,89= 9,51 кг

GЭл.пр. = GН ·КП = 9,51·1,1 = 10,46 кг

3.3 Вопросы охраны труда и противопожарные мероприятия при выполнении работ

Согласно Федеральному закону "Об основах охраны труда в Российской Федерации" ответственность за состояние условий и охраны труда в организации возлагается на работодателя. В соответствии с указанным Законом работодатель обязан обеспечить:

- безопасность при эксплуатации производственных зданий, сооружений и оборудования;

- безопасность технологических процессов;

- эффективное применение средств коллективной и индивидуальной защиты;

- выполнение требований законодательных и иных нормативных правовых актов по охране труда на каждом рабочем месте;

- организацию надлежащего санитарно-бытового и лечебно-профилактического обслуживания работников;

- режим труда и отдыха работников, установленный законодательством;

- выдачу специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, смывающих и обезвреживающих средств в соответствии с установленными нормами работникам, занятым на производстве с вредными и опасными условиями труда, а также на работах, связанных с загрязнением;

- эффективный контроль уровня воздействия вредных и опасных производственных факторов на здоровье работников;

- возмещение вреда, причиненного работникам в результате увечья и профессионального заболевания, либо иного вреда, причиненного их здоровью при исполнении ими трудовых обязанностей;

- обучение и инструктаж работников, а также проверку знания ими норм, правил и инструкций по охране труда;

Общие правила и требования по технике безопасности и санитарно-техническим условиям при проектировании и эксплуатации сварочного оборудования приведены в ГОСТ 120001, ГОСТ 855, ГОСТ 12005. В сварочном производстве обслуживающий персонал может подвергаться ряду вредных воздействий: электрического тока, сварочной дуги, высоких температур, газов, шума, электромагнитных полей, ультрафиолетовых и инфракрасных излучений.

При сварк...