Технологический процесс сварки секции декоративного ограждения

Таблица 4- Предельные отклонения сварных сборочных единиц

Сечение прихваток допускается размером до половины сечения сварного шва. Прихватки должны ставиться в местах расположения сварных швов. Наложенные прихватки должны быть очищены от шлака.

Прихватка элементов сварных конструкций при сборке должна выполняться с использованием тех же присадочных материалов и требований, что и при выполнении сварных швов.

Размеры прихваток должны быть указаны в картах технологического процесса.

Сборка под сварку должна быть принята ОТК. При транспортировке и кантовке собранных под сварку металлоконструкций должны быть приняты меры, обеспечивающие сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.

Осмотр может производиться без применения лупы или с применением её с увеличением до 10 раз. Контроль размеров сварных швов, точек и выявленных дефектов должен производиться измерительным инструментом с ценой деления 0,1 или специальными шаблонами. Исправление дефектного участка сварного шва более двух раз не допускается.

Внешний осмотр и обмер сварных соединений должен производиться согласно ГОСТ 3242-79.

Технологический процесс сварки должен предусматривать такой порядок наложения швов, при котором внутренние напряжения и деформации в сварном соединении будут наименьшими. Он должен обеспечивать максимальную возможность сварки в нижнем положении.

Выполнять сварочные работы методами, не указанными в технологическом процессе и настоящем стандарте, без согласования с главным специалистом по сварке запрещается, Отступление от указанных в картах техпроцесса режимов сварки, последовательности сварочных операций не допускается.

2.2 Определение типа производства

Определяем тип производства, в зависимости от габаритов, массы (веса) и размера годовой программы выпуска изделий, из этих данных необходимо установить тип производства:

Единичное - определяется выпуском деталей (продукции) в малом количестве.

Серийное - производство характеризуется ограниченным выпуском продукции, но большими сериями. Серийное производство подразделяется на крупносерийное и мелкосерийное.

Крупносерийное - относительно постоянный выпуск продукции большими сериями, либо изготовлением изделий, производство которых часто повторяется. По характеру ближе остальных к массовому. При выборе технологического оборудования специального и специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчёт затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Мелкосерийное - широкая номенклатура, большой размер серии, редкая периодичность выпуска. По характеру близко к единичному.

Массовое - характеризуется выпуском одной и той же продукции как правило длительное время (годами).

Таблица 5 - Зависимость типа производства от программы выпуска (шт) и массы изделия

Согласно массе детали 54 кг и программе выпуска 10000 единиц, тип производства - среднесерийное.

2.3 Выбор и обоснование методов сборки и сварки

Сборкой называется технологический процесс последовательного соединения и скрепления деталей между собой прихватками или в сборочном приспособлении для образования отправочного элемента.

Технологическим процессом сборки металлоконструкции определяется последовательность выполнения сборочных операций с применением приспособлений и инструментов.

Он должен удовлетворять следующим требованиям:

1) Соблюдение полной последовательности сборки конструкции.

2) Применение инструмента и приспособлений, повышающих производительность труда сварщиков.

3) Полная согласованность сборочных операций и операций по сварке.

4) Проведение работниками ОТК операционного контроля качества сборки.

5) Соблюдение правил техники безопасности при выполнении установочных операций и приёмов сборки.

В зависимости от сложности сварной конструкции, её конфигурации, программы выпуска, типа производства и способа сварки, сборку можно выполнять:

1) По разметке при помощи простейших универсальных приспособлений: струбцин, планок, скоб с клиньями с последующей прихваткой. Применяются в индивидуальном производстве.

2) По первому изделию, если его конфигурация позволяет использовать его как шаблон. Применяется в мелкосерийном производстве при использовании тех же средств, что и при разметке.

3)На универсальных приспособлениях - плитах с пазами, снабжённых упорами, фиксаторами и различными зажимными устройствами, позволяющими собирать однотипные, но разные по габаритам изделия. Применяется в мелкосерийном и серийном производстве.

4) При помощи шаблонов, накладываемых на мелкие детали или собираемых вместе с ними на время прихватки. Применяется в серийном и массовом производстве.

5) По выступам и углублениям наштампованных деталей из тонколистовых материалов. Используется в массовом производстве при точечной и шовной сварке.

6) На специальных стендах и приспособлениях. Применяется в крупно серийном и массовом производстве.

Возможны следующие схемы технологического процесса сборки и сварки:

1) Сборка узла или конструкции с последующей сваркой.

2) Последовательная сборка и сварка.

3) Сборка и сварка узлов, а затем сборка и сварка конструкции из узлов.

Для сварки защитного ограждения предлагаю применять схему № 3 Применение узловой сборки чаще всего ограничивается грузоподъёмностью транспортных средств на заводе, цехе, монтажной площадке, либо тем, что квантование изделия затруднено. По этой схеме сборки и сварки общая деформация всей конструкции получается меньше т. к. жёсткость узлов всегда больше чем в отдельной детали, проще правка, улучшение качества и снижение трудоёмкости. Применение в сварке металлоконструкций стандартных узлов не только сокращают цикл изготовления в два - три раза, но и снижает их стоимость.

При этом качество сварных конструкций получается выше за счёт высокого качества узлов изготовленных в специализированном производстве.

По третьей схеме предоставляется возможность производить параллельно сборку и сварку отдельных узлов, что сокращает производственный цикл изготовления всей конструкции.

2.4 Выбор сварочных материалов

При сборе на прихватку использовать электроды типа Э46, механические свойства электрода, указанные в таблице 6, должны соответствовать ГОСТ 9467-75. Временное сопротивление разрыву шва 46кгс/мм. Покрытие электродов обеспечивает стабильное горение сварочной дуги, получение металла шва с заранее заданными свойствами. Дуга должна легко возбуждаться и стабильно гореть. Равномерное расплавление покрытия, без чрезмерного разбрызгивания отваливания кусков и образования чехла или козырька, препятствующих нормальному плавлению электрода при сварке во всех пространственных положениях. Рекомендованных для электродов данной марки; в металле шва, а так же в металле, наплавленном предназначенными для сварки электродами, не должно быть трещин, надрывов и пор; образовавшийся при сварке шлак должен обеспечивать правильное формирование валиков шва и легко удаляться после охлаждения. Покрытие должно быть плотным, прочным, без вздутий, пор, наплывов. На поверхности покрытия электродов допускаются продольные трещины и местные сетчатые растрескивания суммарным числом не более двух на электрод при протяжении каждой трещины или участка растрескивания не более 10 мм для электродов диаметром до 4мм включительно и не более 15мм для электродов диаметром более 4мм.

Данный тип электродов соответствует марке АНО 4. АНО 4 имеют в своем составе преобладающее количество рутила (ТiО2), которое технологично и менее вредно для органов сварщика, чем другие. Электроды должны соответствовать техническим требованиям ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические, для ручной дуговой сварки наплавки».

Таблица 6 - Механические свойства электрода

Общая сварка конструкции производится полумеханизированным способом в защитном газе СО2. Сварка ведется проволокой СВ08Г2С.

СВ08Г2С является специальной, т.к. стандартом к ней предусмотрены специальные требования, по химическому составу, способу, точности изготовления и упаковки, в отличии от обычной товарной проволоки. Технические требования к проволоке должны соответствовать ГОСТ 2246-70. Проволока поставляется в мотки с внутренним диаметром от 150 до 750мм, массой от 1.5 до 40 кг. Проволока в мотках, катушках или кассетах должна состоять из одного отрезка, свернутого неперепутанными рядами и плотно укатанного таким образом, чтобы исключить возможность разпушивания или разматывания мотка. Концы проволоки должны быть легко находимы. Допускается контактная стыковая сварка отдельных кусков проволоки одной плавки. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой. Без трещин, расслоений, плен, закатов. Раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений. Проволока поставляется партиями. Каждая партия должна состоять из проволоки одной марки, одной плавки, одного диаметра, одного назначения и одного вида поверхности. Каждый моток или бухта должны иметь бирку, на которой указано наименование завода изготовителя, условное обозначение проволоки, номер партии, клеймо технического контроля. Каждая партия должна иметь сертификат, удостоверяющий качество, повторная прокалка при температуре указанной в сертификате; проволока подлежит механической или химической очистке, перед механической очисткой прокалить проволоку при температуре 150°С, после химической очистки просушка на открытом воздухе. Химический состав сварочной проволоки СВ08Г2С указан в таблице 7.

Таблица 7 - Химический состав сварочных проволок

В качестве защиты зоны сварки и физической изоляции сварочной ванны от атмосферного воздействия, стабилизации дугового разряда, химического воздействия с жидким металлом и формирования поверхности шва при полумеханизированной сварке использовать углекислый газ СО2 по ГОСТ 8050-85 высшего сорта с содержанием жидкого газа 99.8%, поставляемого в баллонах по ГОСТ 949-73 под давлением 20 МПа в жидком виде. Углекислый газ относится к окислительным газам, поэтому его в основном применяют для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. СО2 является активным газом может вступать в химическое взаимодействие со свариваемыми металлами или растворяться в нем.

Жидкую двуокись углерода в баллонах транспортируют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов. Транспортируемые баллоны должны находиться в горизонтальном положении с прокладками между ними или в вертикальном положении при наличии защитных колец и при условии плотной погрузки. Транспортная маркировка наносится в соответствии с ГОСТ 14192-77 с нанесением манипуляционного знака «Боится нагрева» и предупредительной надписью «Не бросать».

На каждый баллон наклеивают ярлык с обозначениями: наименования предприятия изготовителя и его товарный знак; наименования и сорта продукта; номера партии и даты их изготовления; обозначение настоящего стандарта. Баллоны окрашивают в черный цвет.

Для двуокиси углерода получаемой на базе экспанзерного газа очистки коксового газа, наносят предупредительную дополнительную надпись: «Применение для пищевых целей не допускается».

Жидкую двуокись углерода высокого давления хранят в баллонах в специальных складских помещениях или на открытых огражденных площадках под навесом, защищающим баллоны от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Допускаемое отклонение массы нетто наполненных баллонов не должно превышать 2% от номинальной. Баллоны и другие сосуды высокого давления поступающие от потребителей, должны иметь остаточное давление двуокиси углерода не ниже 4 кгс/см².

2.5 Выбор и расчет режимов сварки

Основные параметры ручной дуговой сварки

Основными параметрами режима сварки являются сила тока, напряжение дуги и скорость сварки. Величина тока в большей степени определяет тепловую мощность дуги. С увеличением тока возрастает ширина и длинна сварочной ванны, а так же глубина проплавления металла, глубина проплавления металла. При назначении тока на прихватку для данной конструкции учтена толщина свариваемого металла, глубина проплавления - 1/3 от Кf, но не более 6.0 мм. С учетом выше изложенного выбран диаметр электрода 4мм.

Величину тока можно посчитать пользуясь эмпирической формулой:

(2)

где Iсв- сила сварочного тока, А;

dэ - диаметр электрода, мм.;

К- коэффициент, зависящий от диаметра электрода и имеющий следующие значения.

Для расчета возьмем следующие показатели:

dэ=4 мм, К=35-50, тогда:

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в узких пределах (20-36 В) и при расчетах режима не регламентируется, условно принимаем 30В. Ручная дуговая сварка в данном случае используется для прихваток - является однослойной и выполняется за один проход. Согласно СНиП II-23-81 минимальный катет шва равен 5.0 мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм с пределом текучести стали до 430 МПа. Площадь поперечного сечения шва на прихватку определяется по формуле:

Fн = Kf²/2, мм² (3)

где Kf² катет шва, мм² .

Определяем скорость сварки:

(4)

где - коэффициент наплавки г/Ач (11.6±0.4)

Fн- площадь поперечного сечения шва- 12.5мм²

- плотность наплавленного металла г/см³.

мм/с=23.7 м/ч.

Выбор параметров режимов полумеханизированной сварки в углекислом газе. Для расчета обычно пользуются апробированными таблицами и графиками. От параметров зависит форма и размеры шва, определяемые коэффициентом провара ??пр. оптимальное значение которого 1.3-2. Согласно СНиП II-23-81 табл. 38 при толщине металла с пределом текучести до 430 МПа, тип соединения тавровое Кf=6мм. Режимы сварки выбраны в таблице 8 и 9.

Таблица 8 - Выбор диаметра проволоки

Сварочный ток Iсв и напряжение на дуге Uд при которых обеспечивается хорошая устойчивость горения дуги и формирование шва, установлено в зависимости от диаметра электродной проволоки.

Таблица 9 - Выбор сварочного тока и напряжения на дуге

Площадь поперечного сечения шва определяется по формуле:

(5)

, мм

Скорость сварки определяется по формуле:

(6)

где Lн- коэффициент наплавки 11.6±0.4;

г - удельный вес металла шва 7.8 г/см³.

Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле:

р (7)

м/ч

Расход углекислого газа и вылет электродной проволоки влияет на размер шва и стабильность процесса сварки, при сварке электродной проволокой диаметром 1.6мм расход СО2 составляет 18л/мин. Вылетом электродной проволоки называется длинна отрезка электродной проволоки между ее концом и выходом из мундштука. Величина вылета оказывает большое влияние на устойчивость процесса сварки и качество сварного шва.

Выбор максимального вылета электродной проволоки произведен из расчета диаметра проволоки и составил 12мм.

Кроме вылета электродной проволоки необходимо выдержать определенное расстояние от сопла горелки до изделия. Равное 20мм так как с увеличением этого расстояния возможно попадание кислорода и азота воздуха в наплавленном металле, что приводит к образованию пор.

Сварка ведется только на постоянном токе обратной полярности. Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В данном случае сварку следует производить углом назад в пределах 5°-10°, наплавка металла получается наиболее плотной.

2.6 Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента

Для сварки механизированным способом выбираем сварочный аппарат SYNERGIC.PROІ 250-4. Промышленный классический сварочный аппарат MIG/MAG SYNERGIC.PROІ 250-4 на рисунке 2 представлен сварочный аппарат.

Преимущества:

1) компактный со встроенным подающим механизмом;

2) воздушное охлаждение;

3) 4-х роликовый подающий механизм, гарантирующий надежную подачу присадочной проволоки даже при использовании сварочной горелки с длинным шлангом;

4) тележка для источника и газовых баллонов 50 л;

5) высокая продолжительность включения;

6) большой выбор сварочных принадлежностей;

7) промышленное применение.

Рисунок 2 - Внешний вид сварочного полуавтомата

Характеристики

1) абсолютная надежность. Все детали аппаратов серии SYNERGIC.PRO², вплоть до мельчайшего винта, прошли испытания на долговечность в условиях интенсивной эксплуатации.

2) равномерная подача проволоки. Мощный и точный привод механизма подачи проволоки с цифровым управлением позволяет достигать превосходных результатов даже при использовании сварочной горелки длиной 5 м.

3) удобные в перемещении. Благодаря крепкому транспортному механизму с большими, легко движущимися колесами, оборудование может без проблем маневрировать и перемещаться по мастерской и на строительной площадке. Так же аппараты пригодны для транспортировки с помощью крана или штабельного погрузчика (начиная с 250-4).

Надежный поджиг. Скорость подачи проволоки, вплоть до зажигания электрической дуги, автоматически регулируется функцией медленной подачи проволоки REHM. Одновременно процесс зажигания существенно улучшается за счет оптимальной настройки электронного регулируемого дросселя. К тому же скорость медленной подачи проволоки может, при необходимости, изменяться вручную. Кроме того, наблюдается процесс «заострения» кончика сварочной проволоки в конце сварки. После отключения сварочной дуги полуавтомат активизирует особый процесс, обеспечивающий предотвращение формирования шарика на кончике сварочной проволоки для облегчения последующего зажигания.

Удобный в обращении механизм подачи проволоки. Механизм подачи проволоки надежно закреплен к источнику. Тем не менее, он может легко вращаться. Также механизм подачи проволоки может легко сниматься вручную без какого-либо инструмента и может закрепляться на смонтированной транспортировочной тележке.

Стабильная электрическая дуга. Непрерывный контроль напряжения сети и компенсация колебаний сети обеспечивает равномерную, стабильную электрическую дугу, а следовательно, наилучшие результаты сварки.