Проектирование и расчет на прочность соединения консольной балки с колонной, выполненного из стали Ст3 ручной дуговой сваркой по профессиональному модулю

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Отрадненский государственный техникум»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование и расчет на прочность соединения консольной балки с колонной, выполненного из стали Ст 3 ручной дуговой сваркой

по профессиональному модулю

ПМ.02 Разработка технологических процессов и проектирование изделий

по междисциплинарному курсу

МДК 02.02 Основы разработки технологических процессов

Выполнил: студент 3 курса 214 группы

Анисимов Андрей Юрьевич

Отрадный 2016

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Описание сварной конструкции и условия её эксплуатации

1.2 Характеристика материала и оценка его свариваемости

1.3 Описание способов сварки

1.4 Выбор сварочных материалов

1.5 Выбор оборудования для сварки

1.6 Заготовительные операции

1.7 Документационное обеспечение технологического процесса

2. Расчетная часть

2.1 Расчет параметров сварки

2.2 Расчет прочности соединений

3. Техника безопасности

3.1 Электробезопасность и пожарная безопасность

3.2 Охрана окружающей среды

Заключение

Список используемых источников

1. Теоретическая часть

1.1 Описание сварной конструкции и условия её эксплуатации

Консольная балки - горизонтальная балка с одной жёстко фиксированной опорой. Они воспринимают нагрузку собственного веса, грузоподъемного механизма и поднимаемого груза.

Консольные балки относят к металлоконструкциям, которые, в основном, работают на изгиб. На балках устанавливают крановые пути (рельсы), их крепления, тупики и троллеи.

Изготовление консольных балок требует наличия специального оборудования и рабочих, соответствующей специальности и квалификации. Технологический процесс изготовления этих металлоконструкций включает такие производственные циклы: заготовительные, сборочные, сварочные работы, окраска и прием ОТК.

Изготавливают консольные балки двумя способами: из двутавровых балок и листового металла.

Изготовление консольных балок из двутавров более экономично и быстрее. Для изготовления металлоконструкций берут двутавровую балку №24-40. Ее размечают и режут по нужным размерам. Затем, зачищают и удаляют ржавчину и окалину. Полученную заготовку отправляют на сварочный стенд. На стенде на нее устанавливают по чертежам опору и делают сварочные прихватки.

Для изготовления консольных балок применяют полуавтоматическую, автоматическую ручную сварку. При сварке металлоконструкций важно соблюдать технологию сварки. Потому, что на металлоконструкции действуют сварочные напряжения и деформации. От них консольную балку может повести, а это брак.

1.2 Характеристика материала и оценка его свариваемости

Сталь Ст3 не склонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна. свариваемость без ограничений.

Качество конструкционной стали определяется коррозионной стойкостью, механическими свойствами и свариваемостью. По своим механическим характеристикам стали делят на группы: сталь обычной, повышенной и высокой прочности.

Основные свойства стали непосредственно зависят от химического элементов, входящих в состав сплава и технологических особенностей производства.

Основой структуры стали является феррит. Он является малопрочным и пластичным, цементит напротив, хрупок и тверд, а перлит обладает промежуточными свойствами. Свойства феррита не позволяют применять его в строительных конструкциях в чистом виде. Для повышения прочности феррита сталь насыщают углеродом (стали обычной прочности, малоуглеродистые), легируют добавками хрома, никеля, кремния, марганца и других элементов (низколегированные стали с высоким коэффициентом прочности) и легируют с дополнительным термическим упрочнением ( высокопрочные стали)

К вредным примесям относятся фосфор и сера. Фосфор образует раствор с ферритом, таким образом снижает пластичность металла при высоких температурах и повышает хрупкость при низких. Образование сернистого железа при избытке серы приводит к красноломкости металла. В составе стали ст3 допускается не более 0,05% серы и 0,04 % фосфора.

1.3 Описание способов сварки

При РДС (ручной дуговой сварке) зажигание дуги, поддержание ее длины во время сварки, перемещение вдоль свариваемых кромок и подача электрода в зону горения дуги по мере его расплавления осуществляется сварщиком вручную. Качество сварки соединения во многом зависит от квалификации сварщика: умения быстро зажигать дугу, поддерживать необходимую ее длину, равномерно перемещать дугу вдоль свариваемых кромок, выполнять требуемые колебательные движения электрода при сварке, сваривать шов в разных пространственных положениях.

По количеству электродов ручная дуговая сварка подразделяется на одно-, двух- и многоэлектродную (пучком электродов). По роду применяемого тока: на сварку при постоянном и переменном токе. Сваривать можно однофазной и трехфазной дугой.

Наиболее широкое распространение получила сварка металлическим плавящимся электродом на постоянном и переменном токе.

Другие методы ручной дуговой сварки применяются или для повышения производительности труда (например, сварка пучком электродов), или для получения определенных типов швов сварных соединений (например, при сварке с отбортовкой кромок), или при сварке легированных сталей, цветных металлов и их сплавов (например, сварка вольфрамовым электродом).

1.4 Выбор сварочных материалов

Особенности электродов Э42

Легкое «зажигание».

Стабильность дуги Э42.

Низкий расход материала.

Большой ассортимент электродов данной марки (отличаются материалом покрытия).

Возможность работы с ржавыми или влажными металлами.

Оптимальное сочетание качества получаемого шва и стоимости электродов.

Технические характеристики

Коэффициент «наплавки» - порядка 10 г/Ач.

Длина стержня - до 45 см.

Примерный расход материала - на 1 кг шва (наплавленного металла) примерно 1,6 кг.

Практически не «реагирует» на изменение такого параметра, как длина дуги, что позволяет обеспечить высокое качество работ при нестабильности напряжения (в определенных пределах).

1.5 Выбор оборудования для сварки

Характеристика

Компактный, прочный и легкий. Высокоэффективный аппарат MMA сварки для строительных и монтажных работ

Сварочный инверторный аппарат, постоянный ток до 160 А;

Ручная сварка ММА стержневыми электродами диаметром до 4 мм;

Arcforcing - форсаж дуги;

Hotstart - уверенное зажигание электрода;

Antistick - предотвращение "прилипания" электрода

Аргонодуговая сварка TIG Liftarc (контактный поджиг дуги);

Надежная работа при перепадах напряжения в сети от 140 до 260В;

Переносной на плечевом ремне, 4,8 кг;

Сетевое напряжение 1x230 V (-40 % - +15 %)

Область применения

Покрытые электроды (рутиловые, основные, рутил - целлюлозные)

Низкоуглеродиcтые, низко- и высоколегированные стали

Особенности

Самая современная инверторная технология - простота транспортировки благодаря компактной конструкции и малому весу (4,8 кг)

Ручная дуговая сварка ММА, аргонодуговая сварка TIG (контактный поджиг)

Выдает заявленные производителем характеристики при перепадах напряжении сети 230 (-40% +15% от номинала) В. Идеально подходит для строительных работ благодаря надежной эксплуатации с длинными сетевыми кабелями (до 50м) и от генератора.

Функциональность и надежность гарантируются даже при падениях и ударах благодаря продуманной конструкции корпуса и прочному пластику

Незаменим для строительных работ благодаря надежной эксплуатации с длинными сетевыми кабелями (до 50 м) и от генератора

Работа без всяких проблем с 4 мм электродами благодаря отличным свойствам зажигания и сварки

Защита от перенапряжения - случайное подключение к сети питания с напряжением 400В не ведет к повреждению аппарата

1.6 Разработка технологии сборки и сварки

Следует помнить, что от правильности подключения оборудования во многом зависит не только качество работы, но и техника безопасности.

Данный метод сварки считается одним из наиболее опасных и обязательно должен проводиться в соответствии с правилами по технике безопасности и регламентом работ.

Перед тем как приступить непосредственно к выполнению работ, необходимо изучить не только технологию проведения сварочных работ с использованием ручной дуговой, но и иметь представление о соответствующем ГОСТ, который определяет порядок работ.

Также следует обязательно использовать соответствующие средства защиты.

При проведении работ следует помнить, что соединение тонких листов нержавейки и стали осуществляется с обязательной отбортовкой кромок.

Листы нержавейки и стали средней толщины можно сваривать без предварительной разделки кромок, однако в этом случае зазор не должен превышать один миллиметр.

Листы с большой толщиной следует в обязательном порядке сделать V-образную разделку. Кроме этого при данном методе сварки используется также и Х-образная разделка листового металла.

В любом случае перед тем, как приступить к сварке, необходимо тщательно зачистить кромки у металла до состояния блеска.

Для этого можно воспользоваться автоматическим инструментом, например болгаркой. При необходимости выполнить прихватку рекомендуется использовать электроды из углеродистых сталей.

1.7 Заготовительные операции

Механическую обработку кромок на станках производят: а) для обеспечения требуемой точности сборки; б) для обработки фасок сложного очертания; в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью термической резки, когда это считается необходимым. При обработке длинных кромок применяют кром-кострогальные станки, более коротких - торцефрезерные.

Гибка. Холодную гибку листовых элементов толщиной до 60 мм для получения деталей цилиндрической и конической формы осуществляют на листогибочных вальцах с валками длиной до 13 м. При вальцовке в холодном состоянии отношение радиуса изгиба к толщине листа ограничивают допустимым значением создаваемой пластической деформации. При гибке в вальцах концевой участок листа размером а (рис. 1, а) остается почти плоским. Ширина этого участка при использовании трехвалковых вальцов определяется расстояниями между осями валков а (рис. 1, 6). В четырехвалковых вальцах несвальцованным остается только участок шириной (l-*-2) s, где s - толщина листа (рис. 1, в).



Рис. 1 Схемы вальцовки обечаек: а - обечайка с необвальцованными кромками; б, в - установка листа в трех - и четырехвалковых вальцах; г - положение листа в начале гибки в вальцах; д - гибка листа в двухвалковых вальцах

Более правильное очертание концевого участка листа может быть получено либо калибровкой уже сваренной обечайки, либо предварительной подгибкой кромок под прессом или на листогибочных вальцах с толстым подкладным листом, согнутым по заданному радиусу. После подгибки кромок лист устанавливают в гибочные вальцы, выверяют параллельность оси вала и кромки листа и начинают гибку со средней части листа (рис.13.32, г). Использование двухвалковых гибочных вальцев с эластичным полиуретановым покрытием нижнего валка (рис.13.32, д) устраняет необходимость дополнительной подгибки кромок при вальцовке обечаек из листов толщиной до 6 мм. Упругое покрытие обжимает листовую заготовку вокруг жесткого верхнего валка и обеспечивает равномерный изгиб по всей длине.

Листовые элементы с поверхностью пространственной кривизны получают на специальных вальцах с валками переменного диаметра. Для формообразования элементов оболочек больших размеров применяют штамповку взрывом. При серийном и массовом производстве для получения элементов с поверхностью сложного очертания широко используют холодную штамповку из листового материала толщиной до 10 мм. Высокая производительность, точность размеров и формы получаемых заготовок, их низшая себестоимость обеспечивают создание весьма технологичных штампосварных изделий.

При холодной гибке профильного прожата и труб используют роликогибочные машины и трубогибочныег станки. Когда возникают трудности, связанные с нарушением формы поперечного сечения, целесообразно использовать специальные гибочные станки с индукционным нагревом непрерывно перемещаемой и изгибаемой заготовки. Деформируемый участок, нагретый до температуры 950-1000°С, имеет небольшую протяженность, обладает малым сопротивлением пластической деформации и повышенной устойчивостью, что предотвращает образование гофров в зоне сжатия.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет параметров сварки

1.Расчёт сварочного тока, А

4. Масса наплавленного металла, г

5. Время горения дуги, мин.

6. Полное время сварки(наплавки), мин.

7. Расход электродной проволоки, г

8. Расчет затраченной электроэнергии,

Из условия прочности

Тогда

Допускаемая нагрузка на консольную балку не должна превышать 674,7

сварка балка сталь

3. Техника безопасности

3.1 Электробезопасность и пожарная безопасность

Все электросварочные работы должны выполняться только при наличии индивидуальных и групповых средств защиты, способных предотвратить отрицательное воздействие электрического тока на организм. Все средства защиты можно разделить на 3 типа:

• Изолирующие средства предотвращают прохождение электричества через организм человека даже при непосредственном контакте с токоведущей поверхностью. Они в свою очередь подразделяются на основные (резиновые перчатки, инструмент с изолированным держателем) и дополнительные (калоши, коврики из резины). Следует помнить, что дополнительные средства должны применяться в комплекте с основными, сами по себе они не способны защитить человека от электричества.

Рис. 2

• Ограждающие устройства, предназначенные для недопущения контакта с элементами оборудования, находящегося под напряжением, могут иметь различную конструкцию. К этому же виду относится и временное заземление, которое устанавливается на время выполнения ремонтных работ на обесточенном оборудовании, предотвращает поражение током при непредвиденной его подаче.

• К вспомогательным средствам относят защитные очки, спецодежду -- все элементы, которые предохраняют от других поражающих факторов электрического тока (световое и тепловое воздействие).

Кроме того, все оборудование должно оснащаться системами защитного заземления, которое обесточит установку при появлении напряжения на элементах, на которых его не должно быть.

Основные правила электробезопасности.

Работа по профилактике производственного травматизма на предприятии должна быть налажена таким образом, чтобы каждый исполнитель осознал -- электробезопасность для сварщиков жизненно необходима, именно от соблюдения данных требований зависит не только результат работы, но и личная судьба человека. Основные правила электробезопасности гласят:

• Категорически запрещается прикасаться незащищенными руками к проводам с нарушенной или отсутствующей изоляцией, деталям сварочных аппаратов, которые могут быть под напряжением.

• Все сварочные агрегаты, свариваемые детали должны быть надежно заземлены.

• При перемещении сварочных кабелей необходимо соблюдать осторожность, не допускать повреждения изоляционных покрытий проводов, попадания их в воду. Также необходимо следить за тем, чтобы отсутствовал контакт кабеля с нагретыми заготовками.

• Перед началом выполнения работ следует проверить исправность оборудования, надежность заземления.

• Ремонтные и наладочные работы аппаратуры находящейся под напряжением запрещены.

• При длительных перерывах в работе сварочные аппараты должны быть обесточены.

• При выполнении работ, связанных с повышенной опасностью (замкнутые пространства, кессоны, трубопроводы), аппаратура должна быть снабжена автоматикой аварийного отключения.

• Кроме того, работы в таких условиях должны выполняться при наличии напарника, который находится вне замкнутого пространства. Исполнитель должен надеть страховочный пояс с присоединенной к нему бечевой, второй конец которой должен находиться в руках у напарника.

• Не допускается выполнение работ под атмосферными осадками, также запрещено работать в мокрой спецодежде и средствах защиты.

• Вся сварочная аппаратура должна быть оснащена блокировкой, которая будет препятствовать снятию защитных кожухов без снятия напряжения.

Действия при поражении электрическим током.

Жизнь сварщика, попавшего под воздействие электрического тока, во многом зависит от правильных и оперативных действий напарников.

• В первую очередь необходимо снять напряжение с оборудования ближайшим рубильником.

• Если это невозможно сделать быстро, требуется прервать контакт сварщика с поражающими элементами, находящимися под напряжением. Для этого необходимо использовать сухие, не проводящие ток подручные материалы, например, деревянную жердь.

• Вызвать бригаду скорой медицинской помощи.

• Уложить пострадавшего на ровную поверхность, укутать его теплым одеялом, освободить от сдавливающей и стесняющей одежды.

• В случае остановки дыхания и сердцебиения, необходимо приступить к искусственной вентиляции легких и непрямому массажу сердца.

Каждый сварщик должен помнить о том, что соблюдение правил безопасности не прихоть руководства, а жизненная необходимость.

3.2 Охрана окружающей среды

В сварочном производстве на многих предприятиях применяют систему оборотного водоснабжения. Воду, используемую для охлаждения сварочного оборудования, многократно используют после ее естественного охлаждения.

Охрана воздушного бассейна предусматривает мероприятия по обезвреживанию вредных для человека и окружающей среды веществ, выбрасываемых с отходящими газами: сооружения очистных установок в виде мокрых и сухих пылеуловителей для химической и электрической очистки газов, а также для улавливания ценных веществ, утилизации отходов и д.р. Например, из отходящих продуктов сгорания производят сжиженный углекислый газ для сварочных и других целей.

Охрана и рациональное использование земель предусматривают мероприятия, направленные на сокращение выхода земель из сельскохозяйственного оборота, предохранение их от эрозии и других разрушительных процессов, рекультивацию земли и др.

Охрана и рациональное использование минеральных ресурсов предусматривают мероприятия по совершенствованию систем и методов разработки месторождений полезных ископаемых и схем обогащения руд, использованию отходов металлургического производства и машиностроения, повышению извлечения из руд ценных попутных компонентов и д.р. Деятельность предприятия не должна нарушать нормальных условий работы других предприятий и организаций, ухудшать бытовые условия населения. С этой целью предусматривают также меры борьбы с производственными шумами, вибрациями, воздействиями электрических и магнитных полей. Шум, создаваемый сварочным оборудованием, должен быть минимальным.

Источники питания сварочной дуги, а также ряд электрических устройств, применяемых в сварочных автоматах и полуавтоматах, создают помехи радио- и телеприему. С целью устранения этого явления во всех типах сварочного оборудования, создающего такие помехи, устанавливают помехозащитные устройства.

Заключение

В курсовом проекте рассмотрено соединение консольной балки с трубой для сварки выбран электрод Э42 проверено прочность соединения 674,7(Н).

Список литературы

1. Николаев Г.А. - Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций

2. Орлов Б.Д. - Технология и оборудование контактной сварки

3. Багрянский К.В. - Теория сварочных процессов

4. Интернет литература

Размещено на Allbest.ru

...