Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

сварной сталь напряжение

Основой моего дипломного проекта является выбор главных параметров технологического процесса изготовления сварной конструкций, в первую очередь заготовительных и сборочно-сварочных работ. Важной задачей дипломного проекта является приобретение навыков использования в практической разработке комплекса знаний, полученных при изучении специальных дисциплин по специальности, а так же навыков приобретенных во время прохождения практики.

Сварка - технологический процесс, как и обработка металлов резанием, литье, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили её широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, турбин, котлов, реакторов, мостов и других металлических конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развитию ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники.

В последние десятилетия создание учеными новых источников энергии концентрированных электронного и лазерного лучей обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки. Эти способы сварки успешно применяют в нашей промышленности.

Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве - широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов (переход от ручного труда сварщика к механизированному), так и о комплексной механизации и автоматизации, охватывающей все виды работ, связанных с изготовлением сварных конструкций и созданием поточных и автоматических производственных линий.

С развитием техники возникает необходимость сварки деталей разных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении).

Наряду с конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.



1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика заданной сварной конструкции

Сборка колонн промышленного здания -- сложный и трудоемкий процесс. При безвыверочном монтаже каркасов промышленных зданий со стальными колоннами колонна является основным конструктивным элементом, определяющим точность и качество монтажа. Поэтому к качеству сборки колонн предъявляют особенно высокие требования.

Опорная плоскость колонны должна быть выполнена в отношении отметки и особенно угла наклона к горизонту с точностью, принятой в машиностроении для механически обработанных поверхностей. В связи с этим опорные плиты под колонны отделены от нее. Они имеют строганую или фрезерованную плоскость и устанавливаются с помощью фиксирующих устройств с требуемой точностью, а затем их подливают цементным раствором.

1.2 Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

По назначению колонны бывают крайние и средние.

По конструкции колонны бывают для зданий, не имеющих мостовых кранов, и для зданий, оборудованных мостовыми кранами. Колонны для зданий, оборудованных кранами, состоят из двух частей: надкрановой и подкрановой.

Колонны изготовляют из железобетона и стали.

Железобетонные колонны -- из предварительно напряженного железобетона. Применяют бетон марок 200, 300, 400 (кг/см3). Размеры железобетонных колонн зависят от ширины и высоты пролета, шага колонн и грузоподъемности мостовых кранов.

Металлические колонны изготовляют из стали. Колонны состоят из стержня и нижней части - башмака. Башмак служит для передачи нагрузки от колонны на фундамент и крепится к нему анкерными болтами. В поперечном сечении колонна представляет собой комбинацию прокатных профилей, связанных между собой накладками.

По конструкции колонны бывают:

· постоянного сечения;

· ступенчатые;

· раздельные.

Если колонна имеет постоянное по высоте сечение, то нагрузка на колонну передается через консоль, на которую опирается подкрановая балка. В ступенчатых колоннах переменного по высоте сечения нагрузка от подкрановой балки передается непосредственно на стержень колонны.

Колонна раздельного типа состоит из двух рядом поставленных стержней, соединенных между собой, но раздельно воспринимающих нагрузку от шатра и крана.

1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Колонны собирают на заводе в сборочном кондукторе. Кондуктор состоит из неподвижной опоры, передвижных и стационарных стеллажей, установленных на выверенных и забетонированных направляющих, и съемных упоров. Стеллажи могут быть оборудованы роликовыми опорами для наводки верхушки колонны при ее стыковке с нижней частью.

В кондукторе собирают колонны всех типоразмеров как с отдельными плитами, так и с приваренными. Сборку ведут в такой последовательности. На подкрановую ветвь (сварной двутавр) колонны выставляют по разметке и прихватывают все диафрагмы. После поворота ветви на 90° ее досылают к торцевой опоре, к упорам. Ветви колонн должны опираться на стеллажи (разрез А--А) и фиксироваться боковыми упорами в местах фиксации их при фрезеровании торцов. Места расположения упоров при фрезеровании сварных стержней намечают масляной краской. Затем заводят вторую ветвь колонны и досылают к торцевой опорной плите кондуктора. Ветви к опорной плите подтягивают двумя пневмоцилиндрами с захватами. Для выхода захватов в плите кондуктора вырезаны окна.

После этого размечают положение траверсы подкранового плеча и прихватывают к ветвям колонны фиксаторные планки для траверсы. Поджав вторую ветвь колонны к диафрагмам и соответственно к боковым упорам с помощью переставляемых винтовых прижимов, проверяют проектное положение диафрагмы, траверсы и подтяжку ветвей к плите кондуктора под щуп 0,3 мм, после чего детали прихватывают. Прихватки при сборке ставят в местах наложения сварных швов.

На ветвях колонн намечают осевые линии, точки пересечения их с осевыми линиями обрешетки, после чего устанавливают элементы обрешетки колонны. Установочные линии для плит башмака и подкранового плеча наносят керном и обводят масляной краской.

После завершения сборки нижней части колонны стыкуют верх колонны с нижней частью. Верхушку колонны оформляют ребрами жесткости и деталями лаза отдельной операцией или на сборочном кондукторе в процессе стыковки. Верхушку колонны стыкуют с низом в сборочном кондукторе в такой последовательности.

На расставленные на длину верха колонны стеллажи устанавливают боковые упоры и роликовые опоры.

Установив краном верх колонны на роликовые опоры 4, досылают ее до траверсы низа колонны и к боковым упорам. Если в горизонтальных листах верхушки есть прорези, технологическую перемычку в прорезях удаляют газовой резкой и перед заводкой верхушки прогревают конец прорези. Выверив проектное положение верхушки, ее детали прихватывают. Затем устанавливают согласно намеченным осевым линиям плиты подкранового плеча и остальные детали и прихватывают их.

Колонны с приваренными опорными плитами собирают в такой же последовательности. Колонны без опорных плит собирают в сборочном кондукторе. Торцы стержней колонн фрезеруют, а опорные плиты строгают. Опорные плиты устанавливают по намеченным осевым линиям после снятия колонны с кондуктора. Опорную плоскость башмака колонны фрезеруют после сварки (если эта операция предусмотрена чертежом).



2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор и обоснование методов сварки

Сборку сварных конструкций в единичном и мелкосерийном производстве можно производить по разметке с применением простейших универсальных приспособлений (струбцин, скоб с клиньями), с последующей прихваткой с использованием того же способа сварки, что и при выполнении сварных швов.

В условиях серийного производства сборка под сварку производится на универсальных плитах с пазами, снабжёнными упорами, фиксаторами с различными зажимами. На универсальных плитах сборку следует вести только в тех случаях, когда в проекте заданы однотипные, но различные по габаритам сварные конструкции. При помощи шаблонов можно собрать простые сварные конструкции.

В условиях серийного и массового производства сборку под сварку следует производить на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях, которые обеспечивают требуемое взаимное расположение входящих в сварную конструкцию деталей и точность сборки изготавливаемой сварной конструкции в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку.

Кроме того, сборочные приспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышение производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшение качества готовой сварной конструкции.

Собираемые под сварку детали крепятся в приспособлениях и на стендах с помощью различного рода винтовых, ручных, пневматических и других зажимов.

Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

- толщины свариваемого материала;

- протяжённости сварных швов;

- требований к качеству выпускаемой продукции;

- химического состава металла;

- предусматриваемой производительности;

- себестоимости 1 кг наплавленного металла;

Среди способов электродуговой сварки наиболее употребляемыми являются.

- ручная дуговая сварка;

- механическая сварка в защитных газах;

- автоматизированная сварка в защитных газах и под флюсом.

Ручная дуговая сварка (РДС) из-за низкой производительности и высокой трудоёмкости не приемлема в серийном и массовом производствах. Она используется в основном в единичном производстве.

Наиболее целесообразно использование механизированных способов сварки.

Одним из таких способов является полуавтоматическая сварка в углекислом газе, которая в настоящее время занимает значительное место в народном хозяйстве благодаря своим технологическим и экономическим преимуществам.

Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность полуавтоматической и автоматической сварки швов, находящихся в различных пространственных положениях, что позволяет механизировать сварку в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков труб.

Небольшой объём шлаков, участвующих в процессе сварки в СО₂ позволяет в ряде случаев получить швы высокого качества

Экономический эффект от применения сварки в углекислом газе существенно зависит от толщины свариваемого металла, типа соединения, расположения шва в пространстве, диаметра электродной проволоки и режимов сварки.

Себестоимость 1 кг наплавленного металла при сварке в углекислом газе всегда ниже, чем при газовой и ручной дуговой сварке.

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,4 мм изделий из стали, толщиной до 40 мм во всех положениях выработка на средних режимах на автоматах в 2-5 раз выше, а на полуавтоматах - в 1,8-3 раза выше, чем при ручной дуговой сварке.

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,4 мм вертикальных и потолочных швов из стали толщиной 8 мм и более и в нижнем положении толщиной более 10 мм проволоками диаметром 1,4-2,5 мм производительность в 1,5-2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке.

Производительность сварки в углекислом газе проволоками диаметром 1,4-2,5 мм из стали толщиной 5-10 мм в нижнем положении зависит от характера изделия, типа и размера соединения, качества сборки и др. При этом производительность только в 1,1-1,8 раза выше, чем вручную.

Перечисленные технологические и экономические преимущества сварки в углекислом газе позволяют широко использовать этот метод в серийном и массовом производствах.

Для выполнения швов большой протяженности на металле средних и больших толщин целесообразно применение автоматической сварки под флюсом. При сварке под флюсом вылет электрода значительно меньше, чем при ручной дуговой сварке. Поэтому можно, не опасаясь перегрева электрода и отделения защитного покрытия, в несколько раз увеличить силу сварочного тока, что позволяет резко увеличить производительность сварки, которая в 5-20 раз выше, чем при ручной дуговой сварке, коэффициент наплавки достигает 14-16 г/Ач в некоторых случаях даже 25-30 г/Ач.

Плавление электродного и основного металла происходит под флюсом надёжно изолирующим их от окружающей среды. Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва, без пор и шлаковых включений, с высокими механическими свойствами Введение вo флюс элементов-стабилизаторов и высокая плотность тока в электроде позволяет производить сварку металла значительной толщины без разделки кромок. Практически отсутствуют потери на угар и разбрызгивание электродного металла. Процесс сварки почти полностью механизирован. Механизированная сварка под флюсом по сравнению с РДС значительно улучшает условия труда сварщика-оператора, повышает общий уровень и культуру производства [2. C.227-233], [6, с.127-129].

В настоящее время на машиностроительных предприятиях Республики Беларусь всё шире ведутся работы по внедрению в производство сварки в аргоне в смеси с углекислым газом. При сварке в СО₂ проволоками любого диаметра выявляется два вида переноса расплавленного металла, характерные для оптимальных режимов: с периодическими замыканиями дугового промежутка и капельный перенос без коротких замыканий. При сварке в смеси Аr+CQ₂ область режимов сварки с короткими замыканиями дугового промежутка отсутствует. Изменение характера переноса при замене защитной среды можно рассматривать, как улучшение технологического процесса тем более, что оно сопровождается улучшением качественных и количественных характеристик процесса сварки: разбрызгивания и набрызгивания металла на сваривание детали и сопло.

При сварке в углекислом газе на оптимальных режимах на детали набрызгивается примерно 1 г/Ач брызг. Брызги прихватываются к поверхности свариваемого металла и с трудом удаляются металлической щёткой. 25-30% крупных капель привариваются к металлу, и для их удаления необходима работа с зубилом или другими средствами зачистки шва. Существенное уменьшение набрызгивания на детали наблюдается при сварке в смеси Ar+CO₂ как минимум в 3 раза.

При сварке в СО₂ существует область режимов, при которых наблюдается повышение забрызгивания сопла. Для проволоки диаметром 1,2 мм это область составляет 240-270 А, а для диаметра проволоки 1,6 мм - 290-310 А. При сварке в смеси аргона и углекислого газа область режимов большого разбрызгивания практически отсутствует. При забрызгивании сопла ухудшается состояние газовой защиты, а периодическая очистка снижает производительность. Форма провара при сварке СО₂ в округлая и сохраняется в смеси Ar+CO₂ при малых токах. При больших токах в нижней части провара появляется выступ, увеличивающий глубину проплавления, что увеличивает площадь разрушения по зоне сплавления. При равной глубине проплавления площадь провара основного металла в смеси Ar+CO₂ на 8-25% меньше, чем при сварке в СО₂ , что приводит к уменьшению деформации. Наряду со сваркой в смеси аргона с углекислым газом наиболее широкое применение получила сварка в смеси углекислого газа с кислородом. Наличие кислорода в смеси пределах 20-30% уменьшает силы поверхностного натяжения, что способствует более мелкокапельному переносу и более «стойкому» разрыву перемычки между каплей и электродом, что снижает разбрызгивание. Кроме того окисленная капля хуже приваривается к металлу. Окисленные реакции увеличивают количество тепла, выделяемого в зоне дуги, что повышает производительность сварки. Наибольше преимущества сварка в смеси CO₂ +О₂ имеет при повышенном вылете электрода и применением проволок легированных цирконием, например Св08Г2СЦ.

Полуавтоматическую сварку в смеси CO₂ +О₂ производят проволоками диаметром 1,2-1,6 мм проволоками марок Св08Г2С и Св08Г2СЦ с обычным вылетом электрода во всех пространственных положениях.

2.2 Выбор сварочных материалов

Выбор материалов должен производится зависимости от требования

Исходя из работы конструкции и условий эксплуатации, выбираем сталь СТ3сп сталь углеродистая обыкновенного качества ГОСТ 380-99

Настоящий стандарт распространяется на углеродистую сталь обыкновенного качества предназначена для изготовления проката горячекатаного: сортового трасонного толстолистового тонкотестного, проволок труб, ленты, и д.р.

Буквы «СТ» обозначают «сталь» - условный номер марки в зависимости от химического состава ,буквы «сп» спокойная сталь раскисления если она не указана в заказе, устанавливают изготовитель

Массовая доля храма, никеля, меди должно быть не более 0,30% каждого элемента.

В стали марки Ст3сп массовая доля углерода должна быть не более 0,20%. Массовая доля азота должна быть не более 0,010%

Разработки технологического процесса предшествует подробное изучение заданной сварной конструкции в результате чего намечается способы сборки место сварки отдельных узлов и конструкции в целом руководствуясь этим разрабатываются технические условия на сварочные материалы. В технических условиях на сварочные материалы отражаются основные требования соответствующих ГОСТов - на электроды ГОСТ 9466-76

Каждая марка электродов должна иметь паспорт полностью отображающих свойства электродов. Требования к электродам зафиксированные в паспорте должна полностью соответствовать требованиям настоянного стандарта и стандартов на тех электродов соответствующих классов.

Электроды должны быть упакованы в водопроницаемые коробки или водонепроницаемую бумагу ГОСТ 8828-61 или пластмассовую пленку.

Все коробки или пачки должны быть не более 3кг при диаметре электрода до 3мм и не более 8кг при диаметре 3мм и более мм коробки или пачки должны быть упакованы в ящике из сухой древесины (влажность не более 25%) или картона толщиной не ниже 2,5мм. Покрытие электродов должны быть прочным плотным, без трещин, вздутий и комков не

размешанных компонентов

Шероховатость поверхности продольные риска и отдельных задир -глубокой не более ј толщины покрытия

Вмятины - не более трех, при этом каждая вмятина не должна превышать 12мм глубина половины толщины покрытий

Поры- не более 3 на длину 100мм при этом диаметр каждой из пор не должна превышать 12мм, а глубина половины покрытия

Покрытие не должно разрушаться при свободном падении электрода. На гладкую стальную плиту с высоты: 1м- для электродов диаметром 30мм и менее 0,5 диаметр более 30мм

2.3 Выбор рода тока и источника питания

Одна из основных особенностей ручной сварки - частое изменение длины дуги. Оно связано с манипуляцией сварщиком электродом, его плавлением и необходимостью подачи электрода вниз, а также выполнением швов в неудобных и труднодоступных местах. Особенно частые колебания длины дуги возникают при недостаточной квалификации сварщика. Для обеспечения стабильности процесса сварки, требуемой глубины проплавления и хорошего качества шва необходимо, чтобы сила тока при колебаниях длины дуги изменялась минимально. Если при ручной дуговой сварке использовать источник питания с пологопадающей характеристикой, то при удлинении дуги возможен ее обрыв из-за малого тока, а при укорочении дуги возможен прожог из-за чрезмерно большой силы тока. Поэтому при ручной сварке применяются источники питания с крутопадающей характеристикой, обеспечивающей максимальную стабильность процесса сварки.

Одной из особенностей сварочной дуги переменного тока является периодическое изменение тока и напряжения ИП из-за перерывов в горении дуги при переходе кривой тока через нулевые значения (дуга гаснет). Внешне это проявляется резким звуком горящей дуги и повышенным разбрызгиванием жидкого металла. Все сварочные трансформаторы являются трансформаторами напряжения. Вольт- амперные характеристики трансформаторов, применяемых для ручной дуговой сварки, являются крутопадающими. Для повышения стабильности горения дуги увеличивают индуктивное сопротивление цепи дуги, для чего в цепь вторичной обмотки трансформатора обычно включают дополнительную реактивную катушку. Наиболее распространёнными являются трансформаторы с так называемым увеличенным магнитным рассеянием. В этих трансформаторах катушки обмоток разнесены по стержню магнитопровода. При работе трансформатора часть магнитных потоков замыкается в воздухе вне магнитопровода и рассеивается, что и дало название этим аппаратам. Регулировка тока в таких трансформаторах осуществляется изменением магнитных потоков путем раздвижения катушек обмоток по высоте магнитопровода (отечественные трансформаторы серии ТД) или введением в окно магнитопровода подвижных шунтов из магнитного материала (трансформаторы серии ТДМ). В более мощных трансформаторах, применяемых для автоматической и электрошлаковой сварки, используют регулировку магнитными шунтами - специальными дросселями, размещёнными в окне магнитопровода и управляемыми током низкого напряжения (трансформаторы ТДФ). Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием имеют, как правило, падающую или крутопадающую вольт- амперную характеристику. Другой, менее распространённый тип сварочных трансформаторов - трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. В этих аппаратах катушки первичной и вторичной обмоток располагаются концентрично на замкнутом магнитопроводе стержневого типа, поэтому рассеяние магнитных потоков практически отсутствует. Благодаря этому вольт- амперная характеристика получается полого падающей или жёсткой. Регулировка таких трансформаторов осуществляется введением в цепь вторичной обмотки дополнительной индуктивности, за счёт которой и происходит настройка тока. В зависимости от расположения дополнительной индуктивности различают трансформаторы с совмещённой и с раздельной реактивной катушкой. Для сварочных трансформаторов специализированных источников питания используются схемы с так называемым дросселем насыщения. При этой схеме реактивная катушка собирается из нескольких обмоток на двухоконном магнитопроводе броневого типа; витки реактивной катушки намотаны на крайних стержнях магнитопровода, а на среднем стержне намотана управляемая обмотка, питаемая постоянным током, называемым током намагничивания. Регулируя ток намагничивания, можно изменять в широких пределах ток во вторичном контуре трансформатора, т.е. ток сварки.

Сварка на постоянном токе обеспечивает получение сварного соединения более высокого качества по сравнению со сваркой на переменном токе. Из-за отсутствия нулевых значений тока повышается стабильность горения дуги, увеличивается глубина проплавления, снижается разбрызгивание, улучшается защита дуги, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва, снижается количество дефектов шва, а пониженное разбрызгивание улучшает использование присадочного материала и упрощает операции зачистки сварного соединения от шлака и застывших брызг металла. Всё это привело к тому, что для сварки качественных швов ответственных соединений больше применяют сварку на постоянном токе. Кроме того, многие материалы - высоколегированные и теплоустойчивые стали, чугуны, титан, сплавы на основе меди и никеля - свариваются только на постоянном токе. В частности, для полуавтоматической сварки металлической проволокой в среде защитных газов (метод MIG/MAG) - наиболее производительного и универсального метода сварки - применяют именно ИП постоянного тока. Сварочными выпрямителями называются источники питания, в которых постоянный ток получается путём выпрямления переменного тока промышленной частоты с использованием полупроводниковых вентилей. Общими элементами для сварочных выпрямителей являются силовой трансформатор, выпрямительный блок и блоки пускорегулирующей, измерительной и защитной аппаратуры. Наиболее рациональным в выпрямителях оказывается применение трёхфазного тока. Из графиков, приведенных на рис.6 видно, что суммирующая кривая тока при шестифазной схеме значительно лучше удовлетворяет требованиям сварки, чем однофазная.

2.4 Выбор и расчет режимов сварки

Площадь наплавки угловых швов определяется в зависимости от катета и усиления сварного шва по формуле

ш=+1.05ЧkЧq,

где катет сварного шва, мм- усиление шва по ГОСТ на сварочное соединение, мм

К режиму ручной дуговой сварки относятся следующие параметры:

dэ - диаметр электрода

Cила сварочного тока

I=(30…60)Ч dэ , A

Количество походов =+1,

где =(6…8)Чdэп -площадь первого прохода, мм2=(8…12)Чdэп - площадь последующих проходов, мм2

Скорость сварки св= (м,ч)

- коэфицент наплавки

У - плотность наплавленного метала г/см3 У(стали)=7,8г/см3н - плотность наплавленного металла см3

Напряжение при проектирование тех.процессов не регламентируется (И=20-36В)

Длина дуги при ручной сварки в зависимости от условий сварки и марки электрода должна быть в пределах lg=(0,5/1,2) dэп(мм)

dэ=3-4 т.к толщина -5мм

Jов = (30…60) dэ=30Ч4=120А

n=+1==1 проходуF1=6Ч4=24мм2 Fc=8Ч4=32мм2

Vев=17,3м/ч

2.5 Определение технических норм времени на сборку и сварку

Тм=[(to+tвм)lм+tвм+Тво]Чk1Чkc

время горения дуги на 1м шва to= минн - масса наплавленного металла на 1м шовн - FмЧ1мЧ(г)н - коофицент наплавкивм - вспомогательное время связанное со сварочным швом (из таблици)м - длина шва на данной операции вп - вспомогательное время связанное с изделием

вн=Dу + Тпр + Тнр - Тво

коофицент учитывания тип производства (на отдых обслуживание)- коофицент серийности (к подготовительно заключительному времени)

н =FмЧ100Ч7.8=0.08Ч100Ч7.8=62.4г= 3.7минвм=1,8 lм=0,15мвш = 0,25Ч3+0,2Ч6+0,33+0,5=2,78мин

Тш1 = [(3,7+1,8)Ч0,15+2,78]Ч1,1=4мин

Тш2 = [(3,7+1,8)Ч0,1+1,06]Ч1,1=1,7мин

Тви=0,25Ч2+2Ч0,17+0,22=1,06мин

Тш3=[(3,7+1,8)0,25+1,06]Ч1,1=2,75

Тви=1,06мин

Тш4=[(3,7+1,8)Ч0,22+1,06]Ч1,1=2,5мин

Тви=1,06мин

Тш5=[(3,7+1,8)1,9+4,5]Ч1,1=16,5минви=0,25Ч3+10Ч0,17+20=4,5мин

Тш6= [(3,7+1,8)0,32+4,5]1,1=7мин

Тви=4,5мин

Тобщ=34,45мин

2.6 Выбор сварочного оборудования

В соответствии с установленным технологическим процессом производят выбор сварочного оборудования. Основными условиями выбора служат:

- техническая характеристика сварочного оборудования, отвечающая принятой технологии;

- наименьшие габариты и вес;

- наибольший КПД и наименьшее потребление электроэнергии;

- минимальная стоимость.

Основным условием при выборе сварочного оборудования является тип производства.

Так, при единичном и мелкосерийном производстве из экономических соображений необходимо более дешевое сварочное оборудование - сварочные трансформаторы, выпрямители или сварочные полуавтоматы, отдавая предпочтение оборудованию, работающему в среде защитных газов с источником питания - выпрямителями.

Для подбора рациональных типов оборудования следует пользоваться новейшими данными справочной и информационной литературы, каталогами и проспектами по сварочной технике, в которых приведены технические характеристики источников питания, сварочных полуавтоматов и автоматов.

При определении расхода электроэнергии её расход вести по мощности источника питания и добавлять к ней 0,3...0,5 кВт на цепь управления автомата, полуавтомата.

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений (оснастки) производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки-сварки узлов. При разработке данного вопроса необходимо учитывать то, что выбор сборочно-сварочных приспособлений должен обеспечить следующее:

- уменьшение трудоёмкости работ, повышение производительности труда, хранение длительности производственного цикла;

- облегчение условий труда;

- повышение точности работ, улучшение качества продукции, сохранение заданной формы свариваемых изделий путём соответствующего закрепления их для уменьшения деформаций при сварке.

Приспособления должны удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать доступность к местам установки деталей к рукояткам зажимных и фиксирующих устройств, к местам прихватов и сварки;

- обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки;

- должны быть достаточно прочными и жёсткими, чтобы обеспечить точное закрепление деталей в требуемом положении и препятствовать их деформации при сварке;

- обеспечивать такие положения изделий, при которых было бы наименьшее число поворотов, как при наложении прихваток, так и при сварке;

- обеспечивать свободный доступ при проверке изделия;

- обеспечивать безопасное выполнение сборочно-сварочных работ.

При серийном производстве приспособления следует выбирать из расчёта возможностей перестройки производства на новый вид продукции, т.е. универсальные.

Тип приспособления необходимо выбирать в зависимости от программы, конструкции изделия, технологии и степени точности изготовления заготовок, технологии сборки-сварки.

Рабочий и мерительный инструмент выбирается конкретно для каждой сборочно-сварочной операции, исходя из требований чертежа и технических условий на изготовление сварной конструкции.



2.7 Схема сборки и сварки изделия

Металлические колонны, устанавливаемые на сплошные бетонные фундаменты, можно опирать:

· на заранее заделанные в фундаменты анкерные болты с подливкой в местах соединения цементного раствора после выверки установленной колонны по двум взаимно перпендикулярным осям;

· непосредственно на поверхность фундаментов, возведенных до проектной отметки фрезерованной подошвы колонны без последующей подливки цементным раствором;

· на заранее установленные, выверенные (со слоем цементного раствора при необходимости) стальные опорные плиты с верхней строганой поверхностью (безвыверочный монтаж).

При подготовке колонн к монтажу на них наносят следующие риски: продольной оси колонны на уровне низа колонны и верха фундамента.

Колонны, устанавливаемые на фундаменты, обеспечивают только анкерными болтами при наличии у колонны широких башмаков и при их высоте до 10 м. Более высокие колонны с узкими башмаками кроме крепления на болтах расчаливают в плоскости наименьшей жесткости с двух сторон. Расчалки закрепляют на верхней части колонны до ее подъема и при установке раскрепляют к якорям или рядом расположенным фундаментам. После натяжения расчалок с колонны можно снимать стропы.

Снимать расчалки можно только после закрепления колонн постоянными элементами. Устойчивость колонн в направлении оси здания обеспечивают подкрановыми балками и связями, установленными после монтажа первой пары колонн и соединяющей их подкрановой балки.

Металлические колонны, устанавливаемые на фундаменты, закрепляют в процессе монтажа анкерными болтами (рис. 17.1). Если под основание колонны подложены металлические прокладки, то они должны быть приварены. Колонны верхних ярусов (например, во встроенной этажерке) крепят высокопрочными болтами или сваривают.

Выверка конструкций каркаса, особенно колонн, требует больших затрат труда. Применение метода безвыверочного монтажа позволяет улучшить качество работ при одновременном сокращении сроков возведения сооружения.

Дня безвыверочного монтажа необходима соответствующая подготовка конструкций на заводе-изготовителе и на строительной площадке. Повышенная точность изготовления конструкций обеспечивается следующим:

· конструкции башмака колонн и опорной плиты башмака изготовляют и поставляют на объект раздельно;

· торцы двух ветвей колонн должны быть фрезерованными;

· опорные плиты изготовляют строгаными.

К каждой опорной плите должны быть приварены 4 планки с нарезными отверстиями для установки болтов; на ветви колонн должны быть нанесены осевые риски.

При безвыверочном способе монтажа стальные колонны опираются на стальную плиту. В этом случае поверхность фундаментов бетонируют ниже проектной отметки на 50...60 мм и после точной установки плиты подливают цементным раствором. Опорную плиту устанавливают регулировочными болтами на опорные планки, которые должны быть забетонированы в фундамент заподлицо с его поверхностью как закладные детали. Опорную плоскость плиты выставляют регулированием гаек установочных винтов по нивелиру. Величина фактической отметки опорной плиты не должна отличаться от проектной больше, чем на 1,5 мм.

Рис. 17.1. Схема установки (а) и постоянного закрепления(б)металлической колонны на опоре: 1 - фундаментная плита; 2 - опор-ная плита (башмак); 3 - колонна; 4 - колпачок для сохранения резьбы при монтаже; 5 - анкер; б - гайка; 7 - сварка

При установке колонны осевые риски на ее ветвях совмещают с рисками, нанесенными на опорных плитах, что обеспечивает проектное положение колонны, и она может быть закреплена анкерными болтами. Дополнительного смещения колонны для выверки по осям и по высоте в этом случае не требуется. После установки расчалок к смонтированным конструкциям колонн и их натяжения начинают монтировать подкрановые балки. Установленные по осевым рискам подкрановые балки не требуют дополнительной выверки. После их закрепления на болтах снимают расчалки.

2.8 Меры, применяемые по борьбе со сварочными напряжениями

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием силы. Деформации подразделяются на упругие и пластические . К деформациям после сварки приводят внутренние напряжения в сварном узле. Между деформацией и напряжением существует определенная связь, т.е. чем больше величина пластической деформации тем меньше в теле внутренние напряжение.

Методы борьбы со сварными деформациями можно разделить на конструктивные и технологические.

К конструктивным методам относят:

уменьшение количества вводимой при сварки теплоты за счет уменьшения количества сварных швов и объема наплавленного металла;

семеричное расположение сварных швов для уравновешивания деформаций;

семеричное расположение ребер жесткости в конструкции;

уменьшение использования накладок и косынок;

применение стыковых соединений место двух, где это возможно.

Технологические методы борьбы со сварочными деформациями включают в себя следующие способы:

рациональную технологию сборки и сварки изделия;

жесткое закрепление свариваемых деталей;

предварительный или сопутствующий подогрев изделия;

проковку металла швов и околошовной зоны;

механическую или термическую правку деталей и конструкций после сварки;

термическую обработку.

Под рациональной технологией сборки и сварки понимают правильный выбор вида (способа) сборки и последовательности наложения швов.

2.9 Выбор метода контроля качества сварных швов

Первый этап контроля - осуществляется на стадии проекта и включает в себя контроль чертежей; согласование конструкции сварочных проектов соединений, обоснованность выбора основного материала, включая в некоторых случаях экспериментальную проверку на свариваемость обеспечение дефектоскопичности конструкций, контроля технологической документации; выбор способа соединения режимов сварки веномагительных материалов обосновании пор допустимых дефектов и плана контроля- метод, объем, порядок контроля и исправления дефектов.

Второй этап контроля- производиться при подготовке и осуществление технологического процесса . Он состоит из проверки свариваемости с использованием запускаемых в производстве материалов, которая проводится в связи с возможными отклонениями плавок основного металла, электродов от сертификатных значений проверки условий подготовки и хранения исходных материалов проверки на прочности аппаратуры и оборудования- проверяют исправность регулирующих механизмов, измерительных приборов, состоящие тока подводов. На этом этапе проверяют качество заготовок, сборки выполнения технологии сварки, а так же квалификацию и дисциплину сварщиков.

Тритий этап контроля- включает контроль готовых изделий и полуфабрикатов (отдельных узлов и сварных швов) В моем случае этот метод контроля керосином. Он основан на высокой проникающей способности керосина обычно контролируемый шов покрывают меловой краской со стороны доступной для осмотра и устранения дефектов. Затем шов смачивают керосином с другой стороны и выдерживают необходимое время(обычно 15-60мин) Дефекты выявляются по рыжим полосам и пятнам на слое шва.

Четвертый этап контроля- дефектовка: контроль изделия и его отдельных составных частей после определенного срока эксплуатации при этом детали разделяются на три группы: годные для дальнейшей эксплуатации, негодные и не подлежащие восстановлению, направляемые на восстановление с целью дальнейшей эксплуатации. Для деталей последней группы разрабатывают ремонтные чертежи и ремонтные технологии и повторяются первые три этапа контроля.



3. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение типа производства

Все предприятие, производящие металлическую конструкцию, относится к серийному типу производства.

Серийное производство значительно эффективнее, чем единичное, т.к. более полно используется оборудование, а специализация рабочих мест обеспечивает производительность труда. В зависимости от числа изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Годовая программа 140 конструкций соответствует малосерийному производству при массе конструкции 17568 кг.

3.2 Расчет потребного оборудования для выполнения производственной программы

Расчёт количества оборудования на каждой i-ой операции производится по формуле:

где ПП - производственная программа выпуска изделия по плану, шт.;

i - трудоёмкость изготовления изделия на i-ой операции, мин.;

Фд - действительный фонд времени работы оборудования в расчётном году, час.

Действительный фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле:

Где Др - количество рабочих дней в году (252 + 10 = 262);

Тсм - продолжительность смены, час (8);

Ксм - количество рабочих смен в день (2);

%пр - процент потерь рабочего времени на проведение планово -предупредительных ремонтов оборудования, обычно находится в пределах 5 - 10%. Принимаю %пр = 7

Фд=262 * 8 * 2 * (100 - 7) / 100 = 3898,56 ч.

Qp1 = 185000 * 1,05 / 3898,56 * 60 = 0,83 шт.

Qp2 = 185000 * 1,01 / 3898,56 * 60 = 0,80 шт.

Qp3 = 185000 * 0,94 / 3898,56 * 60 = 0,74 шт.

Qp4 = 185000 * 0,96 / 3898,56 * 60 = 0,76 шт.

Qp5 = 185000 * 1,10 / 3898,56 * 60 = 0,87 шт.

Qp6 = 185000 * 1,04 / 3898,56 * 60 = 0,82 шт.

Количество оборудования Qpi принимаем равным большему целому числу.

Qp1 = 1 шт.

Qp2 = 1 шт.

Qp3 = 1 шт.

Qp4 = 1 шт.

Qp5 = 1 шт.

Qp6 = 1 шт.

Коэффициент загрузки оборудования рассчитывается по формуле:



K3 = Qpi / Qni

где Qni - количество принятого оборудования.

Кз1 = 0,83 / 1 = 0,83

Кз2 = 0,80 / 1 = 0,80

Кз3 = 0,74 / 1 = 0,74

Кз4 = 0,76 / 1 = 0,76

Кз5 = 0,87 / 1 = 0,87

Кз6 = 0,82 / 1 = 0,82

Результаты расчётов свожу в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Коэффициент загрузки оборудования.

№ операции	Количество рабочих мест	коэффициент загрузки	Число принятых рабочих
расчётное	принятое
	0,83 0,80 0,74 0,76 0,87 0,82		0,83 0,80 0,74 0,76 0,87 0,82
Итого	4,82		0,80

Расчет коэффициента загрузки оборудования произвожу по формуле:

Кзi = Срасч.i / Спр.i,

где Кзi - коэффициент загрузки i-го вида оборудования;

Qрi - расчётное количество оборудования;

Qпi - принятное количество оборудования;

3.3 Расчет нормы выроботки

Общее время на выполнение сварочной операции Тсв, час, состоит из нескольких компонентов и определяется по формуле:

Tсв=tо+ tп.з.+ tв+ tобс+tп ,

где Тсв - общее время на выполнение сварочной операции, час;

tп.з. - подготовительно-заключительное время;

tо - основное время;

t_в - вспомогательное время;

t_обс - время на обслуживание рабочего места;

t_п - время перерывов на отдых и личные надобности.

Основное время - это время на непосредственное выполнение сварочной операции. Оно определяется по формуле:

,

где - основное время, час;

- коэффициент наплавки, г/А·час;

I_св - сила сварочного тока, А;

- масса наплавленного металла, г.

,

где - масса наплавленного металла, г;

- сумма площадей наплавленного металла всех швов, см² ;

- плотность металла, г/см³ ;

- сумма длин всех швов, см.

Рассчитанное основное время сварки может быть проверено по формуле:

,

где - основное время, час;

- сумма длин всех швов, см;

- скорость сварки шва, см/час.

Подготовительно-заключительное время включает в себя такие операции как получение производственного задания, инструктаж, получение и сдача инструмента, осмотр и подготовка оборудования к работе и т.д. При его определении общий норматив времени t_п.з. делится на количество деталей, выпущенных в смену. В курсовой работе примем t_п.з. = 10% от t_о .

Вспомогательное время включает в себя время на заправку кассеты с электродной проволоки t_э , осмотр и очистку свариваемых кромок t_кр , очистку швов от шлака и брызг t_бр , клеймение швов t_кл , установку и поворот изделия, его закрепление t_изд :

t_в = t_э + t_кр + t_бр + t_изд + t_кл ,

где t_в - вспомогательное время, мин;

t_э - время на заправку кассеты с электродной проволоки, мин;

t_кр - время на осмотр и очистку свариваемых кромок, мин;

t_бр - время на очистку швов от шлака и брызг, мин;

t_кл - время на клеймение швов, мин;

t_изд - время на установку и поворот изделия, его закрепление, мин;

При автоматической сварке во вспомогательное время входит время на заправку кассеты с электродной проволоки. Это время можно принять равным t_э =5мин.

Время зачистки кромок или шва вычисляют по формуле:

t_кр = L_ш (0,6+1,2(n_c -1)),

где t_кр - время на осмотр и очистку свариваемых кромок, мин;

n_с - количество слоёв при сварке за несколько проходов;

L_ш - длина шва в метрах.

Время на установку клейма, t_кл принимают 0,03 мин на 1 знак.

3.4 Степень нагрузки оборудования

Требуемое количество оборудования рассчитывается по данным техпроцесса.

Определяем действительный фонд времени работы оборудования Ф_д , ч, по формуле:

Ф_Д = (Д_p ·t_n -Д_пр ·t_c ) ·K_пр ·К_с ,

где Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

Д_р =253 - число рабочих дней;

Д_пр =9 - число предпраздничных дней;

t_п - продолжительность смены, час;

t_c =1 - число часов, на которое сокращен рабочий день перед праздниками (t_c =1час);

К_по =0,95 - коэффициент, учитывающий простои оборудования в ремонте;

К_с - число смен.

Определяем общую трудоёмкость, программы Т_о , н-ч, сварных конструкций по операциям техпроцесса:

,

где Т_о - общая трудоёмкость, программы, н-ч;

Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Рассчитываем количество оборудования С_р по операциям техпроцесса:

,

где С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

Т - трудоёмкость программы по операциям, н-ч;

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_н - коэффициент выполнения норм (К_н = 1,1... 1,2).

Т=УТ_шт ·В,

где Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Принятое количество оборудования, С_п , определяем путём округления расчётного количества в сторону увеличения до ближайшего целого числа. Следует иметь в виду, что допускаемая перегрузка рабочих мест не должна превышать 5-6%.

Расчёт коэффициента загрузки оборудования.

По каждой операции:

,

где - коэффициент загрузки оборудования;

С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

С_п - принятое количество оборудования, шт.

Средний по расчёту:

,

где - средний коэффициент загрузки оборудования;

- суммарное количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

- суммарное принятое количество оборудования, шт.

Необходимо стремиться к тому, чтобы средний коэффициент загрузки оборудования был возможно ближе к единице. В серийном производстве величина его должна быть не менее 0,75...0,85, а в массово-поточном и крупносерийном - 0,85...0,76, в единичном производстве - 0,8... 0,9 при двухсменной работе цехов.

3.5 Подсчет и планировка площади пролёта (участка)

СЦ по своему функциональному назначению подразделяются на три основные группы -- производственно-складские, для хранения автомобилей и вспомогательные.

В состав производственно-складских помещений входят зоны ТО и ТР, производственные участки ТР, склады, а также технические помещения энергетических и санитарно-технических служб и устройств (компрессорные, трансформаторные, насосные, вентиляционные и т.п.). Для малых СЦ при небольшой производственной программе некоторые участки с однородным характером работ и отдельные складские помещения могут быть объединены.

Площадь помещений и сооружений (открытых площадок, устройств для очистки воды и др.) устанавливается в зависимости от числа автомобиле - мест хранения, рабочих и вспомогательных постов, мест ожидания, габаритных размеров автомобилей, норм размещения автомобилей и оборудования (допустимые расстояния, внутренние проезды, коэффициенты плотности и расстановки оборудования и т.д.).

В состав административно-бытовых помещений предприятия, согласно СП 44.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.09.04--87) «Административные и бытовые здания», входят: санитарно-бытовые помещения, пункты общественного питания, здравоохранения (медицинские пункты), культурного обслуживания, управления. В составе административных помещений следует предусматривать помещение для клиентов, включающее зону для размещения работников, оформляющих заказы и выполняющих денежные операции, зону продажи запасных частей, автопринадлежностей, инструмента, автокосметики и камеры хранения вещей заказчиков.

Расчет площадей зон ТО и ТР.

В зависимости от стадии выполнения проекта СЦ площади зон ТО и ТР рассчитывают:

· на стадии технико-экономического обоснования и выбора объемно-планировочного решения, а также при предварительных расчетах -- по удельным площадям;

· на стадии разработки планировочного решения зон -- графическим построением.

Для ориентировочного определения производственной площади СЦ в проекте можно использовать удельную площадь на один рабочий пост -- 120 м².

Площадь зоны ТО или ТР будет рана 1680 м² .

Согласно производственные площади СЦ распределяются между участками примерно в следующем соотношении, %:



Таблица 2.13 - Распределение производственных площадей СЦ

Наименование	%	м2
Диагностические	8	134
ТО в полном объеме	52	876
Смазочные работы	8	134
Регулировка углов управления колес	8	134
Ремонт и регулировка тормозов	8	134
Окрасочные и противокоррозионные работы	8	134
Участок уборочно-моечных работ	8	134
Итого	100	1680

Согласно площадь складских помещений и сооружений СЦ легковых автомобилей можно рассчитать в соответствии с требованиями ОНТП как произведение удельных нормативов на каждые 1000 комплексно обслуживаемых условных автомобилей. Ниже приводятся удельные нормативы для расчета площади складских помещений.

Таблица 2.14 - Удельные нормативы по складским помещениям

Наименование складских помещений	Площадь, м2
Запасные части и детали	32
Двигатели, агрегаты и узлы	123
Эксплуатационные материалы	6
Склад шин	8
Лакокрасочные материалы	4
Смазочные материалы	6
Кислород и ацетилен в баллонах	4
Итого	72

Отсюда площадь складских помещений равна

м²

Расчет площади зоны на услугу автомобилей

Площадь услуги для данного класса автомобилей может быть определена по удельной площади (в м²) на одно место и соответствующим коэффициентам

, м² (2.15)

где: f_О-- площадь, занимаемая автомобилем в плане (по габаритным

размерам), м²;f₀ = 7,0 м²

А_СТ-- число автомобиле - мест услуги;

К_П= 4,0 - 5,0 - коэффициент плотности расстановки автомобилей.

м² .

3.6 Расчет количества основных производственных рабочих

Количество работающих на производстве, участке составляется из различных категорий, а именно: основных рабочих, вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников, служащих и младшего обслуживающего персонала.

Расчет численности основных рабочих производится на основе годового выпуска изделий, нормы времени на сборку и сварку одной сварной конструкции в часах, планируемого коэффициента выполнения норм и действительного фонда времени одного рабочего в часах.

Учитывая потери рабочих дней в году, то действительный фонд времени (Фд ) одного рабочего будет равен 1870 часов.

Численность персонала рассчитывается по категории работников отдела

Основные рабочие

Сборщики и сварщики Ч= ; где

Тшт -время на сборку и сварку всей конструкции в часах

Ан -годовой выпуск изделия в штуках

Фд -действительный фонд времени рабочего равен 1870 часов

Кв -коэффициент выполнения норм 1,1-1,2

Ч===4,15=4 рабочих

Вспомогательные рабочие

Расчет вспомогательных рабочих составляет 30% от основных рабочих

Ч===1,2=1 человека

Расчет численности ИТР составляет 7%, от основных (инженерно технический работники)

Ч==0,28=1 человек

Расчет численности служащих от основных составляет 4%

Ч===0,16=1 человек

Расчет младшего обслуживающего персонала (МОП), составляет 2% от основных рабочих

Ч (МОП)===0,8=1 человек

3.7 Расчет потребного количества вспомогательных рабочих

Штатная численность вспомогательных рабочих определяется по формуле:

, чел.

3.8 Организация рабочих мест

Численность персонала предприятия определяется числом рабочих мест. Рабочее место - это закрепленная за отдельным работником пространственная зона, оснащенная средствами труда, необходимыми для выполнения требуемой работы.

...