Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Кафедра оборудования и технологии сварочного производства

Пояснительная записка

к курсовому проекту по

дисциплине ”Технологические основы сварки плавлением и давлением”

Уфа - 2006



Введение

Сварка широко применяется в основных отраслях производства, так как резко сокращает сроки выполнения работ и трудоемкость производственных процессов.

Выпуск сварных конструкций и уровень механизации сварочных работ растет из года в год. Получаемая за счет применения сварки ежегодная экономия в народном хозяйстве исчисляется многими сотнями миллионов рублей. сварка барабан сталь

Применение сварки способствует совершенствованию машиностроения и развитию новых отраслей техники -- ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники. Сварка позволяет уменьшить затраты на единицу продукции, сократить длительность производственного цикла, улучшить качество изделий.

Целью данной курсовой работы является анализ технических возможностей способов сварки плавлением барабана изготовленного из стали 10. Выбора комплекта оборудования, вспомогательного и основного материала, рекомендуемых режимов сварки, и провести экономическое сравнение вариантов технологии сварки, и определить наиболее экономичный вариант.



1. Описание изделия

Барабан состоит из двух концевых втулок (1),трубы (2), трех диафрагм (3) и трубы(4). Концевые втулки, диафрагма и труба (2) свариваются по замкнутому контуру.

Рисунок 1 - Барабан

2. Выбор способа сварки

Низкоуглеродистые стали, типа Сталь 10, имеют благоприятные показатели свариваемости и при соблюдении определенных условий могут быть сварены всеми видами сварки, имеющими промышленное значение. При этом сварные швы обладают необходимой стойкостью против образования кристаллизационных трещин вследствие пониженного содержания углерода. Образование кристаллизационных трещин возможно лишь в случае неблагоприятной формы провара, например в угловых швах, первом слое многослойного стыкового шва, односторонних швах с полным проваром кромок, когда содержание углерода приближается к верхнему пределу.

Основными показателями свариваемости низкоуглеродистых сталей являются сопротивляемость сварных соединений холодным трещинам и хрупкому разрушению и механические свойства зоны термического влияния, которые прежде всего связанны с фазовыми превращениями и структурными изменениями происходящими в стали при сварке.

Наиболее распространенным и опасным дефектом сварных соединений сталей являются холодные трещины в зоне термического влияния и металла шва, возникающие в закаленной структуре под влиянием водорода и сварочных напряжениях.

Низкоуглеродистые стали имеют ограниченное содержание C, Ni, Si, S и P. Поэтому при соблюдении режимов сварки и правильном применении присадочных материалов горячие трещины отсутствуют.

Критериями при определении диапазонов режимов сварки и температур предварительного подогрева служат допустимые максимальная и минимальная скорости охлаждения металла околошовной зоны. Величину этой скорости определяют экспериментальным путем по результатам испытаний технических проб или же расчетным путем.

Для данного изделия возможны следующие способы сварки плавлением:

1. ручная дуговая сварка;

2. сварка в защитных газах плавящимся электродом;

3. -плазменная сварка;

4. лазерная сварка;

5. электронно-лучевая сварка;

6. газовая сварка.



3. ручная дуговая сварка покрытым электродом

Этим способом сваривается подавляющее большинство конструкционных материалов: практически все стали, конструкционные чугуны, никелевые сплавы, медные сплавы, алюминиевые сплавы.

Толщина свариваемых материалов - от 05…1мм до (практически неограниченно) 100мм. Пространственные положения - любые. Применяется в строительстве, при монтажных работах, в промышленности - специальное и единичное производство и ремонт.

Достоинства:

1. Простота и дешевизна оборудования.

2. возможность изготовления швов практически любой сложности.

3. высокая универсальность и мобильность.

Недостатки:

1. низкая производительность.

2. низкое качество сварных соединений.

4. Сварка в защитных газах плавящимся электродом

Сварка в защитных газах плавящимся электродом применяется в мелкосерийном и серийном производстве, строительстве (при сварке трубопроводов) и т.д. Свариваются практически все материалы: большая часть легированных сталей и практически все малоуглеродистые стали, значительно реже - алюминий, медь и их сплавы. Ограниченно применяется сварка титана и его сплавов.

Полуавтоматической сваркой возможно сваривать детали в любом пространственном положении, для автоматической - в любом, кроме потолочном.

Толщина свариваемых материалов (сталь) - от 0,5 до 20 мм.

Достоинства:

1. высокая универсальность по видам сварных соединений, материалов, глубине проплавления (для многослойной сварки до 200мм);

2. возможность получить металл шва лучше чем при ручной сварке покрытым электродом за счет отсутствия шлаковых включений и возможнотси использовать защитный газ;

3. сравнительно высокая производительность процесса наплавки, шланговыми полуавтоматами в 2-4 раза выше чем покрытыми электродами;

4. в сравнении со сваркой под флюсом можно наблюдать формирование шва, и в шве практически отсутствуют шлаковые включения (если сварка не порошковыми проволоками).

Недостатки:

1. по сравнению со сваркой под флюсом эффективный КПД нагрева до 1,5 раза ниже;

2. существенное разбрызгивание электродного материала достигает 10%;

3. необходимость защиты от излучения дуги;

4. сравнительно сложное и дорогое оборудование для обеспечения подачи электродной проволоки и защитного газа;

5. довольно узкие диапазоны режимов для каждого диаметра проволоки, что соответственно ведет к удорожанию и усложнению технологии

5. Плазменная сварка

Применяется практически только в промышленности, в основном для соединения тонколистовых конструкций.

Свариваются практически все металлические материалы за исключением чугуна и некоторых цветных сплавов.

Возможна ручная и механизированная сварка с присадочной проволокой и без, в любых пространственных положениях (в основном используется нижнее). Минимальная толщина свариваемых материалов - от 0,1мм. Максимальная глубина проплавления на стали за один проход - 10мм.

Достоинства:

1. высокая универсальность по материалам и видам конструкций;

2. возможность сварки особо тонколистовых материалов;

3. высокая концентрация нагрева при маленьких размерах нагреваемой зоны по сравнению со сваркой свободно горящей дугой;

4. сжатие столба дуги обеспечивает его высокую пространственную стабильность;

5. более высокая скорость сварки в сравнении со способами, использующими открытую дугу в связи со стабилизацией дугового разряда за счет сжатия.

Недостатки:

1. Сильное излучение дуги и испарение металла;

2. сильная зависимость геометрии проплавления от технологических параметров сварки (геометрические размеры рабочей части плазмотрона, диаметр сопла плазмотрона, длинна канала сопла);

3. сравнительно сложное и соответственно более дорогое оборудование;

6. Лазерная сварка

Достоинства:

1. возможность сварки металлических и неметаллических материалов;

2. возможность сварки через прозрачные поверхности;

3. возможность получить наиболее широкий диапазон концентрации нагрева (10¹⁰ Вт/см²);

4. возможность нагрева без большого давления на сварочную ванну;

5. возможность пространственного управления траекторией сварки в очень широких пределах;

Недостатки:

1. сравнительно низкий КПД самих установок;

2. низкий эффективный КПД нагрева (особенно в начале нагрева);

3. очень высокая стоимость лазерных установок;

7. Электронно-лучевая сварка

Применяется в специализированном машиностроении (авиастроение, судостроение и т.д.). Свариваются практически все металлические материалы (кроме легкоиспаряющихся металлов и чугуна).

Достоинства:

1. Возможность получить более высокую степень защиты от окружающей среды, поскольку содержание водорода и кислорода в вакууме в 10-20 раз меньше чем в аргоне и гелии;

2. возможность сварки химически-активных материалов;

3. высокая концентрация источника нагрева, возможность получения кинжального проплавления;

4. возможность за счет уменьшения зоны термического влияния и толщины прослойки структур с пониженной пластичностью сваривать материалы без термообработки;

5. высокая производительность очень маленькие коробления в сравнение с дуговыми способами сварки.

Недостатки:

1. относительно низкая производительность процесса связанная с длительным вакуумированием;

2. сильное влияние многих параметров на электронный луч и стабильность проплавления;

3. громоздкое и дорогостоящее оборудование (из-за высоковольтных и вакуумных систем);



8. Газовая сварка

Требованиям конструкции неразъемных соединений, а также предложенному в задании типу производства соответствуют три вида сварки

1. автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

2. Газовая сварка

3. Сварка плавящимся электродом.

9. Выбор режимов обработки

Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

Ручная дуговая сварка

Толщина металла	Сила сварочного тока	Напряжение на дуге	Скорость сварки	d электрода,
4-6	120 - 240	18 - 30	7	2,5 - 4

Плазменная сварка и газовая сварка

Толщина металла, мм	Расход газа, л/ч	Давление на входе в горелку
	Ацетилен	Кислород	Ацетилен	Кислород
4 - 6	420 - 600	450 - 650	0,001 - 0,1	0,2 - 0,3

10. Выбор оборудования

Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

1. Источник питания: УДГ-403

1. Вращатель роликовый М-61051.

2. Подающий механизм: ПДГО-510

Ручная дуговая сварка

1. Трансформатор ТДМ-259.

2. Вращатель роликовый М-61051.

Напряжение питающей сети, В	380, 1 фаза
Номинальный сварочный ток, А	300
ПВ %	60
Пределы регулирования трансформатора, А	70-460
Напряжение холостого хода трансформатора, В	70
Габаритные размеры, мм трансформатора	585х600х850
Габаритные размеры, мм блока БАС	300х400х300
Масса, кг трансформатора	140
Масса, кг блока БАС	11

Плазменная сварка

1. Установка плазменной сварки УПНС-304.

Газовая сварка.

1. Генератор ацетиленовый УСН-20-3.

2. Горелка сварочная.

3. Вращатель роликовый М-61051.

Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

1. Источник питания: УДГ-403 (45 300 руб.)

Технические данные:

2. Вращатель роликовый М-61051 (250 490 руб.)

3. Подающий механизм: ПДГО-510 (18 000 руб)

Технические данные:

Напряжение питающей сети, В	~27
Номинальный сварочный ток, А	500
Диаметр электрода, стальной электродной проволоки, мм	1.2-2.0
Диаметр электрода, порошковой электродной проволоки, мм	1.6-3.2
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	70-1100
Мощность привода, Вт	120
Регулировка времени, с :
-предварительная продувка газа	0,2 …10
-продувка газа после сварки	0,2 …10
-задержка отключения источника (вылет проволоки)	0……0,2
-нарастания скорости подачи проволоки от минимального до установленного значения («мягкий старт»)	0,1……2
Габаритные размеры, мм, ДхШхВ не более	650x215x410

Ручная дуговая сварка

1. Трансформатор ТДМ-259 (8 800 руб).

Технические характеристики:

Максимальная потребляемая мощность, кВА	18
Рабочее напряжение, В	30
Напряжение холостого хода, В	70
Пределы регулирования сварочного тока, А	90 - 250
Габариты, мм	610х320ж455
Масса не более, кг	75
Вид питания	220/1, 380/2

2. Вращатель роликовый М-61051

Плазменная сварка

Установка плазменной сварки УПНС-304.

Наименование		УПНС-304 ручная
Напряжение питания	В	3х380
Потребляемая мощность	кВА	25
Назначение: - сварка плазменная - сварка аргонодуговая - наплавка плазменная - напыление плазменное - упрочнение плазменное - закалка плазменная
Номинальный ток (ПВ)	А(%)	315 (60%) 250 (100%)
Регулирование рабочего тока: - сварки - наплавки - напыления		плавное
	А	4...315
	А	20...160
	А	-
Толщина сварки: - нержавеющая сталь - медь - алюминий
	Мм	0,5...5
	Мм	0,5...3
	Мм	1...8
Материал электрода - прямая полярность - обратная полярность		вольфрам медь
Длина шланга	М	4,5
Плазмообразующий и защитный газ		аргон
Максимальный расход газа	л/час	1250
Охлаждение плазмотрона		водяное
Расход охлаждающей воды - для плазмотрона - для насадок напыления и упрочнения - для горелки ТИГ
	л/час	200
	л/час	-
	л/час	75
Габариты (ДхШхВ): - блока питания - блока управления
	Мм	800х700х900
	Мм	600х380х600
Масса установки	Кг	400

Вращатель роликовый М-61051



Заключение

В ходе проведенной курсовой работы проанализировали соответствие технических возможностей способов сварки плавлением изделия из заданного материала и с заданной геометрией свариваемой поверхности; выбрали технологические рекомендации по сварке плавлением и рекомендуемые диапазоны изменения всех необходимых параметров режима; определили рациональные марки основного и вспомогательного оборудования, обеспечивающего требуемые параметры процесса; выполнили экономическое сравнение вариантов технологии сварки плавлением и выбрали наиболее экономичный вариант. По приведенной суммарной себестоимости годовой программы выяснили затраты на автоматическую сварку в CO₂ плавящимся электродом, на ручную дуговую сварку и на плазменную сварку.



Список литературы

1. Справочник по сварке, пайке, склейке и резке металлов и пластмасс. Под ред. А.Ноймана, Е.Рихтера. Пер. с немецкого А.А.Шарапова под ред. В.Н.Волченко. М., «Металлургия», 1980.

2. Справочная книга сварщика. Китаев А.М. М., «Машиностроение», 1985.

3. Технология и оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. А.И.Акулов, Г.А.Бельчук, В.П.Демянцевич. М., «Машиностроение», 1977.

Размещено на Allbest.ru

...