Технологія та устаткування зварювання плавленням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова работа

Технологія та устаткування зварювання плавленням



Вихідні дані

Зварний виріб:

неповоротний стик двотаврової балки

матеріал:

Відповідно до бланка завдання на курсову роботу виріб виготовлений з Ст3сп

Тип виробництва:

подібні балки я зустрічала тільки на Подолько-Воскресенського мосту, з цього - припустимо що наш двутавр для мостових споруд і буде використовуватися, (серійне виробництво).



Вступ

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

Завданням даної курсової роботи є розробка технології зварювання даного в завданні вироби, тобто для розробки правильної і коректної технології потрібно виконати наступні пункти завдання:

Провести конструкторсько - технологічний аналіз вироби при цьому приділяючи особливу увагу розташуванню і доступності швів. Грамотно розрахувати свариваемость основного металу, щоб правильно вибрати спосіб зварювання. Вибрати два способи зварювання, враховуючи тип виробництва. Вибрати зварювальні матеріали, з огляду на специфіку матеріалу і їх дефіцитність. Вибрати тип підготовки крайок з ГОСТів, враховуючи особливості конструкції. Зробити розрахунок режимів зварювання. Обумовити техніку зварювання, для того щоб зварювальники мали уявлення про те як буде виконуватися тех. процес. Вибрати зварювальне обладнання, враховуючи його вартість і дефіцитність. Провести розрахунок технологічної собівартості зварювання по всім обраним технологіям.



1. Опис виробу

стик зварювання технологічний балка

Балка двутавр - широко поширене і часто використовується при виборі металопрокату. Основне призначення балки - посилення надійності будівельної конструкції. Еластичні властивості балки дозволяють конструкції отримати своєрідний запас гнучкості, а також низький коефіцієнт стисливості. Саме тому сталева балка забезпечує високий опір навантаженням всієї конструкції в цілому при значних механічних впливах.

Двотавр, виконуючи функцію остова або скелета, підвищує жорсткість споруди, збільшує надійність і довговічність, термін його експлуатації.

Металева балка - являє собою металевий виріб Н-образного перетину, застосовується в великопанельному, промисловому і цивільному будівництві для перекриттів, колонних металоконструкцій, мостових споруд, опор і підвісних шляхів.

Найчастіше застосовують балки наступних типів:

балка двотаврова ГОСТ (балка двотавр);

зварна балка;

балка сталева;

балка таврового ГОСТ;

металева балка;

балка двотаврова зварна.

2. Умови використання, відповідальність

Балки двтуврові застосовуються при будівництві перекриттів в великопанельному, промисловому і цивільному будівництві, в колонних металоконструкціях, мостових спорудах, опорах і підвісних шляхах. Ця конструкція працює на вигин. Маса приблизно становить близько 2 тонн

Балки розрізняють по товщині стінки і полиці, по розташуванню граней полиць (з паралельними гранями, з ухилом внутрішніх граней), за призначенням, за способом виробництва, за технічними характеристиками, наприклад:

Б - нормальні (25Б1 тощо);

Ш - широкополочні (30Ш1 і т.д.);

К - колонні (30К2 і т.д.).

балка двотаврова сталева спеціальна;

балка двотаврова з вуглецевої та низьколегованої сталі;

балка сталева гарячекатана.

Отже, балка є крупно - габаритне виріб, що слід враховувати при організації зварних робіт. Умови експлуатації: робота при температурах від -10 до 20-25єС, в умовах помірного клімату.

двутавр має сім зварні з'єднання.

4 - кутові

3 - стикові

Зварні з'єднання:

Балка має три зварних шва. Всі з'єднання є тавровими. Ми будемо розглядати тільки шов №3. Протяжність шва №3 - 578 мм. Доступність всіх швів без обмежень, за умови можливості кантування вироби. Конфігурація з'єднань є прямолінійною. Товщина матеріалу: 3 - 6/7 мм.

Організація зварювальних робіт:

Загальна схема зварювання та складання задана конструкцією валу. Пропонується проводити зварювання всіх з'єднань в заводських умовах.



3. Оцінка зварюваності основного металу

З Марочник сталей знаходимо механічні властивості і хімічний склад Ст 3 сп ГОСТ380-71.

Хімічний склад В Ст3

Хім. елемент	Вуглець C	Марганець Mn	Кремній Si	Мідь Cu	Нікель Ni	Фосфор P	Хром Cr	Сірка S	миш'як As
В Ст3 ГОСТ 380-71	0,14.. 0,23	0,4.. 0,65	0,12.. 0,3	0,3	0,03	0,04	0,3	0,05	0,08

Механічні властивості Ст3

Сортамент	Розмір	t випробування,°C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2
гарячекатана заготовка	140Х120 мм	20	220	445	33	59	154
Лист і фасонний прокат в гарячекатаному стані	до 30 мм	20	205-340	420-520	28-37	56-68

Розрахуємо схильність до утворення гарячих тріщин:

Одне з параметричних рівнянь (по Атамуре) стосовно до низьколегованих зварних швах має вигляд

HCS = C (0.04Si+Si+P+Ni/100) / (3Mn+Cr) =

0.22 (0.04 * 0.3+0.05+0.04+0.03/100) / (3 * 0,65+0.3) = 0.00606



Так як HCS<4, метал не схильний до утворення гарячих тріщин.

Розрахуємо схильність до утворення холодних тріщин:

Cекв = C + Mn / 9+Сr/9+Ni/18 =

0.22 + 0,65 / 9+0.3/9+0.03/18= 0,3382

Так як Cекв <0.4… 0.45 метал трохи схильний до утворення холодних тріщин.

Можна зробити логічний висновок, що метал має гарну зварюваність.

4. Вибір способу зварювання

Вибір типового способу зварювання даного вироби з низьковуглецевої сталі «Ст3сп» (ГОСТ 380-71) виробляємо, грунтуючись на складі, структурі, фізичні і хімічні властивості зварюваного матеріалу - за алгоритмом «група матеріалу - спосіб зварювання», а також в залежності від товщини металу і необхідній кількості проходів.

Характеристика швів

З'єднання	Вид	Товщина	Довжина,	К-ть	Конфіг.	Доступність
	з'єднання	металу, мм	м	з'єднань	з'єднання
1	Стикове	18	5.652	1	прямолінійне	Без обмежень



Фактори Способи	Е	УП	ІП	АФ	Ш	Г	ИН	П	ЕЛ	Л
Матеріал	+	++	+	++	++	+	(+)	(+)	(+)	(+)
Товщина -18 мм	(+)	(+)	+	++	+	-	+	+	+	+
Положення шва	++	++	++	-	-	++	+	+	+	+
По протяжності шва	+	++	++	++	++	+	++	+	+	+

« -» - не рекомендується,

«+» - рекомендується обмежено,

«(+)» - рекомендується,

«++» - рекомендується переважно.

По таблиці, для зварювання низьковуглецевої сталі, кращими є такі способи:

1. Механізована і автоматична дугова зварка в середовищі захисних газів (СО2 і N2), що плавиться (АП);

2. Автоматичне дугове зварювання під флюсом (АФ);

Використовуючи діаграму і з огляду на способи зварювання зазначені вище для товщі S = 18 мм підходять

1) АП за один прохід;

2) АФ за один прохід. Зварений шов легко доступний, тому можна використовуємо зварювання під флюсом і в вуглекислому газі

Виходячи з товщини деталі - мусимо провести розробку кромок.

Із таблиці 4.3 виходить, що для одностороннього (балка не кантується) стикового шва, товщиною від 4 до 20 мм, підходять кромки із ступеневим скосом.



hp =С-0,5b=3.5-0=3.5 мм

d_e=(0.29…1.1) h_p=1,1*3,5=3,85. => d_e=4mm.

Швидкість зварювання:

==8,58 mm/c.

При використанні флюсу АН-348А швидкість зварювання рекомендується в діапазонах:

.

381,967 (A) (не перевишує 1100А - норма флюсу)

Швидкість подачі електродної дріт.

- на змінному струмі

Вибір зварювальних матеріалів.

Вибір зварювального флюсу:

Для зварювання Ст3сп рекомендується використовувати активний високо-марганцевий зварювальний флюс.

Вуглецеві і низьколеговані сталі

Поєднання марок сталей в звареному стані А + Б	Марка Дроту	Флюс
А	Б
1	2	3	4
Ст3кп Ст3пс Ст3сп Ст3Гпс	09Г2С 16ГС 10Г2	Св-08А ГОСТ 2246	АН-348А ГОСТ 9087 АНЦ-1 ТУ 108.1-424

Такий зварювальний флюс АН - 348-А, призначений для механізованого та автоматизованого зварювання і наплавлення широкої номенклатури вуглецевих і низьколегованих сталей.

Зварювально-технологічні властивості: стійкість дуги - хороша; розривна довжина дуги до 13 мм; Формування шва - задовільна; схильність металу шва до утворення пір і тріщин - задовільна; відрив шлакової кірки - задовільний.

Хімічний склад зварювального флюсу

SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	Fe2O3	S	P	CaF2
40,0-44,0	31,0-38,0	<12,0	<7,0	<13,0	0,5-2,2	<0,11	<0,12	3,0-6,0

Дані для застосування флюс АН 348А Постійний або змінний струм до 1100А, Vсв до 120 м / год; U джерела живлення не обмежена; сушка при Т = 400 0С, 2 ч.

Для зварювання Ст3сп рекомендується використовувати зварювальний дріт для АФ близьку по хім. складом до основного металу і містить меншу кількість вуглецю. Такий дротом є СВ -08. ДРІТ СТАЛЬНАЯ ЗВАРЮВАЛЬНА (ГОСТ 2246-70).

Поверхня дроту повинна бути чистою і гладкою, без тріщин, розшарувань, полон, заходів, забоїн, окалини, іржі, масла і ін. Забруднень. Допускаються окремі ризики, подряпини, місцева рябизна, вм'ятини глибиною не більше граничного відхилення по діаметру.

Марка сталі	Массовая доля химических элементов, в пределах или не более%
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	S	P	Mo	As	Al	N
Св-08А	0,10	0,35 -0,60	0,03	0,12	0,25	0,20	0,030	0,030	-	-	0,01	0

5. Вибір зварювального устаткування

Для зварювання під флюсом необхідно вибрати джерело з полого падаючої характеристикою. Так як тип виробництва серійний, то джерело можна вибрати з числа універсальних, загального призначення. У зв'язку зі зварюванням у заводських умовах і транспортабельністю вироби не потрібно пересувний або переносний джерело можна використовувати джерело з високим завантаженням (ПН = 100%). Очевидно, при виконанні швів не потрібно зосередження більше 7-9 постів. Тому більш економічно вибрати однопостового джерело.

Вибір роду струму залежить від способу зварювання. У нашому випадку при зварюванні під флюсом допускається пряма полярність постійний струм При зварюванні на постійному струмі прямої полярності глибина проплавлення на 40-50%, а на змінному - на 15-20% менше, ніж при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності.

Отже, ми можемо вибрати тільки джерела постійного струму - випрямляч або перетворювач. Перевагу віддаємо випрямителю, який має кращі техніко-економічні показники, ніж перетворювач.

Для вибору конкретної марки випрямляча необхідно знати силу зварювального струму. Згідно з розрахунком, сила зварювального струму при зварюванні під флюсом Iсв = 382А. Отже, можна вибрати джерело з номінальним струмом 1250А. За переліком електрозварювального устаткування знаходимо найближчий по номінальному струмі зварювальні випрямлячі ВДУ - 1202.

ВДУ-1202

Випрямляч зварювальний універсальний призначений для автоматичного і напівавтоматичного зварювання в середовищі захисних газів і під флюсом, а також ручного дугового зварювання штучними електродами всіх типів. Плавне регулювання напруга і струму зварювання здійснюється за допомогою електронного блоку управління.

Випрямляч має відмінні зварювальні властивості: стабільне горіння дуги, мале розбризкування металу. Може застосовуватися як многопостовой джерело живлення при комплектації баластними реостатами або чёпперамі.

1. Надійне запалення і стійке горіння дуги.

2. Наявність термозахисту від перевантаження.

3. Можливість як місцевого, так і дистанційного регулювання зварювальних параметрів.

4. Має двома видами жорстких зовнішніх вольтамперних характеристик для зварювання та наплавлення під шаром флюсу.

5. Висока надійність обмотувальних вузлів - Клас ізоляції Н по ГОСТ

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В, 50Гц	3х380
Номинальный сварочный ток, А	1250
Диапазон регулирования сварочного тока, А	250-1250
Пределы регулирования рабочего напряжения, В.	24-56
Потребляемая мощность, кВА, не более	102
Первичный ток при номинальной нагрузке, А, не более	155
Напряжение холостого хода, В	85
Продолжительность нагрузки (ПН), %	100
Габаритные размеры ДхШхВ, мм	1160х690х1025
Масса, кг	650,0



ВДУ-1202

Виходячи з умов зварювання, визначаємо вимоги до технічних характеристик автомата, а потім вказуємо конкретну марку автомата.

При серійному виробництві можна вибрати універсальний автомат, хоча не виключається вибір і спеціального, якщо останній випускається.

Не обов'язковий вибір автомата з програмованим режимом зварювання, тому що шов виконується безперервними швами постійного перетину.

Для зварювання застосовується суцільна дріт марки Св - 08.

можна вибрати автомат з однією парою роликів. Всім перерахованим вимогам задовольняють дані автомат АДФ - 1250.

АДФ-1250 зварювальний трактор застосовується в складі автомата для дугового зварювання електродом, що плавиться АДФ-1250 і призначений для зварювання і наплавлення виробів з маловуглецевих сталей під флюсом. Трактор являє собою самохідний пристрій, в якому подача зварювального дроту, переміщення і захист дуги відбувається автоматично за певною програмою. Трактор виробляє зварювання з'єднань встик з обробленням і без оброблення крайок, кутових швів похилим електродом, а так само напусткових швів.

В процесі роботи трактор пересувається по виробу або по укладеній на нім направляючій лінійці. Зварювальний трактор комплектується джерелом ВДУ-1250.

Зварювальний трактор має:

1. Плавне регулювання швидкості подачі електродного дроту (зварювального струму);

2. Плавне регулювання швидкості переміщення візка (швидкості зварювання);

3. Дистанційне включення і плавне регулювання зварювального напруги;

4. Регулювання положення зварювальної головки:

- Навколо вертикальної осі несучої колонки на кут 90 з фіксацією положення;

- Навколо своєї поздовжньої осі на кут 45 з фіксацією положення;

- По вертикалі і горизонталі на 50 мм від середнього положення за допомогою двох гвинтових супортів;

5. Переміщення зварювальної головки в зборі з блоком управління, бункером і касетою уздовж несучої колонки з фіксацією положення;

6. Можливість зчеплення і розчеплення коліс з приводом за допомогою зубчастої муфти;

7. Змінні провідні ролики і вкладиші в струмопроводі;

8. Конструкція бункера, що дозволяє візуально контролювати рівень флюсу в бункері;

9. Систему відсмоктування залишків флюсу в бункер після зварювання.

Питание сети	380 В, 50 Гц, 3 фазы
Номинальный сварочный ток при ПВ=100%, А	1250	Угол поворота сварочной головки перпендикулярно оси сварочного шва, град	± 90°
Пределы регулирования сварочного тока, А	200…1250	Угол горизонтального поворота сварочной головки относительно вертикальной оси автомата, град	± 90°
Диаметр проволоки, мм	2,0…5,0	Вертикальная регулировка сварочной головки, мм	100
Скорость подачи проволоки, м/ч	60…360	Горизонтальная регулировка сварочной головки, мм	100
Скорость сварки, м/ч	15…100	Межосевое расстояние колес, мм	375
Угол вертикального поворота сварочной головки вдоль продольной оси автомата, град	от + 45° до - 30°	Колесная колея, мм	290
Вместимость кассеты для проволоки, кг	30
Ёмкость бункера для флюса, дм3	10
Мощность, потребляемая сварочным автомата, кВА, не более	0,4
Габаритные размеры трактора, мм	1320х630х980
Масса трактора, кг	145

6. Розрахунок технологічної собівартості зварювання по всіх вибраних технологіям

Розрахуємо технологічну зварювання під флюсом:

Ст = Зс.м + Зт.е + Зс.о + Зз.п,

Зс.м - витрати на зварювальні матеріали;

Зт.е - витрати на технічну електроенергію;

Зс.о - витрати на зварювальне обладнання;

Зз.п-витрати на зарплату робітників.

Розрахуємо основний час зварювання:

Витрати на зварювальні матеріали:

Знайдемо масу наплавленого метала:

Меп = Крп (1 + шр) * F * * L = 1 * 1.02 * (1 + 0) * 34.9 * 7.8 * 10-3 * 1000 = 0.32 кг,

Зс.е = Меп * ЦЕП = 0.32 * 25,2 = 8,064 грн,

де - Ц_ЕП-ціна за 1 кг електродного дроту.

Витрати на флюс:

Мф = К * Меп = 1.2 * 0.28 = 0.384 кг,

Зс.ф = М_ф * Ц_ф = 0.384 * 15.4 = 5,91 гривень,

де - Ц_ф-ціна за 1 кг флюсу.

Зс.м = Зс.е + Зс.ф = 8,064 + 5,91 = 13,97 гривень - витрати на зварювальні матеріали;

Витрати на технічну електроенергію:

Wт.е = (Uc * Ic * tcо) / ?u + Px * (tco / Ку - tco) = (33 * 283 * 0.124) * 10^-3 / 0.8 + 0.3 (0.124 / 0.6-0.124) = 40,75 кВт,

де - Px потужність холостого ходу джерела живлення, ?u - ККД джерела живлення,

Ку - коеф. використання зварювального устаткування залежить від способу зварювання і типу виробництва (Ку = 0.55… 0.75).

Зт.е = Wт.е * Цее = 40.75 * 0.57 = 22,8 гривень,

де - Цее-ціна за 1 кВт електроенергії.

Витрати на зарплату робітників:

Зз.п = Кд * tcо * Чтс / Ку = 1.2 * 0.124 * 8,25 / 0.6 = 2,046 гр,

де - Чтс - годинна тарифікація, Кд - коеф. доплат (Кр = 1.1… 1.3).

Витрати на зварювальне обладнання:

Зс.о = (Кр + На) / Фд * tcо / Ку * Цс.о = (0.175 + 0.3) /1840*0.124/0.6* 119 900=6,39 гр,

де - Цее-ціна за обладнання,

Кр - коеф. витрат на ремонт (Кр = 0.15… 0.2),

На - норма амортизаційних відрахувань (на = 0.24… 0.34),

Фд - дійсний річний фонд роботи обладнання.

Розрахуємо технологічну собівартість зварювання:

Ст = Зс.м + Зт.е + Зс.о + Зз.п = 13,97 + 22,8 + 6,39 + 2,046 = 45,21 гр.



Висновки

У цій роботі ми ознайомилися з розробкою технології зварювання плавленням. Виконали поставлені завдання даної курсової роботи:

Зробили конструкторсько - технологічний аналіз вироби і з'ясували, що вид шва - тавровий, конфігурація швів - прямолінійні, доступність швів - без обмежень;

Розрахували свариваемость основного металу і отримали, що метал до холодних трещенам - не схильний, до гарячих трещенам - не схильний;

Вибрали спосіб зварювання, це АФ;

Вибрали зварювальні матеріали, це флюс АН - 348А, дріт СВ - 08;

Вибрали тип підготовки крайок з ГОСТів, для АФ - Т1;

Зробили розрахунок режимів зварювання і отримані дані занесли в тих. карту;

Обумовили техніку зварювання, для того щоб зварювальники мали уявлення про те як буде виконуватися тех. процес;

Вибрали зварювальне обладнання, для АФ - АДФ - 1250;

Зробили розрахунок технологічної собівартості зварювання по обраної технології.



Список використаної літератури

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

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

3. Аппаратура для механизированной дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки / А.И. Чвертко, В.Е. Патон, М.Г. Бельфор, Г.М. Гологовский. - К.: Наукова думка, 1978. - 200 с.

4. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х томах. /

a. Б.Н. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов и др.; Под общей ред.

b. Н.Н. Потапова. - М.; Машиностроение, 1989.

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

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

7. Прайс листы отечественных производителей сварочных материалов и оборудования.

8. Корінець І.Ф. Конспект лекцій з дисципліни «Зварювання плавленням»

9. Глобальна інформаційна мережа Інтернет.

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

11. Акулов А.И., Бельчук А.К., Демянцевич В.П., Технология и оборудование

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

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

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

14. 4. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. - Киев: Наук. Думка, 1990. -512 с.

15. Клячкин Я.Л. Сварка цветных металлов и их сплавов. - М.: Машиностроение, 1967. -336 с.

16. Биковський О.Г., Піньковский І.В. Довідник зварника. - Київ: Техніка, 2002.-336 с.

Размещено на Allbest.ru

...