Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки конструкции "Уплотнение шкворня"

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.ВВЕДЕНИЕ

Тема: «Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки конструкции «Уплотнение шкворня».

Основные задачи:

1. Подготовка деталей к сварке.

2. Описание марки стали по свариваемости.

3. Расчет режимов ручной дуговой сварки.

4. Выбор оборудования.

5. Технология сборки и сварки конструкции «Уплотнение шкворня».

6. Контроль качества.

7. Техника безопасности при выполнении ручной дуговой сварки конструкции «Уплотнение шкворня».

8. Выполнение чертежа данной детали.

Цель: Разработать технологический процесс ручной дуговой сварки конструкции «Уплотнение шкворня» и выполнить графическую часть задания.

Сварка -- процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов -- пластмасс, керамики или их сочетания.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятий, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и так далее), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжён с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражений глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

Сварка осуществима при следующих условиях:

применении очень больших удельных давлений сжатия деталей, без нагрева;

нагревании и одновременном сжатии деталей умеренным давлением;

нагревании металла в месте соединения до расплавления, без применения давления для сжатия.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

2.1 Характеристика сварочного узла

Данная конструкция «Уплотнение шкворня» состоит из: - позиция № 1 - «Крышка неподвижная» - 1 шт. - позиция № 2 - «Планка» - 4 шт.

Конструкция «Уплотнение шкворня» изготовлена из материала Сталь 15.

Применяется в тепловозах, электровозах и вагонах на предприятии «Лугансктепловоз». Используют уплотнение шкворня с вертикальной осью для соединения колёсных тележек между собой и с рамой машины.

2.2 Описание марки стали по свариваемости

Сталь 15: сталь конструкционная, низкоуглеродистая, обыкновенного качества.

Содержание углерода (С) 0,12% - 0,19%.

Также в состав сталь 15 входят: кремния - 0,17-0,37%, марганца - 0,35-0,65%, никеля, меди - до 0,3%, хрома до 0,25%, мышьяка до 0,08%, серы и фосфора - до 0,04%.

Предел текучести (физический) 225 МПа.

Сталь 15 имеет отличные характеристики свариваемости при помощи ручного дугового, автоматического дугового и контактно-точечного видов сварки.

2.3 Подготовка кромок детали к сварке

Подготовка металла под сварку заключается в очистке, разметке, резке, правке и сборке.

Очистка применяется для того, чтобы очистить металл от ржавчины, краски, шлака. Для этого используют металлическую щетку, пламя газовой горелки, шлифовальный круг и так далее. Жирные масляные пятна удаляют 0,9% раствором соляной кислоты.

Разметкой называют перенос размеров детали в натуральную величину с чертежа на металл.

При этом пользуются инструментом: линейкой, угольником, рулеткой, разметочным циркулем, чертилкой.

При разметке заготовок учитывается укорачивание их в процессе резке конструкций.

Поэтому предусматривается припуск из расчета 1 мм на каждый поперечный стык и 0,1 - 0,2мм на 1 мм продольного шва.

Резка - разделение частей металла (механическая резка, термическая резка (кислородом), ножовка, ножницы по металлу).

Правка - устранение деформаций металла.

Может проводиться как в холодном, так и в горячем состоянии (ручным способом проводят при помощи молотков, механическим - пресса).

Сборка.

В качестве основных сборочно-сварочных приспособлений используют:

- стяжные (хомут с зажимом, кольцо стяжное и так далее);

- зажимы (скоба пружинная, скоба клиновая и так далее);

- прихваты (скоба прихватная и так далее);

- упоры (скоба упорная, скоба винтовая и так далее);

- распоры (распор клиновой и так далее);

Процесс подготовки деталей к сварке:

- подбираю на складских местах детали и подаю к месту сварки вручную;

- выполняю очистку кромок (удаляю с поверхности металла ржавчину, окалину с помощью металлической щётки, растворителем удаляют масло-жировые пятна и другие загрязнения, зачищаю на деталях места под сварку до чистого металла);

- подготовку металла и сборку выполняю на сварочной плите размером 200*1250*2600 мм, сборку произвожу с помощью тисков;

- размечаю на крышке неподвижной (позиция №1 - 1шт.) места установки планок (позиция №2 - 4 шт.), нанеся на крышке взаимоперпендикулярные оси симметрии с размерами 160мм и 300мм;

- сборочно-сварочные и слесарные работы выполняю с соблюдением правил техники безопасности, предусмотренных ГОСТом.

2.4 Расчёт режима ручной дуговой сварки

Режимом сварки называют основные показатели, определяющие процесс сварки, которые устанавливаются на основе исходных данных и должны выполняться для получения сварного соединения требуемого качества, размеров и формы, установленных проектом.

К этим показателям при ручной дуговой сварке относятся: марка электрода, его диаметр, сила и род сварочного тока, полярность при постоянном токе, число слоев в шве.

Для определения режима сварки используют исходные данные, например марку и толщину основного металла, протяженность и форму сварных швов, проектные требования к качеству сварных швов (тип электрода), положение швов в пространстве.

В зависимости от марки свариваемого металла и его толщины подбирают тип и марку электродов. Диаметр электрода выбирается в зависимости от положения сварки и толщины металла. При нижнем положении сварки диаметр электрода можно определить, руководствуясь соотношением между диаметром электрода и толщиной свариваемого металла.

1) Диаметр электрода.

Так как толщина свариваемого металла 5мм и катет шва 5мм, то из (Таблица №1) берем диаметр электрода d=4 мм.

Таблица №1. Диаметр электрода.

Толщина свариваемого металла, мм	1-2	3	4-5	6-8	9-12	13-15	16-20
Диаметр электрода, мм	1-2	3	3-4	4	4-5	5	6 и более

2) Сила сварочного тока:

IСВ = k Ч d

k - коэффициент пропорциональности.

Из (Таблицы №2) берем k = 40 А/мм.

Сила сварочного тока: I = 40 * 4 = 160 А.

Таблица №2. Коэффициент пропорциональности.

Диаметр электрода, мм	1-2	3-4	5-6
k, А/мм	25-30	35-40	45-60

3) Предел прочности стали 15 - 380 МПа.

Выбираю тип электрода Э42, марка АНО-4, временное сопротивление разрыву 420 МПа - больше, чем у основного металла.

Данные электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин, сварку можно производить во всех пространственных положениях.

4) Напряжение сварочной дуги 30 вольт.

5) Скорость сварки выдерживаю равномерной, постоянной в ручном режиме.

6) При сварке нахлесточного соединения угол наклона электрода 450.

7) Конструкция «Уплотнение шкворня» изготовлена из стали 15. Для сварки обычных углеродистых сталей применяют переменный ток, потому что он дешевле постоянного тока.

Поэтому сварку выполняю на переменном токе.

8) Предварительный подогрев не нужен для стали 15.

2.5 Выбор оборудования и вспомогательного инструмента

1. Так как сварку выполняю на переменном токе, то в качестве источника питания выбираю трасформатор.

Сварочные трансформаторы преобразуют переменное сетевое напряжение в пониженное, необходимое для сварки. Это наиболее простые и дешевые источники, широко используемые при ручной сварке покрытыми электродами.

Трансформатор ТДМ-252У2 - удобный и надёжный аппарат подачи сварочного тока с прекрасными рабочими характеристиками. Он отлично подойдёт для любого вида сварочных работ покрытым электродом, предназначенным для переменного тока.

Возможность регулировки сварочного тока в достаточно широком диапазоне позволяет подобрать режим работы, необходимый именно для используемого вами типа металла и его толщины.

Технические характеристики трансформатора ТДМ-252У2.

Напряжение питания сети 220 в

Количество фаз 1

Номинальный сварочный ток 250 А

Номинальное рабочее напряжение 30 В

Пределы регулирования сварочного тока 50-250 А

Напряжение холостого хода 40-50 В

Частота 50 Гц

Максимально потребляемый ток из сети 70 А

Габариты 310*570*420 мм

Масса 40 кг

2. Выбираю сварочный кабель КГ 1х25.

Кабель медный КГ 1х25 является чрезвычайно стойким к химическим и механическим воздействиям, а также остается достаточно гибким даже при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Сечение 25 мм2. Сила тока до 180 А.

3. Электрододержатель - один из основных инструментов электросварщика, от которого во многом зависят производительность и безопасные условия труда. Электрододержатель должен удовлетворять следующим требованиям: быть легким (не более 0,5 кг) и удобным в обращении; иметь надежную изоляцию; не нагреваться при работе и обеспечивать наиболее полное расплавление электрода.

Выбираю электрододержатель пассажитижного типа ЭД-3102У1.

4. Инструмент сварщика: молоток, щетка, линейка, мел, чертилка, угольник.

5) Спецодежда: куртка и брюки из плотного брезента, обувь на резиновой подошве, головной убор, рукавицы, маска со светофильтром.

2.6 Сборка и сварка деталей

Сборка является ответственной операцией технологического процесса сварки, так как от точного шва зависит его прочность.

Применяются следующие способы сборки и сварки конструкций:

* Сборка узла или конструкции в целом с последующей сваркой; этим способом при нескольких сварочных операциях изготовляются простые узлы и конструкции, состоящие из 2 - 3 заготовок.

* Последовательная сборка и сварка путем наращивания отдельных элементов. Применяется в тех случаях, когда невозможно полностью сварить собранную конструкцию. Этот способ малопроизводителен.

* Поузловая сборка и сварка с последующей сборкой и сваркой конструкций из этих узлов. Данный способ наиболее прогрессивный и сейчас широко распространен. В этом случае ускоряется процесс изготовления конструкций и улучшается качество выполнения сварочных работ, так как сварку узлов осуществляют в заводских условиях или на специализированных участках стройплощадок с использованием приспособлений. Применяется при изготовлении, например, судов, вагонов, цистерн, резервуаров, мостов, каркасов зданий и других изделий.

В процессе сборки сварного соединения контролируются основные параметры, значения которых устанавливаются ГОСТ 5264-80.

Сборка сварных соединений производится на специальных стендах или площадках с применением приспособлений по шаблонам или по разметке в соответствии с ГОСТ 5264-80. ручная сварка деталь

Для плавного перехода от одной детали к другой допускается располагать поверхность шва наклонно.

Прихваточные швы рекомендуется выполнять тем же способом сварки, что и корневой шов. Сечение шва прихватки не должно превышать половины сечения основного шва.

При прихватке применяются те же самые электроды, что и для корневого шва. Выполняются прихватки с полным проваром и обычно перевариваются при наложении основного шва.

Прихватку необходимо производить тщательно на тех же режимах, что и сварку, так как непровар в прихватках может привести к браку сварного соединения.

Прихватки представляют собой сварные швы неполного сечения. Длина прихваток зависит от толщины свариваемого металла и длины шва.

Сборку и сварку конструкции «Уплотнение шкворня» произвожу на сварочной плите.

Выполняю сборку деталей под сварку с помощью сборочных приспособлений, согласно разметке и данным чертежа, в тисках зажимаю каждую деталь позиции №2 «Планка» (4 шт.) к детали позиции №1 «Крышка неподвижная» (1 шт.).

Выполнение прихваток

Прихватываю планки (позиция №2 - 4 шт.) к крышке (позиция №1 - 1 шт.), поворачивая узел в удобное для прихваток положение.

Очищаю прихватки от шлака с помощью щетки.

Проверяю точность прихваченных деталей по разметке и по чертежу. Выполняю сварку швов, поворачивая узел в удобное для сварки положение.

v ГОСТ5264-80-Н1- 5 - 12 швов.

- ручная дуговая сварка; - соединение нахлёсточное, шов видимый, односторонний, без скоса кромок;

- катет шва 5 мм. После окончания сварки выполняю очистку шва от шлака с помощью щётки по металлу и произвожу визуальный контроль качества.

2.7 Контроль качества

Контроль качества сварных соединений необходим для:

Своевременного выявления и устранения дефектов швов

Получения сварного соединения высокого качества

Определения соответствия изделия требованиям заказчика

Контроль качества сварных соединений начинается с проверки качества подготовки шва, и заканчивается проверкой полученного соединения.

Я провожу визуальный контроль качества:

1. Проверяю комплектность узла согласно комплектовочной карте.

2. Проверяю плоскостность крышки неподвижной (позиция №1). Допуск плоскостности 1,5 мм.

3. Проверяю узел после сварки в местах деформаций.

Если деформации присутствуют, произвожу правку молотком.

4. Проверяю деформации узла после сварки:

- проверяю плоскостность крышки неподвижной (позиция №1 - 1 шт.) после приварки планок (позиция №2 - 4 шт.).

Неплоскостность крышки неподвижной (позиция №1) должна быть не более 1,5 мм.

5. Проверяю линейные размеры: 160мм, 300мм.

6. Проверяю детали на соответствие размерам чертежа.

7. Проверяю катеты сварных швов и качество выполнения сварных швов внешним осмотром. Сварные швы должны быть ровными, плотными, без наплывов, подрезов, прожогов.

2.8 Техника безопасности при ручной дуговой сварке конструкции «Уплотнение шкворня»

Защита от поражения электрическим током.

При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ исключается возможность поражения током. Поражение от электрического тока происходит при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры. Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия:

1. Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть заземлены медным проводом, один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля», а второй конец присоединяют либо к общей заземляющей шине, либо к металлическому штырю, вбитому в землю. Заземление передвижных источников питания производят до включения их в силовую сеть, а снятие заземления только после отключения от силовой сети.

2. При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом для защиты от дождя и снега.

3. Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование, а также наблюдать за их исправным состоянием в процессе эксплуатации должны электрики.

4. Запрещается применение проводов с ветхой и растрепанной изоляцией.

5. При сварке внутренних швов котлов, труб и других закрытых и сложных конструкций необходимо пользоваться резиновым ковриком, резиновым шлемом и галошами.

6. При поражении электрическим током необходимо пострадавшему оказать помощь: освободить его от электропроводов, обеспечить доступ свежего воздуха и, если пострадавший потерял сознание, немедленно вызвать скорую медицинскую помощь.

Защита глаз и открытой поверхности кожи от излучения электрической дуги.

Для защиты глаз и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги сварщик должен закрывать лицо щитком, маской или шлемом.

Защита от брызг металла и шлака.

Для защиты от брызг металла и шлака необходимо ношение спецодежды для сварщика: костюм со специальной пропиткой, предупреждающей возгорание одежды при попадании на нее брызг металла и шлака, рукавицы брезентовые, а также спецобувь - ботинки. Кроме того, зачистку сваренных швов от шлака и флюса следует лишь после полного их остывания и обязательно в очках с простыми стеклами.

Защита от отравлений вредными газами, пылью и испарениями.

Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами с качественными покрытиями. Сварочная пыль представляет собой аэрозоль - взвесь частиц оксидов металлов и минералов в газовой среде.

Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха осуществляются местной и общей вентиляцией. Местная вытяжка с верхним, боковым или нижним отсосом удаляет газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной письменной дипломной работе на тему: «Разработка технологического процесса ручной дуговой сварки конструкции «Уплотнение шкворня» я выполнил:

1) расшифровал марку стали по свариваемости;

2) описал подготовку деталей к сварке;

3) сделал расчёт режима ручной дуговой сварки;

4) выбрал оборудование для ручной дуговой сварки;

5) расписал технологию ручной дуговой сварки;

6) произвел контроль качества;

7) описал технику безопасности при ручной дуговой сварке;

8) выполнил чертёж конструкции «Уплотнение шкворня» и сделал спецификацию.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

На сегодняшний день сварочная индустрия представляет собой одно из наиболее разнообразных и быстро развивающихся производственных направлений. Технологии, используемые для сварки, постоянно совершенствуются, а объем инвестиций, направляемых на развитие индустрии, делает ее одной из самых динамичных и наукоемких, что в свою очередь увеличивает спрос на оборудование, услуги и конечный продукт.

Выбор технологии сварки, которая бы удовлетворяла именно ваши потребности, - процесс, требующий профессионального подхода и учета большого числа факторов, на которые далеко не всегда обращают внимание при самостоятельной проработке вопроса. Ведь, по сути, само понятие «сварка», согласно классическому определению, представляет собой технологический процесс получения плотного неразъемного соединения деталей с использованием сил молекулярного сцепления. На практике же приходится учитывать гораздо больше факторов, которые будут влиять на конечный результат. Это и материал элементов, которые предстоит сваривать, и имеющийся у вас бюджет, и необходимость включения сварочного оборудования в производственную линию, и любые иные пожелания, способные оказать влияние на окончательный выбор оборудования. 

В зависимости от потребностей современные технологии позволяют выполнять сварку различных материалов и реализуются практически при любых условиях, в частности в водной среде или в вакууме. Сварке подвергаются не только металлы, их сплавы и соединения, но и пластмассы и даже стекло. Габариты свариваемых деталей также могут существенно различаться. Практически любое современное производство сложно представить без использования технологий сварки.

Компания «ТехноЭкспресс» предлагает свои услуги по разработке и внедрению следующих сварочных технологий и оборудования.

В направлении развития электронных технологий и оборудования:

разработка оборудования и технологии электроннолучевой сварки (ЭЛС) различных материалов и сплавов, в камерах как общего, так и локального вакуумирования;

устройство защиты электроннолучевой пушки, стенок вакуумной камеры и свариваемого изделия от паров металла, образующихся при ЭЛС. Предлагаемое устройство формирует парогазовый поток, управляет его движением, благодаря чему конденсирует его (не менее 93%) на своих стенках;

разработка технологии и оборудования для механизации, автоматизации и роботизации дуговой сварки в среде защитных газов, конструкций из сталей, алюминиевых и титановых сплавов;

разработка технологии и оборудования для неповоротных кольцевых стыков трубопроводов из нержавеющих, малолегированных и конструкционных сталей, разработка технологии и оборудования для механизации, автоматизации и роботизации дуговой сварки в среде защитных газов, конструкций из сталей, алюминиевых и титановых сплавов;

алюминиевых и титановых сплавов, инструмент для подготовки кромок для широкого диапазона труб;

В направлении расширения механизации и автоматизации производств:

разработка технологии и оборудования для импульснодуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом;

разработка технологии дуговой сварки с импульсной подачей защитных газов. Данная технология обеспечивает снижение расхода защитных газов в 1,52 раза, устранение трещин и пористости, повышение прочности и пластичности сварных швов на 1015%, уменьшение разбрызгивания и налипания брызг на свариваемые детали, возможность равномерного формирования швов, в том числе вертикальных, горизонтальных и в потолочном положении;

разработка программы последовательности выполнения сварных швов с целью уменьшения сварочных деформаций при изготовлении крупногабаритных конструкций.

Лазерная сварка и резка:

разработка технологий и оборудования для формирования комплексов лазерной сварки и резки сталей

поставка волоконных лазерных раскройных установок для заготовительного производства на линейном приводе.

Сварка трением и перемешиванием:

разработка технологии и поставка оборудования для сварки трением с перемешиванием.

Новинки в области инверторных источников питания:

поставка инверторных сварочных источников питания, оснащенных устройством «Weld Telecom» для дуговой сварки, сварки под флюсом, сварки неплавящимся электродом. 

«Weld Telecom» дает возможность руководителям производства, ответственным за качество конечного продукта, контролировать производственный процесс непосредственно с рабочего места. Кроме того, инженер получает возможность вносить изменения в заданные оператором сварочной машины характеристики сварочного процесса. Система «Weld Telecom» позволяет не только задавать диапазон, в котором оператор сварочной машины может подстраивать режимы сварки, но и заблокировать доступ сварщика к изменению параметров сварки. Сварочные полуавтоматы серии «МС» с устройством «Weld Telecom» помогут технологам предприятия определить в режиме реального времени, какая сварочная машина в настоящий момент работает и на каких режимах. Помимо этого система «Weld Telecom» позволяет осуществлять запись на электронных носителях продолжительности работы сварочного аппарата, режимов сварки и определять возможные причины сбоя в работе оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. «Контроль качества сварочных работ». М. Высшая школа, 1986.

2. И.В. Гуменюк, О.Ф. Иваськин, О.В. Гменюк. Технология электродуговой сварки. - Киев, Грамота, 2006.

3. Казаков Ю.В, Козулин М.Г. «Сварка и резка материалов». - М.: Издательский центр "Академия", 2000 - 400с.

4. Конспект.

5. Малышев Б.Д, Мельник В.И, Гетия И.Г. «Ручная дуговая сварка». - М.: Стройиздат, 1990. - 319с.

6. Николаев Г.А, Куркин С.А, Винокуров В.А. «Сварные конструкции». М.: Высшая школа, 1983.

7. Рыбаков В.М. «Дуговая и газовая сварка». М.: Высшая школа, 1986.

8. Фоминых В.П., Яковлев А.П. «Ручная дуговая сварка». - М.: Высшая школа, 1986. - 288с.

http://tool-land.ru/kontrol-svarnykh-shvov.php

http://www.sibelektrod.ru/publ/1-1-0-76

http://nanolife.info/svarochnye-tehnologii/

http://osvarke.info/352-instrument-prinadlezhnosti-i-specodezhda.html

ПРИЛОЖЕНИЯ

Размещено на Allbest.Ru/

...