Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Колонная аппаратура

2. Характеристика материалов

2.1 Сталь 20

2.2 Сталь 17Г1С

2.3 Сталь 03Х23Н28Ю4Т

3. Транспортирование аппарата

3.1 Расчет габаритности при перевозке по железной дороге

3.2 Определение возможности транспортировки аппаратов по воде

4. Выбор методов раскроя. Определение размеров проката

5. Размерный анализ аппарата. Расчет и назначение допусков на все параметры. Уточнение размеров проката с учетом допусков

5.1 Отклонения по периметру

5.2 Размерный анализ по высоте (длине) аппарата

6. Выбор и расчет заготовительных операций

6.1 Очистка

6.1.1 Способы очистки

6.2 Правка

6.3 Обработка кромок

6.4 Разметка

6.5 Разрезаемость, резка

6.6 Гибка

6.7 Прессовые операции

7. Сборочно-сварочные операции. Расчет режимов сварки и подбор сварочных материалов

7.1 Ручная дуговая сварка

7.2 Автоматическая сварка под слоем флюса

7.3 Расчет режимов электрошлаковой сварки

7.4 Сварка разнородных сталей

Список использованных источников

1. Колонная аппаратура

Химические аппараты предназначаются для осуществления в них химических, физических, или физико-химических процессов, а также для хранения или перемещения в них различных химических веществ.

В зависимости от назначения, чаще всего по протекающему технологическому процессу, химические аппараты называют:

- реактор;

- теплообменник;

- испаритель и т.д.

Содержащиеся и перерабатываемые вещества в аппаратах бывают в разном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком и газообразном, реже в твердом), различной химической активности.

Различные процессы проходят в аппаратах при давлениях от глубокого вакуума до избыточного и разнообразных температурах от минус 250 до плюс 900 °С.

Характер работы аппаратов бывает непрерывным и периодическим, а установка их может быть стационарной и нестационарной. Все аппараты, наряду с наличием у них своих специфических устройств, как правило, состоят из следующих основных элементов и узлов:

- цилиндрического корпуса;

- днища;

- крышки;

- штуцеров;

- устройств для присоединения контрольных приборов;

- люков;

- опоры;

- сварных и фланцевых соединений;

- строповых устройств.

Аппараты разделены по наиболее удобному для конструирования и расчета на три вида:

-емкостные;

-теплообменные;

-колонные.

Отличительным признаком колонной аппаратуры является их вертикальное положение, в которых имеются различные внутренние устройства в виде тарелок или насадок (в сорбционных и ректификационных колоннах). К ним относятся также комбинированные или агрегативные аппараты, представляющие собой расположенные друг над другом различные по конструкции и назначению несколько аппаратов, жестко соединенных между собой.

2. Характеристика материалов

колонный аппаратура сталь сварка

Свариваемость - свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Склонность к образованию трещин как показатель свариваемости материала, который устанавливается по факту образования трещин в сварном соединении и оценивается качественно или количественно критической величиной одного из факторов, обуславливающих трещинообразование.

Стойкость против образования трещин как показатель свариваемости материала, который устанавливается по факту отсутствия трещин и оценивается качественно или количественно критической величиной одного из факторов трещинообразования.

Сопротивляемость образованию трещин означает свойство материала в структурном и напряженно-деформированном состоянии шва или зоны термического влияния сопротивляться разрушению, соответствующему по характеру разрушения при образовании трещин.

2.1 Сталь 20

Заменитель - сталь 15, сталь 25.

Вид поставки - сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 8239-72. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75,
ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-71. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 10704-76, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Назначение - после нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от минус 40 до плюс 450°С под давлением, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Основные физико-химические характеристики стали 20 приведены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4.

Таблица 2.1 - Температура критических точек, °С

Ас1	Ас3 (Асm)	Аr3 (Аrсm)	Аr1
735	850	835	680

Таблица 2.2 - Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

С	Si	Мn	S	Р	Сr	Ni	Сu	As
			не более
0,17-0,24	0,17-0,37	0,35-0,65	0,04	0,035	0,25	0,3	0,3	0,08

Таблица 2.4 - Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-40	-60
Отжиг	110	68	47	10
Нормализация	157	109	86	15-38

Таблица 2.3 - Механические свойства при Т=20oС материала 20

Сортамент	Размер	s?	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист термообработ., ГОСТ 4041-71	4 - 14	340-490		28
Трубы горячедеф., ГОСТ 550-75		431	255	22	50	780
Трубы, ГОСТ 8731-87		412	245	21
Трубы, ГОСТ 10705-80		372	225	22
Прокат, ГОСТ 1050-88	до 80	410	245	25	55		Нормализация
Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88		490		7	40
Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88		390		21	50
Лента отожжен., ГОСТ 2284-79		310-540		18
Лента нагартован., ГОСТ 2284-79		490-830

Технологические свойства:

- температура ковки в начале 1280 °С, в конце 750, охлаждение на воздухе;

- свариваемость - сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки;

- способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС;

- склонность к отпускной способности - не склонна;

- флокеночувствительность - не чувствительна.

Эквивалент углерода Cэкв, % вычисляется по формуле

При Сэкв=0,39% и S=20 мм подогрев до 200оС.

Эквивалент углерода , %, вычисляется по формуле

Так как < 0,6 %,

то резка стали возможна в любых условиях без применения подогрева.

2.2 Сталь 17Г1С

Заменитель - 17ГС.

Вид поставки - лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 5520-79. Назначение - сварные детали, работающие под давлением при температуре от минус 40 до плюс 475 °С. Основные физико-химические характеристики стали 17Г1С приведены в таблицах 2.2.1, 2.2.2 и 2.2.3.

Таблица 2.2.1 - Химический состав, % (ГОСТ 1050--88)

С	Si	Мn	S	Р	N	Cr	Сu	Ni	As
			не более
0,15-0,2	0,4-0,6	1,15-1,6	0,04	0,035	0,008	0,3	0,3	0,3	0,08

Таблица 2.2.2 - Механические свойства при Т=20oС материала 20

Сортамент	Размер	s?	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист, ГОСТ 5520-79		510	345-355	23		390-440
Трубы, ГОСТ 10705-80		490	343	20	50

Таблица 2.2.3 - Ударная вязкость,KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-40	-60
Труба горячекатаная, ув = 530 МПа	73	52	48	37
Труба, закалка, высокий отпуск, у0,2 = 475 МПа, ув = 670 МПа	78	71	64	53

Технологические свойства:

- свариваемость - сваривается без ограничений;

- склонность к отпускной способности - не склонна;

- флокеночувствительность - не чувствительна.

Эквивалент углерода Cэкв, % вычисляется по формуле (2.1)

При Сэкв = 0,56% и S = 32 мм подогрев до 350оС.

Эквивалент углерода , %, вычисляется по формуле (2.2)

Так как

> 0,6 %,

то резка стали с применением подогрева до 200 оС.

2.3 Сталь 03Х23Н28Ю4Т

Вид поставки - листы горячекатаные ТУ 14-1-4195-86.

Назначение - насадки зажигателей, неохлажденные элементы дистанцирования поверхностей нагрева паровых котлов, форсунки зажигателей термических печей и другие изделия, которые работают в окислительных газовых средах при температуре 1300°С включительно.

Основные физико-химические характеристики стали 03Х23Н28Ю4Т приведены в таблицах 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.3.

Таблица 2.3.1 - Химический состав, % (ТУ 14-1-4195-86)

С	Si	Mn	S	Р	Сr	Ni	Ti	Al	Ce	Ca
	не более
0,03	0,4	0,5	0,02	0,02	23-24	27-28	0,1-0,2	4-4,5	0,15	0,1

Таблица 2.3.2 - Жаростойкость

Среда	t, °С	Скорость коррозии, мм/год	База испытаний,ч
Воздух	1300	0,15	1000

Таблица 2.3.3 - Высокотемпературные пластичность и прочность сплава

t, °С	у0,2, H/мм2	ув, H/мм2	?,--%	y,--%
900	193	166	46,1	48,0
1000	109	107	66,2	71,6
1050	81	76	76,3	68,5
1100	62	56	74,2	92,0
1150	47	42	67,5	96,5
1200	38	37	77,8	96,5

Технологические свойства:

- температура ковки в начале 1180 °С, в конце 950;

- свариваемость - ограниченно свариваемая;

- способы сварки РД, РАД и КТ.

Эквивалент углерода Cэкв, % вычисляется по формуле (2.1)

При Сэкв = 6,54% и S = 60 мм подогрев до 350оС, с последующей термообработкой.

Эквивалент углерода , %, вычисляется по формуле (2.2)

Так как > 0,6 %,

кроме применения подогрева, необходима и последующая термическая обработка.

3. Транспортирование аппарата

Дано:

Dвн=1800 мм; L4=2400 мм;

L1=2000 мм; S4=28 мм;

S1=20 мм; mдн1=620,4 кг

L2=8200 мм; mдн2=2065,4 кг

S2=32 мм; Vg1=912,6 дм3;

L3=10600 мм; Vg2=1014,3 дм3;

S3=60 мм;

Рисунок 3.1 - Эскиз колонного аппарата

3.1 Расчет габаритности при перевозке по железной дороге

Расчет габаритности преследует цель определение расчетной ширины аппарата

, (3.1)

где D - диаметр аппарата или его наибольший поперечный размер. На прямолинейном участке пути расчетная ширина определяется только по этому размеру. При прохождении криволинейных участков путей дополнительно учитываются;

С - отклонения конца аппарата от оси железной дороги наружу;

К - увеличение расчетного габарита на кривых участках пути за счет разбега и износа кодовых частей подвижного состава.

После некоторых преобразований и подстановок получим формулу для расчета ширины

(3.2)

где L2-длина аппарата, мм;

L1-база платформы(вагона) или расстояние между двумя вращающимися опорами, где аппарата перевозится на сцепе двух платформ (база сцепа). Для четырехосной платформы грузоподъемности 50 тонн
L1 равен 9300 мм;

R- радиус закругления оси железной дороги.

Ширину рассчитываем по формуле (3.2)

По ГОСТ 9238-83 аппаратура, расчетная ширина которой не выходит за пределы габариты подвижного состава (менее 3400 мм), называется абсолютной габаритной. Она целиком изготавливается на заводе. Так как расчетная ширина аппарата А равна мм, это меньше 3400 мм, то значит аппарата абсолютно габаритным.

3.2 Определение возможности транспортировки аппаратов по воде

Сила Архимеда Fa, Н определяется по формуле

( 3.3)

где g- ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с;

- плотность воды, 1000 кг/м;

- толщина стенки первого участка, м;

- толщина стенки второго участка, м;

- толщина стенки третьего участка, м;

- объем верхнего днища, м3;

- объем нижнего днища, м3.

.

Вес аппарата G определяется по формуле

(3.4)

где G1- вес первой обечайки, Н;

G2 - вес второй обечайки, Н;

G3- вес третьей обечайки, Н;

Gg1- вес верхнего днища, Н;

Gg2- вес нижнего днища, Н.

Вычислим вес первой обечайки

(3.5)

где DH1 - наружный диаметр аппарата на первом участке, м;

сст - плотность стали, сст = 7850 кг/м3.

Наружный диаметр аппарата на первом участке, Dн1 =1,84 м.

.

Вычислим вес второй обечайки

(3.6)

где Dн2 - наружный диаметр аппарата на втором участке, м.

Наружный диаметр аппарата на втором участке, DН2 =1,864 м.

Вычислим вес третьей обечайки G3

(3.7)

где Dн3 - наружный диаметр аппарата на третьем участке, м.

Наружный диаметр аппарата на третьем участке, DН3 =1,92 м.

Вес днищ определяется по формуле

Ggi=mдн*g, (3.8)

где mдн - масса днища.

Вычислим вес верхнего днища Gg1

Ggl= 620,4 ·9,8 = 6079,92 H.

Вес нижнего днища Gg2

Gg2 = 2065,4 ·9,8 = 20240,92 Н.

По формуле (3.4)

Н.

Для транспортировки аппарата по воде необходимо выполнение условия плавучести

Fa > G, (3.9)

Для данного аппарата условие плавучести согласно формуле 3.9 выполняется, F = > G = Н, следовательно, транспортировка аппарата по воде возможна.

4. Выбор методов раскроя. Определение размеров проката

Карта раскроя сборочной единицы (обечайки, корпуса, днища) представляет собой чертеж развертки на плоскости, который определяет количество и габаритные размеры листов-заготовок, расположение и протяженность продольных и поперечных швов. От вида раскроя зависят основные технологические операции (особенно сборочно-сварные и их последовательность), возможная точность изготовления изделия, необходимое оборудование, себестоимость изделия, а также отходы металла. Среди многочисленных разновидностей на практике имеют место две принципиально разные карты раскроя корпусов аппаратов (рисунок 4.1).

I тип - метод обечаек, характеризуется тем, что продольная ось листа располагается перпендикулярно оси аппарата. При применении карты раскроя I типа сборочный узел (корпус) составляется из отдельных обечаек. Каждая обечайка, по возможности, выполняется из одного листа.

Рисунок 4.1 - Карты раскроя корпусов

II тип - метод карт, характеризуется тем, что продольная ось листа располагается параллельно оси аппарата. Однозначное решение вопроса о предпочтении карт того или иного типа не представляется возможным и лишено целесообразности, каждый имеет свои особенности. При использовании метода обечаек увеличивается количество кольцевых швов, которые меньше напряженны, но имеют большую трудоемкость сборочно-сварочных работ. Листогибочные машины используются с небольшой длиной валков. Имеют место значительные допуски по длине аппарата. При методе карт используются максимальные размеры листа по длине. Имеет место малое количество кольцевых швов, большое количество продольных. Отклонения по периметру получаются наибольшие, а по длине минимальные. Продольные швы выполняются на плоскости, что приводит к снижению трудоемкости сварочных и сборочных операций. Трудоемкость снижается также за счет сокращения количества кольцевых швов. Требуются вальцы большой мощности, так как длина валков доходит до 12 метров. Метод карт является более прогрессивным и предполагает наличие высокой технической оснащенности производства и выполнения сварных соединений по принципу равнопрочности. Применение того или иного метода карт раскроя зависит от конкретных условий и выбирается с учетом необходимого оборудования, технологических операций и их последовательности, точности изготовления аппарата, отходов металла и себестоимости изделия. Выбор конкретного метода карты раскроя нужно производить сопоставлением обоих методов.

Участок №1

Ш1=р(Dв+S1), (4.1)

где Ш1 - ширина участка;

Dв - внутренний диаметр обечайки;

S1 - толщина стенки.

Ш1=р(1800+20)=5715 мм.

Длинна участка L1=2000 мм;

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 1000х6000, следовательно, участок состоит из 2 листов при изготовлении методом обечаек. Применение метода карт не целесообразно.



Рисунок 4.1 - Карта раскроя участка I (метод обечаек)

Отходы

Количество швов: 1 продольный, 1 кольцевой; Длина сварных
швов: 7715 мм.

Участок №2

Ширина участка определяется по формуле (4.1)

Ш2=р(1800+32)=5753 мм. Длинна участка L2=8200 мм.

Метод карт

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 2000х4500, следовательно участок состоит из 6 листов.

Рисунок 4.2 - Карта раскроя участка II (метод карт)

Отходы

Количество швов: 3 продольных, 2 кольцевых; Длина сварных
швов: 36106 мм.

Метод обечаек

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 2100х6000, следовательно участок состоит из 4 листов.

Рисунок 4.3 - Карта раскроя участка II (метод обечаек)

Отходы

Количество швов: 1 продольный, 3 кольцевых; Длина сварных
швов: 25459 мм.

Для 2 участка выбираем метод обечаек; Количество листов 4,
размеры 2100х6000х32.

Участок №3

Ш3=р(1800+60)=5840 мм.

Длинна участка L3=10600 мм.

Метод обечаек

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 2200х3200, следовательно участок состоит из 10 листов.

Рисунок 4.4 - Карта раскроя участка III (метод обечаек)

Отходы

Количество швов: 2 продольных, 4 кольцевых. Длина сварных
швов: 44560 мм.

Метод карт

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 2000х4000, следовательно участок состоит из 9 листов.

Рисунок 4.5 - Карта раскроя участка III (метод карт)

Отходы

Количество швов: 3 продольных, 2 кольцевых; Длина сварных
швов: 43480 мм.

Для 3 участка выбираем метод карт; Количество листов 9,
размеры 2000х4000х60.

5. Размерный анализ аппарата. Расчет и назначение допусков на все параметры. Уточнение размеров проката с учетом допусков

Основными источниками погрешностей, возникающих в ходе выполнения технологических операций, можно считать следующее: производство листового проката, раскрой и обработка кромок, гибка, штамповка и сварка.

Общий вид соотношений, определяющих суммарное верхнее б1 и нижнее б2 отклонения сопрягаемых деталей определяется по формулам

б1 = (б1пр + 2 б1оп + б13) .n;

б2 = (б2пр + 2 б2оп + б23) .n, (5.1)

где б1пр и б2пр - отклонения размеров проката;

б1оп и 2 б2оп - операционные отклонения для последней операции обработки заготовок, отнесенные к одной кромке;

б13 и и б23- верхнее и нижнее отклонения для сборочного зазора между кромками;

n - число швов или заготовок.

Численное значение отклонений зависит от технического уровня выполняемых операций. Они предусматриваются в соответствующих технических требованиях, стандартах на выполнение тех или иных технологических операций и постоянно обновляются.

Формулы (5.1), определяющие верхнее и нижнее отклонения, поучительны по структуре. Они позволяют критически оценить целесообразность проектируемой карты раскроя, обработки кромок и гибки, исхода из возможной точности размеров сопрягаемых деталей. Допускаемые отклонения размеров аппаратов можно получить, используя технологические операции, позволяющие получить необходимую точность размеров заготовок. Применение принципов взаимозаменяемости дает возможность технологам контролировать рациональность проектируемых технологических процессов по операционным размерам заготовок, обеспечивающим необходимые предельные размеры.

5.1 Отклонения по периметру

Периметр корпуса по нейтральному диаметру составит

L0 = р(Dв + S), (5.2)

Рассчитаем L0 для каждого участка по формуле (5.2)

Участок I L0 = 3,14(1800 + 20) = 5718 мм;

Участок II L0 = 3,14(1800 + 32) = 5755 мм;

Участок III L0 = 3,14(1800 + 60) = 5843 мм.

Рассмотрим первый участок

Из сортамента толстолистовой стали - ГОСТ 5681-85 выбираем лист размерами 1000х6000х20 - 2 листов (длина, ширина, толщина). Выбранная длина обеспечивает изготовление обечаек с одним продольным и одним кольцевым швами n=2.

Рассмотрим второй участок

Из сортамента толстолистовой стали - ГОСТ 5681-85 выбираем лист размерами 2100х6000х32 - 4 листа. Выбранная длина обеспечивает изготовление обечаек с тремя кольцевыми и одним продольным швами n=4.

Рассмотрим третий участок

Из сортамента толстолистовой стали - ГОСТ 5681-85 выбираем лист размерами 2000х4000х60 - 9 листов. Выбранная длина обеспечивает изготовление обечаек с двумя кольцевыми и тремя продольными швами n =9.

Условия производства - совмещенные раскрой и обработку кромок производить кислородной резкой, швы без скоса кромок, сварка электрошлаковая.

Прокатные отклонения учитываются только в том случае, когда листы используются без последующей обработки, для данного случая б1пр = б2пр = 0.

Ограничимся определением операционных отклонений только для операции обработки кромок.

Для кислородной резки

2б1оп = +2,0 мм;

2б2оп = - 2,0 мм.

Допускаемые предельные отклонения зазора для электрошлаковой сварки по ГОСТ 15164-78

б13 = +2,0 мм;

б23 = - 2,0 мм.

Участок I

б1 = (0+2,0+2,0) .2 = +8 мм;

б2 = (0-2,0-2,0) .2 = -8 мм.

Участок II

б1 = (0+2,0+2,0) .4 = +16 мм;

б2 = (0-2,0-2,0) .4 = -16 мм.

Участок III

б1 = (0+2,0+2,0) .9 = +36 мм;

б2 = (0-2,0-2,0) .9 = -36 мм.

Допускаемые отклонения в длине развертки взаимостыкуемых обечаек должны обеспечивать выполнение установленных норм на смещение кромок в кольцевых швах, рассчитаем по формуле

, (5.3)

где h - допускаемое смещение кромок.

Участок I

h = 0,1 . S + 1 мм;

h = 0,1 . 20 + 1 = 3 мм;

ДL = ±3,14(3/2)= ± 4,7 мм.

Участок II

h = 0,15 . S не более 5 мм;

h= 0,15 . 32 = 4,8 мм;

ДL = ±3,14(4,8/2)= ± 7,5 мм.

Участок III

h = 0,15 . S не более 5 мм;

h= 0,15 . 60 = 9 мм;

ДL = ±3,14(5/2)= ± 7,9 мм.

Таким образом, по периметру условия производства обеспечивают ожидаемые отклонения меньше допускаемых. Исходная длина периметра рассчитывается по формуле

, (5.4)

где

в=S/Rв, (5.5)

Участок I

в = 20/900 = 0,02;

участок II

в = 32/900 = 0,04;

участок III

в = 60/900 = 0,07;

Вывод - исходная длина периметра обечаек перед гибкой должна быть меньше: на 1,2 мм на первом участке, на 5 мм на втором, на 14,3 мм на третьем участке.

Окончательная длина развертки составит

участок I

L = 5716,8 ± 4,7 мм.

участок II

L = 5750,0 ± 7,5 мм.

участок III

L = 5828,7 ± 7,9 мм.

Верхнее и нижнее отклонение по диаметру аппарата рассчитываются по формуле

, (5.6)

участок I

?D= ±(3/2)= ±1,5 мм.

участок II

?D = ±(4,8/2)= ±2,4 мм.

участок III

?D = ±(9/2)= ±4,5 мм.

Рассчитаем номинальный диаметр обечаек

Dном = (Dв + S) ±?D, (5.7)

участок I

Dном = (1800+ 20) ± 1,5 =1820 ±1,5 мм.

участок II

Dном = (1800+ 32) ± 2,4 =1832 ±2,4 мм.

участок III

Dном = (1800+ 60) ± 4,5= 1860 ±4,5 мм.

5.2 Размерный анализ по высоте (длине) аппарата

Следует отметить, что научно обоснованный метод выбора ширины и допусков листовых заготовок стыковых соединений сварных карт отсутствует и отдан на произвольное решение изготовителей, что не может гарантировать высокого качества.

Корпус аппарата состоит из трех отдельных обечаек. Количество кольцевых швов с учетом швов «обечайка - днище» n = 8. (посчитайте из раздела 4)

Допускаемые отклонения длины цилиндрической части аппарата не должны превышать плюс 0,3% от номинальной длины корпуса без днищ, но не более плюс-минус 75 мм.

?Н = ±0,003 . Н ? 75 мм;

?Н = ±0,003 . 20800 = ±63 мм.

Следовательно, принимаем ?Н = ±63 мм.

Для определения расчетных (возможных, ожидаемых) отклонений используются те же формулы, что и при расчете отклонений периметра.

Рассмотрим два варианта расчета

Вариант I. Листы используются без дополнительной обработки кромок. В этом случае необходимо учитывать отклонения проката по ширине.

Отклонения по ширине проката только плюсовые, и согласно ГОСТ5681, составляют

б1пр = +0,5%В, (5.9)

участок I

б1пр = 0,005 . 1000 = +5 мм.

участок II

б1пр = 0,005 . 2100 = +10,5 мм.

участок III

б1пр = 0,005 . 2000 = +10 мм.

Расчетное количество кольцевых швов для определения ?Н будет равняться n = 2 для первого участка, n = 4 для второго участка, n = 9 для третьего участка.

Операционные отклонения и отклонения зазора те же, что и для случая

Периметра

2б1оп = +2,0 мм; 2б2оп = - 2,0 мм;

б13 = +2,0 мм; б23 = - 2,0 мм.

участок I

б1 = (5 +2,0 +2,0) . 2 = +18 мм;

б2 = (0 - 2,0 - 2,0) . 2 = -8 мм.

участок II

б1 = (10,5 +2,0 +2,0) . 4 = +58 мм;

б2 = (0 - 2,0 - 2,0) . 4 = - 16 мм.

участок III

б1 = (10 +2,0 +2,0) . 9 = +126 мм;

б2 = (0 - 2,0 - 2,0) . 9 = -36 мм.

Ожидаемые расчетные отклонения ниже допускаемых. Величины отклонений могут быть значительно снижены, если применить известный в машиностроении метод компенсации отклонений от нормальных размеров.

Применять этот метод следует ограниченно, так как он не способствует независимому изготовлению базовых деталей и, следовательно, препятствует внедрению принципов взаимозаменяемости.

Вариант II: При этом прокат подвергается дополнительной обработке по ширине и размеры каждой из обечаек будут одинаковы, количество кольцевых швов n = 2 для первого участка, n = 4 для второго участка, n = 9 для третьего участка.

2 б1оп = 2 б2оп = 0.

участок I

б1 = (0 +2,0 +2,0) · 2 = +8 мм;

б2 = (0 - 2,0 - 2,0) · 2 = -8 мм.

участок II

б1 = (0 +2,0 +2,0) · 4 = +16 мм;

б2 = (0 -2,0 - 2,0) · 4 = - 16 мм.

участок III

б1 = (0 +2,0 +2,0) · 9 = +36 мм;

б2 = (0 - 2,0 - 2,0) · 9 = - 36 мм.

Расчетные отклонения в данном варианте меньше допускаемых, и, следовательно, второй вариант обеспечивает принципы взаимозаменяемости.

Определим диаметр сварной опоры в сопряжении этой опоры со штампованным днищем.

В качестве номинальных выбраны внутренний диаметр опоры DA и наружный диаметр днища Dн (рисунок 5.2.1)

Рисунок 5.2.1 - Расчетная схема сопряжения «опора - днище»

Внутренний диаметр опоры DА, мм

DА = Dн + бА + бВ + ?min , (5.10)

где бА - допуск на диаметр опоры, мм;

бВ - допуск на диаметр днища, мм.

Примем ?min = 1 мм, толщину стенки опоры 28 мм, максимальный сварочный зазор bмах = 6 мм.

Из [2,таблица 2.2] отклонения диаметра днища составляют ± 6мм

бВ = ± 6мм.

Для опорной обечайки отклонение диаметра рассчитывается по формуле

, (5.11)

где

h = 0,15*28 =4,2 мм,

По формуле (5.11)

?DА = ± 4,2/2 = ±2,1 мм;

бА = 2,1 мм.

По формуле (5.7)

Dн = 1800 + 2*60 =1920 мм.

Максимальный сварочный зазор на сторону рассчитаем по формуле

bmax = бА +бВ + bmin, (5.11)

bмах = 2,1+ 6+0,5 = 8,6 мм.

Сварочный зазор 8,6 мм не позволяет вести нормальный процесс как ручной, так и автоматической сварки под слоем флюса. Поэтому данное сопряжение « корпус - днище» при существующей технологии изготовления днища по принципу взаимозаменяемости собирать невозможно.

Чтобы изготавливать узел сопряжения «опора - днище» по принципу взаимозаменяемости, необходимо иметь днище с предельными отклонениями диаметра бВ , обеспечивающими

bmax = 3мм, bmin = 0,5 мм.

Тогда

бВ = bmax - бА - bmin, (5.12)

бВ = 3-2,1- 0,5 = 0,4 мм.

Предельные отклонения диаметра днища не должны превышать ?D = ±0,4 мм.

Днища с такой точностью можно изготавливать с применением водоохлаждающего пуансона.

6. Выбор и расчет заготовительных операций

6.1 Очистка

В результате прокатки, выполнения горячей штамповки и других высокотемпературных операций на поверхности заготовок или готового изделия образуется окалина. За время транспортирования, хранения на металле могут появиться ржавчина и загрязнения.

Цель очистки - удаление с поверхности металла загрязнений. Обязательной очистке подлежат:

- кромки свариваемых элементов;

- участки металла, соприкасающиеся с флюсом;

- поверхности контакта соединяемых элементов (внахлестку и куда приваривается обкладка);

- поверхности отдельных деталей и аппаратов, в целом подлежащие окраске, эмалированию, металлизации и т.п.

Ржавчина - продукт коррозии железа, образуемый под действием кислорода в присутствии воды, является основным видом загрязнения металлической поверхности. Бурая рыхлая масса ржавчины состоит, главным образом, из водной окиси железа, не связанной с металлом, поэтому не защищающей его от дальнейшего разрушения. Ее состав приблизительно отвечает формуле Fе2О3 . Н2О.

В условиях высоких температур электрической дуги происходит диссоциация воды

2. Н2О = 2 . Н2 + О2 - Q, калл

Водород и кислород способствуют образованию пор и микротрещин в металле шва, повышают хрупкость металла. Будучи эндотермической, реакция повышает скорость охлаждения сварного соединения. Аналогичные дефекты в шве обнаруживаются при недопустимой влажности сварочного флюса. Окалина - наиболее распространенный вид неметаллических соединений на поверхности проката и представляет собой закись-окись железа FезО4.

В расплавленном состоянии на границе раздела фаз металл-шлак протекает реакция по уравнению

Fе3О4+ Fе - 4FеО

Количество FеО в металле и шлаке перераспределяется равномерно.

Следовательно, с ростом содержания в шлаке свободной FеО увеличивается содержание кислорода в металле шва, что приводит к снижению пластичности, ударной вязкости металла шва. При содержании кислорода О2 больше 0,1 % металл теряет ковкость. Загрязнения типа SiO2, Al2O3, (песок, глинозем и др.) оказывают влияние на химический состав и свойства шлаков, образующихся при сварке. Эти изменения могут влиять отрицательно на свойства металла шва из-за нарушения оптимального состава флюсов, покрытий, рассчитанных на получение качественного соединения.

6.1.1 Способы очистки

В промышленности используют многочисленные способы очистки металлических поверхностей от загрязнений, которые можно объединять в химические, физические и механические методы. Выбор метода обработки зависит от вида и степени загрязненности поверхности; целей подготовки поверхности (под сварку, пайку, склеивание, окраску, эмалирование и т.п.); габаритных размеров, массы изделия и типа производства. Химические методы обработки поверхности включают обезжиривание, травление, а также применение модификаторов ржавчины. Обезжириванием называют процесс растворения или эмульгирования жира и масел с помощью химически активных веществ. Осуществляется промывкой деталей в щелочных растворах, органических растворителях, водных моющих средствах, а в некоторых случаях электрическим травлением в гальванических ваннах. Обезжиривание мелких деталей производят в ваннах или во вращающихся барабанах, в которые залит растворитель. Крупные изделия обезжиривают путем заливки растворителя во внутреннюю полость герметически закрытого аппарата. Внешнюю поверхность крупногабаритных аппаратов можно обезжиривать путем протирки растворителем или его распылением. После щелочного обезжиривания и электрического травления должна быть произведена тщательная промывка водой и сушка. Ввиду токсичности большинства растворителей все работы по обезжириванию должны выполняться в закрытых помещениях или камерах, оборудованных вытяжной вентиляцией. Травление выполняется обычно растворами серной и соляной кислот в отдельности или сочетании. Скорость травления увеличивается также с повышением температуры растворов. Кислота проникает под слой окалины или ржавчины и образует, наряду с окислами, свободный водород, который механически отрывает разрыхленные слои окислов. Для предотвращения наводороживания поверхности металла в травильные ванны добавляют специальные присадки - замедлители. Замедлители адсорбируются на поверхности изделий и затрудняют переход частичек металла в раствор. Рецепты травителей зависят от состава обрабатываемого металла. По мере роста объемов производства цехов холодной прокачки потребовалось увеличение производительности травильных агрегатов, что привело к необходимости применения более сильного травителя соляной кислоты взамен серной.

В последнее время разработано множество составов, композитов, модификаторов или преобразователей ржавчины. Химические способы очистки не оказывают влияния на изменение толщины поверхностно-напряженного слоя и шероховатость поверхности. Это весьма трудоемкие, дорогостоящие технологические операции, с неблагоприятными условиями труда. Поэтому эти способы мало распространены на аппаратостроительных предприятиях. Физические методы обработки поверхностей - это ультразвуковая, обработка взрывом, электрогидравлическая - не оказывают значительного влияния на изменение геометрических параметров качества поверхности. Однако такие способы, как электроискровая, плазменноабразивная, лазерная обработки, значительно влияют на изменение шероховатости. Следует отметить, что некоторые способы обработки взрывом создают поверхностно - уплотняющий слой толщиной до 35 мм. Физические способы очистки отличаются большой энергоемкостью, трудоемкостью, в некоторых случаях - повышенной опасностью, шумом и загазованностью.

Из физических методов наиболее широкое применение в аппаратостроении находят термические способы очистки. Поверхность нагревается до температуры 150 °С. Отделение окалины происходит вследствие различия коэффициентов линейного расширения стали и окислов металла. При нагреве происходит обезвоживание ржавчины. В результате окалина растрескивается и легко отслаивается вместе с ржавчиной. Остатки окислов удаляют металлическими щетками. Наиболее распространен способ газопламенной очистки, когда нагрев выполняется многопламенной горелкой, вмонтированной на роликовых опорах.

Механические способы очистки. В промышленности для обработки поверхности широко используют вращающиеся металлические щетки. Для зачистки кромок свариваемых элементов, снятия усилений сварного шва широко используются абразивные круги и иглофрезы. Очистку производят также ручными щетками, скребками, различными обдирочными и шлифовальными инструментами. Также применяют галтовку, пескоструйную, дробеструйную, дробеметную очистки. Большинство способов механической обработки устраняют или локализуют на поверхности металла концентраторы напряжений в виде рисок, царапин, что значительно повышает механическую прочность, надежно защищает их от коррозионного растрескивания. Однако на поверхности металла в отдельных случаях остается слой пыли, а некоторые способы сопровождаются шумом, вибрацией изделий и трудно поддаются механизации.

Галтовка. При этом виде обработки детали в течение нескольких часов, беспорядочно перемещаясь во вращающемся барабане, трутся друг о друга, очищая при этом свои поверхности от окислов и загрязнений. Вместе с деталями загружают известняк, гравий, песок, в некоторых случаях небольшие количества слабых растворов кислот, щелочей.

Галтовка с успехом может быть применена для очистки внутренних поверхностей баллонов и других сосудов малого диаметра. В этом случае внутрь обрабатываемых изделий вводят каменную мелочь, гранитные осколки, окись алюминия и т.п., которые ударами и фением о поверхность очищают ее от окалины, окислов и загрязнений.

Пескоструйная очистка состоит в обработке поверхностей струей сжатого воздуха, в которой находятся частички кварцевого песка. Величина давления для остальных изделий составляет от 0,18 до 0,22 МПа, скорость струи при истечении из сопла распыляющего аппарата достигает 350 м/с. Поверхность изделий после обработки песком приобретает равномерную шероховатость и становится матовой; она легко коррозирует и загрязняется, поэтому следует максимально сократить промежуток времени до нанесения антикоррозионного покрытия. Крупным недостатком пескоструйной очистки является образование большого количества пыли. Этот недостаток в некоторой степени устраняется гидропескоструйной очисткой, где очистку производят пульпой - смесью песка и воды. Имеется большое количество пескоструйных аппаратов разнообразных конструкций, размеров и назначений, применяемых для очистки деталей металлическими песками.

Дробеструйная очистка. Вместо кварцевого или металлического песка применяют метшую чугунную или стальную дробь, имеющую размеры от 0,5 до 2 мм. Дробеструйные установки по своему устройству не отличаются от пескоструйных; давление воздуха составляет от 0,5 до 0,6 МПа, расход дроби по весу в 30 раз меньше расхода песка. Дробеметная очистка. Вместо пневматических распылительных устройств применяют дробеметные установки, в которых струя абразивного материала создается под действием центробежной силы, возникающей при вращении турбинки. Пескоструйный, дробеструйный и дробеметный способы очистки, являющиеся разновидностями ударно-дутьевой очистки поверхности стали, представляют собой процессы, при которых измельченные абразивы или металлы, обладающие большой твердостью, чем очищаемая сталь, при помощи воздуха, центробежных устройств подводят к поверхности металла. Ударяясь об очищаемую поверхность, измельченные частицы, обладающие большой кинетической энергией, расходуют ее на удаление находящихся на поверхности загрязнений, образование выбоин, вмятин и деформацию поверхностного слоя очищаемого металла, приводящую к появлению в нем остаточных напряжений сжатия и упрочнению (наклепу).

6.2 Правка

Основная технологическая задача правки заключается в устранении волнистости и коробоватости проката. В металлообработке под волнистостью понимают вид отклонений геометрических параметров, занимающий промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Коробоватость - это волнистость во взаимоперпендикулярных направлениях. Эти погрешности количественно оцениваются стрелой прогиба на 1 м длины проката.

Металлургическая промышленность поставляет прокат стрелой прогиба до 8 мм/м. Она может увеличиваться при транспортировке, выполнении погрузочно-разгрузочных операций. Волнистость при выполнении технологических операций наследуется до сборки кольцевых швов и сказывается на величине смещения кромок. Все это, в конечном счете, может привести к нарушению прочности соединения и отходу от принципов взаимозаменяемости. Кроме того, волнистость может служить первопричиной потери устойчивости аппаратов, работающих под действием наружного давления. Допускаемая стрела прогиба листового проката после правки, отвечающая принципам взаимозаменяемости, должна составлять
1 мм на 1 м длины. Поэтому прокат, особенно с профилем малой жесткости, подвергают правке.

Правка представляет собой разновидность обработки металлов давлением и осуществляется путем многократного знакопеременного пластического изгиба обрабатываемого металла при напряжениях выше предела текучести. Выполняется на многовалковых листоправильных машинах. Заготовка пропускается между двумя рядами валков, расположенных в шахматном порядке (рисунок 6.2.1).

Рисунок 6.2.1 - Схема работы листоправильной машины

В аппаратостроительных цехах правка, как правило, выполняется в холодном состоянии. К операциям холодной обработки относятся такие, которые выполняются при температурах ниже порога рекристаллизации(Тр). Порог рекристаллизации есть минимальная температура нагрева пластически деформированного (наклепанного) металла, при которой происходит снятие искажения кристаллической решетки, восстанавливаются исходные до наклепа свойства металла (твердость, прочность, пластичность).

По заданию участки изготавливаются из следующих сталей

Участок I - сталь 20, уф=245 МПа;

Участок II - 17Г1С, уф=350 МПа;

Участок III - 03Х23Н28Ю4Т, уф=220 МПа.

Произведем расчет мощности многовалковой листоправильной машины

а) участок I (сталь 20)

мощность листоправильной машины N, кВт, вычисляется по формуле

, (6.1)

где М - общий момент машины, Н·м;

v - скорость правки, v = 0,2 м/с;

D - диаметр валков, D= 0,21 м;

з - коэффициент полезного действия, з = 80%.

Общий момент машины М, Н.м, вычисляется по формуле

M = MI + MII + MIII, (6.2)

где МI - полезный момент машины, Н.м;

МII - момент, расходуемый на силы трения между листом и роликами, Н.м;

МIII - момент, компенсирующий силы трения в подшипниках, Н.м.

Полезный момент машины, МI, Н.м, вычисляется по формуле

МI = У МI , (6.3)

, (6.4)

где ут - предел текучести листа, для стали ут = 245 МПа;

b - ширина листа, b = 1000 мм;

S - толщина листа, S = 20 мм;

Е - модуль упругости первого рода, Е = 2.1011 Па;

ki - коэффициент упругой зоны на 1-ом валке.

Коэффициент упругой зоны на 1-ом валке вычисляется по формуле

, (6.5)

где k3 - коэффициент упругой зоны для третьего валка;

k3 = F(n) = 0,06; k1 = 0; k2 = 2 k3; kn = k7 = 0;

n - число валков в машине;

i - порядковый номер валка.

k 1 = 0; k 2 = 2 . 0,06 = 0,12; k 3 = 0,06; k 4 = 0,373; k 5 = 0,687; k 6 = 1; k 7 = 0

По формуле (6.4)

МI1 = 0;

МI7 = 0;

МI = 0 + 2323,4 + 4943,3 + 568,5 + 215,0 + 104,0 +0= 8154,2 H.м.

Момент, расходуемый на силы трения между листом и роликами, МII, Н.м, вычисляется по формуле

МII = УPi . f, (6.6)

где f- коэффициент трения качения f = 0,1 мм.

, (6.7)

где k - коэффициент, который зависит от номера валка,

при i = 1, k = 1;

при i = 2, k = 3;

при i = 3,4...n-2 k = 4;

при i = n-1 k = 3;

при i = n k = 1;

t - шаг между осями роликов, t=0,21/0,9=0,23 мм.

По формуле (6.7)

МII = 3798112. 0,0001 = 380 Н.м.

Момент, компенсирующий силы трения в подшипниках, МIII, Н.м, вычисляется по формуле

МIII = УPi . d/2.ц, (6.8)

где Рi - реакция под i-м роликом, Н;

d - диаметр цапфы подшипника, d = 0,1 м;

ц - коэффициент трения в подшипниках, ц = 0,1.

По формуле (6.8)

МIII=3798112.(0,1/2).0,1 = 18990 Н.м.

По формуле (6.2)

М = 8154,2 + 380 + 18990 = 27524 Н.м.

По формуле (6.1)

Выбираем листоправильный станок Roundo PRH 450 (N=75кВт).

Расстояние между верхними и нижними валками L, вычисляется по формуле

, (6.9)

б) участок II (17Г1С)

уф=350 МПа;

b - ширина листа, b = 2100 мм;

S - толщина листа, S = 32 мм.

По формуле (6.4)

МI1 = 0;

МI7 = 0;

МI = 0 + 15931,9 + 33896,9 + 3898,3 + 1474,3 + 713,1 = 55914,5 H.м.

По формуле (6.7)

МII = 29169600. 0,0001 = 2917 Н.м.

По формуле (6.8)

МIII=29169600.(0,1/2).0,1 = 145848 Н.м.

По формуле (6.2)

М = 55914,5 + 2917 + 145848 = 204679,5 Н.м.

По формуле (6.1)

Выбираем листоправильный станок DEKA серии JPB7-40.

Расстояние между верхними и нижними валками L, вычисляется по формуле (6.9)

в) участок III (03Х23Н28Ю4Т)

уф=220 МПа;

b - ширина листа, b = 2000 мм;

S - толщина листа, S = 60 мм.

По формуле (6.4)

МI1 = 0;

МI7 = 0;

МI = 0 + 11240,8 + 23915,6 + 2750,4 + 1040,2 + 503,1 = 39450 H.м.

По формуле (6.7)

МII = 58305635 . 0,0001 = 5831 Н.м.

По формуле (6.8)

МIII=58305635.(0,1/2).0,1 = 291528 Н.м;

По формуле (6.2)

М = 39450+ 5831 + 291528 = 336809 Н.м;

По формуле (6.1)

Расстояние между верхними и нижними валками L, вычисляется по формуле (6.9)

6.3 Обработка кромок

Кромки свариваемых элементов обрабатывают для получения заданной геометрической формы и обеспечения операционных допусков, а также для удаления слоя металла с измененными структурой и свойствами. Обработка кромок выполняется на металлорежущих станках, термическими и электрическими способами резки. Разделку кромок целесообразно совмещать с операцией раскроя, если последующая механическая обработка является необязательной.

При обработке на металлорежущих станках применяются станки различных типов в зависимости от формы обрабатываемой поверхности. Прямолинейные кромки листов значительной длины обрабатывают на специальных кромкострогальных станках, кромки тел вращения - на токарных станках (центровых, лобовых, карусельных).

Кромкострогальные станки (рисунок 6.3.1) имеют два суппорта, установленных на общей каретке и работающих попеременно при переднем и обратном ходе. В этом преимущество кромкострогальных станков по сравнению со строгальными станками, у которых обратный ход, как правило, не используется. Каретка 6 кромкострогального станка получает рабочее движение через реечную передачу или самоходные винты 8. Рабочее движение и движение подачи сообщается режущему инструменту. Обрабатываемые листовые заготовки 3 неподвижно закрепляют на столе специальными ручными или приводными домкратами 2, расположенными на траверсе станка. В некоторых новейших конструкциях станков траверсы домкратов заменены роликовыми прижимами, перемещающимися вместе с суппортами.

Техническая характеристика кромкострогального станка определяется длиной хода суппорта - длиной строгания, шириной листа и расстоянием между столом и опорной поверхностью домкратов в верхнем положении
от 150 до 200 мм.

В некоторых станках вместо суппорта для резцов устанавливается двигатель с вращающейся головкой, в которой крепится торцевая фреза. В принципе этот режущий узел может быть заменен любым приспособлением для разделки кромок.



Рисунок 6.3.1 - Схема кромкострогального станка

1 - станина; 2 - прижим; 3 - обрабатываемый материал; 4 -электродвигатель; 5 - поворотный стол; 6 - каретка; 7 - фреза; 8 - направляющие ходовые винты

Обработка кислородной резкой

Обработка кислородной резкой имеет свою специфику в зависимости от контура обрабатываемой детали. Обработка кромок с прямолинейной поверхностью мало отличается от операций разделительной резки при раскрое металла. Операцию выполняют по намеченной линии разреза за один проход, при этом число совмещенных переходов зависит от количества отрезков ломаной линии, определяющей профиль кромки. Так, для X-образных швов с притуплением и X-образных швов без притупления в операции совмещают два перехода, а для X-образных швов с притуплением- - три перехода. Выполняют данные операции независимо от контура кромок практически в один проход несколькими режущими приборами, соединенными в блок, установленный в суппорт машины для резки.

Режим процесса для каждого резака определяется в зависимости от толщины разрешаемой стали, точнее от длины реза. Для поверхностной обработки припуска, например, для удаления металла в корне шва эффективно используется воздушно-дуговая резка. Прогрессивным направлением следует считать применение для обработки кромок плазменных способов резки, которые в настоящее время используются преимущественно для разделительной резки без скоса кромок. Допуски на отклонение линейных, угловых размеров при обработке кромок предусмотрены действующими стандартами на сварку.

6.4 Разметка

Разметкой называется операция, состоящая в нанесении на поверхность заготовки размерных точек или линий с учетом всех видов припусков. Различают припуски трех видов, припуски на обработку. Это тот слой материалов, который необходимо снять, чтобы получить ровную и гладкую поверхность, а также удалить участки металла с ухудшенной структурой. Нанесение контуров геометрических фигур выполняется известными методами из планиметрии. Криволинейные контуры строятся по координированным точкам. Разметка начинается с выбора измерительной базы, в качестве которой может быть осевая линия или одна из сторон. Не рекомендуется вести разметку, последовательно отмеряя отрезки от точки к точке, так как это приводит к накоплению ошибки. Наметкой (копированием) называется нанесение на заготовку формы и размеров по шаблону или готовой детали. Наметка применяется при серийном изготовлении деталей вместо индивидуальной разметки. При разметке применяются различные измерительные и специальные разметочные инструменты. Поверхность металла рекомендуется покрывать тонким слоем мелового раствора, смешанного с льняным маслом, клеем или водным раствором медного купороса.

Фотопроекционный метод разметки позволяет использовать в качестве шаблона чертеж контура, который фотографируется, а затем проектируется на плоскость размечаемой детали через проекционный аппарат, в котором точно устанавливается масштаб увеличения. По световым линиям выполняется разметка. Различают камеральный и плазовый методы разметки.

Камеральный метод заключается в переносе размеров на материал по предварительным эскизам развертки. Эскизы содержат размеры, вычисленные по данным рабочих чертежей деталей, и выполняются в технологических или конструкционных бюро.

Плазовый метод разметки заключается в том, что развертка выполняется в натуральную величину на специально подготовленной плоскости, называемой плазом, или непосредственно на металле. Для плазового метода предварительная разработка эскизов заготовки отпадает. В производстве аппаратуры, как правило, пользуются камеральным методом. Плазовый метод применяют при выполнении сложных деталей аппаратов. Как показал опыт, плазовый метод способствует осуществлению принципов взаимозаменяемости и поточности, особенно, когда применяется плазово-шаблонный метод. При вычерчивании разверток в натуральную величину выявляются ошибки, допущенные в рабочих чертежах.

6.5 Разрезаемость, резка

Операция резки необходима для раскроя заготовок согласно заданной развертке.

Раскрой осуществляется методами механической и термической резки. Механическая резка осуществляется без снятия стружки на ножницах гильотинных и дисковых и на ножницах для резания сортового проката. Резка со снятием стружки выполняется на металлорежущих станках и дисковых пилах.

Резка на ножницах обладает самой высокой производительностью. Однако применение этого вида резки возможно только до толщин 60 мм. Стоимость оборудования для холодной резки с увеличением толщины проката сильно возрастает. В этих случаях прибегают к способам термической резки. Термическая резка применяется для раскроя металла практически неограниченной толщины. Стоимость оборудования низкая, и она остается неизменной с увеличением толщины разрезаемого листа. Термическая резка применяется с учетом структуры и физических свойств металла. Рассмотрим участки аппарата. На всех трех участках применим механическую резку. Рассчитаем мощность привода при резке с параллельными, наклонными и дисковыми ножами и выберем наиболее рациональный способ.

а) участок I

1) Резание на ножницах с параллельными ножами. Резание происходит за счет развития ножами напряжений сдвига (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 - Резание на ножницах с параллельными ножами

Усилие на ножницах вычисляется по формуле

PC = ф . F, (6.10)

Усиление для развития сдвига металла определяется но формуле,

где ф - предел прочности материала на срез, МПа;

F - площадь резания, м2;

Предел прочности материала на срез ф вычисляется по формуле

ф = (0,7-0,8)ув, (6.11)

ф = 0,8. 245 . 106 = 196 . 106 Па.

Площадь резания F, м вычисляется по формуле

F= b . S, (6.12)

F= 1,0 . 0,020 = 0,020 м2.

Усилие резания Р, вычисляется по формуле

Р = (1,5...1,8) . РС, (6.13)

Рс = 245 . 106 . 0,020 = 4,9 . 106 Н; здесь ф = (0,7-0,8)ув

а СигмаВ не равна 245МПа - это предел текучести для стали 20

Р = 1,7 . 4,9 . 106 =8,3 . 106 Н.

По известному усилию резания выбираются ножницы с определенной мощностью привода.

Работа резания за один ход ножа

А = Р . Н, (6.14)

Н = S +a;

Н = 0,020 + 0,01 = 0,030 м;

По формуле (6.14)

А = 8,3 . 106 . 0,030 = 0,25 .106 Дж;

Мощность привода

, (6.15)

где n - число ходов в минуту; n = 40;

з - коэффициент полезного действия, з = 0,75.

2) Резание на ножницах с наклонными ножами

Рисунок 6.5 - Резание на ножницах с наклонными ножами

По формуле (6.10)

здесь нужно найти тау =

Рс = 245 . 106 . 0,003 = 0,74 .106 Н, где по формуле

По формуле (6.13)

Р = 1,7 . 0,74 . 106 =1,3. 106 Н.

По формуле (6.14)

H = S + a + h, (6.17)

где а - за...