Розробка технології виготовлення горизонтальної цистерни

Термічна правка шляхом загального нагрівання деталі при відпуску без використання пристроїв неможлива. Якщо деталі за допомогою жорсткого пристрою надати потрібну форму, а потім помістити її разом з пристроєм в піч, то відбуватиметься релаксація напружень до низького рівня. При звільненні деталі з пристрою після відпуску вона не деформується і зберігає ту форму, яку їй надали. Цей, досить дорогий спосіб правки використовують в тих випадках, коли іншими методами не удається добитися необхідного ефекту.

6. АНАЛІЗ ДЕФЕКТІВ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ, ЩО УТВОРИЛИСЬ ПІД ЧАС ВИГОТОВЛЕННЯ ЗВАРНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

Дефекти при зварюванні металів плавленням утворюються внаслідок порушення вимог нормативних документів до зварювальних матеріалів, підготовки, складання та зварювання з'єднуваних елементів, термічної та механічної обробки зварних з'єднань та конструкції в цілому.

Дефекти зварних з'єднань згідно з ДСТУ 3491 -96 поділяють на шість груп:

- тріщини;

- порожнини, пори;

- тверді включення;

- несплавлення та непровари;

- порушення форми шва при однобічному та двобічному зварюванні.

6.1 Назва, причини утворення та способи виправлення дефектів

Наявність дефектів у зварних з'єднаннях загрожує їх міцності та знижує надійність зварної конструкції. Причини утворення дефектів дуже різноманітні, основні з них наведені в таблиці 7.1.

При оцінці якості велике значення має частота одиничних дефектів у з'єднанні, їх кількість, частка браку, а також частка виправлених дефектів. Виправлення дефектів не завжди збільшує роботоздатність виробу. Крім того, виправлення дефектів пов'язане з додатковими економічними витратами. Рівень розмірів дефектів, допустимих без виправлення, регламентують інформативно-технічні документи, що діють у кожній галузі промисловості.

6.2 Класифікація методів контролю

Методи контролю зварних з'єднань поділяють на дві групи: неруйнівний контроль (НК) та руйнівний контроль (РК).

Завданням НК є не тільки установлення наявності або відсутності дефекту, але і виявлення ступеню дефектності (розміри та характер дефекту).

Таблиця 6.1. Причини утворення дефектів у зварних з'єднаннях та способи їх виправлення

№	Назва дефекту	Причини утворення дефектів при зварюванні	Способи виправлення дефектів
п/п
1	Зовнішні дефекти:
	- відхилення від заданої норми розмірів: ширини та підсилення шва	Недостатня кваліфікація зварника при ручному процесі або нерівномірна швидкість подавання електродного дроту при автоматичному зварюванні	Вилучення надмірного металу механічним способом.
	- підрізи - канавки в основному металі	Підвищена потужність дуги, недбалість у роботі.	Зачищення поверхні до чистого металу та заплавлення.
	- кратери - заглиблення в кінці шва	Різке припинення зварювання.
2	Внутрішні дефекти:
	- пори	Наслідок вологості флюсів та обмазки, електродів; незадовільний захист газом; заржавіла поверхня металу.	Вилучення дефектів струганням та заплавлення місць розробки.
	- шлакові включення	Недбале зачищення від шлаку при багатошаровому зварюванні.	Вилучення шлаку, зачищення до чистого металу з подальшим заплавленням місць розроблення.
	- тріщини	Утворення структур підвищеної крихкості; сполучення несприятливих залишкових напружень з напруженнями від зовнішніх сил, зокрема, при умовах низьких температур та агресивних середовищ; при дії змінних навантажень.	Вилучення дефекту та зачищення металу з подальшим заплавленням.
	- непровари	Утворення між окремими шарами при багатошаровому зварюванні, а також при зварюванні стикових з'єднань без розробки крайок	Вилучення дефектів, заплавлення місць розробки.
	- несплавлення

Отримана інформація, по-перше, дозволить оцінити можливість виправлення дефектів; по-друге, виявити причини утворення дефекту і намітити заходи щодо запобігання його утворення. До цієї групи методів контролю належать:

1. Візуально-оптичний метод;

2. Радіаційна дефектоскопія;

3 . Ультразвукова дефектоскопія;

4. Магнітна та електромагнітна дефектоскопія;

5. Капілярна дефектоскопія;

6. Течошукання.

На відміну від НК, об'єктами якого, як правило, є вироби, руйнівні випробування, зазвичай, виконують на зразках-свідках, отримуючи числові дані, що безпосередньо характеризують міцність, якість або надійність з'єднання.

До групи належать:

1. Механічні випробування;

2. Металографія та хімічний аналіз;

3 . Корозійні випробування;

4. Випробування на зварюваність.

7. ВИЗНАЧЕННЯ ТРУДОМІСТКОСТІ ТА КІЛЬКОСТІ ЗВАРЮВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ЗВАРЮВАННІ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

При визначенні найкращого варіанту способу зварювання виробів необхідно враховувати такі чинники:

- технічний - види зварних конструкцій та експлуатаційні вимоги до них, розташування зварних швів у просторі; використовувані зварювальні матеріали та обладнання; вільний доступ до зварних швів та ін.

- організаційний - кількість основних та допоміжних операцій при виконанні зварних швів; кількість робочих професій та ін.;

- економічний - продуктивність процесу та технологічна собівартість як комплексний параметр, синтезуючий людську працю та матеріальні витрати.

Визначальним чинником виготовлення виробу є економічний фактор, при цьому, основним показником ефективності технологічного процесу зварювання є технологічна собівартість, що включає у себе витрати на зварювальні матеріали, заробітну платню, електроенергію та амортизаційні відрахування.

7.1 Визначення кількості зварювальних матеріалів при механізованому зварюванні у середовищі захисних газів стикових з'єднань

Черговість виконання операцій:

1) закріплення крайок за допомогою гребінок, розташованих з кроком 150... 200 мм;

2) заповнення фаски механізованим зварюванням у середовищі захисних газів або автоматичним під шаром флюсу.

При зварюванні тонкостінних ємностей односторонні стикові з'єднання виконують механізованим дуговим зварюванням у середовищі захисних газів.

Технологічна собівартість механізованого зварювання в захисному газі стикового з'єднання конструкцій (С_мех, грн) визначається за формулою:

С_мех = С_м + С_з + С_е + С_а, (7.1)

де С_м - витрати на зварювальні матеріали, грн; С_з - витрати на заробітну платню, грн; С_е - витрати на електроенергію, грн; С_а - амортизаційні відрахування на устаткування, грн.

Дослідження складових технологічної собівартості зварювання суднових конструкцій показали, що визначальним чинником є витрати на зварювальні матеріали, які складають від 60 до 89 % [15]. Тому, визначення кількості зварювальних матеріалів при застосуванні різних способів зварювання дозволяє вибрати найбільш економічний спосіб.

7.1.1 Визначення кількості зварювальних матеріалів

Маса зварювального дроту (М_ш, кг) визначається за формулою

(7.2)

де S_ш - площа поперечного перерізу шва, см²;

Рисунок 7.1. Зварювальне з'єднання, виконане механізованим зварюванням у захисних газах

; (7.3)

см²; (7.4)

L - довжина шва, см; L = 3600 мм = 360 см;

К_мех - коефіцієнт втрат на вигорання і розбризкування при механізованому зварюванні в середовищі захисних газів, К_мех = 1,15 [ 12];

? - густина сталі, г/см³, ? = 7,8 г/см³.

Підставивши значення отримаємо:

кг. (7.5)

Кількість захисного газу - СО₂ (Г_ш, м³) визначаються за формулою

, (7.6)

де t_on.ш - тривалість горіння дуги, год.; N₂ - питома витрата газу, м³/год.,

N₂= 0,9 м³/год.; t_пз ? 0,0033 - тривалість підготовчо-завершальної операції, год.

, (7.7)

де S_ш - площа поперечного перерізу шва, см²; I_зв - величина зварювального струму, А; ?_н = 15 г/А·год.

, год. (7.8)

м³, (7.9)

Трудомісткість виконання проходу

T_n.з = t_п.з · L · n, (7.10)

де п - кількість проходів при заповненні розробки крайок, ,

T_n.з = 0,0033 · 360 · 1 = 1,2 год. (7.11)

7.1.2 Визначення кількості зварювальних матеріалів при виконанні автоматичним зварюванням під шаром флюсу

При виконанні стикових зварних з'єднань автоматичним зварюванням пыд шаром флюсу використовуються наступні зварювальні матеріали:

зварювальний дріт - М_авт2;

зварювальний флюс - М_фл.2.

Маса зварювального дроту (М_авт.2, кг) визначається за формулою

, (7.12)

де S_ш - площа поперечного перерізу шва, виконаного автоматичним зварюванням під шаром флюсу, см²;

L - довжина шва, см;

К - коефіцієнт, що враховує втрати дроту на вигорання і розбризкування К_мех = 1,05 [12].

Рисунок 7.2. Зварювальне з'єднання, виконане автоматичним зварюванням під шаром флюсу

, (7.13)

см², (7.14)

кг, (7.15)

Маса зварювального флюсу (М_фл, кг) визначається за формулою:

, (7.16)

де К_фл - коефіцієнт, що враховує витрату флюсу на 1 кг наплавленого металу при автоматичному зварюванні, К_фл = 1,1 [12].

кг (7.17)

7.1.3 Визначення трудомісткості при автоматичному зварюванні стикового з'єднання конструкції

Трудомісткість автоматичного зварювання (Т_авт, н·год) визначається за формулою:

T_авт =Т_шк.авт · L · n, (7.18)

де п = 1 - кількість проходів при заповненні розробки крайок; L - д

овжина шва, м; Т_шк.авт, - штучно-калькуляційний час зварювання 1 м шва, н·год.

Т_{шк aem 2} визначається за формулою

, (7.19)

де t_оп.авт - тривалість горіння дуги, год;

год, (7.20)

де v_зв - швидкість автоматичного зварювання під шаром флюсу, м/год. [11];

де t_д.ш - тривалість допоміжної операції по зачищенню крайок перед зварюванням, зачищенню шва від шлаку, огляду шва, вимірювання, тавруванню, год, t_д.ш = 0,3 · Т_оп.авт; K_д.і - коефіцієнт, що залежить від зварюваного виробу (при виконанні швів на корпусі ємності К_д.і = 1,4 [7]); К_заг - коефіцієнт, що враховує витрати на обслуговування робочого місця, на відпочинок і особисті потреби, підготовчо-заключний час, К_заг = 1,12 [7]; К_ум - коефіцієнт, що враховує умови праці, К_ум = 1,2.

(7.21)

T_авт = 0,05 · 90 = 4,5 н·год (7.22)

7.1.4 Визначення трудомісткості та кількості зварювальних матеріалів при виконанні таврового з'єднання балки механізованим зварюванням у середовищі захисного газу

Рисунок 7.3. Конструктивні елементи таврового з'єднання, виконаного автоматичним зварювання під шаром флюсу або механізованим зварюванням в середовищі захисного газу: К - катет кутового шва балки; q - підсилення кутового шва

При зварюванні таврового з'єднання механізованим способом у середовищі захисного газу використовуються наступні зварювальні матеріали: зварювальний дріт - М_мех.4; захисний газ - Г_зах.4.

Маса зварювального дроту (М_мех4, кг) визначається за формулою:

, (7.23)

де К_мех - коефіцієнт втрат на розбризкування; К_мех = 1,15 [12]; S_мех.4 - площа поперечного перерізу таврового з'єднання, см², S_мех = 0,5 ·К² + 0,32 · К².

S_мех = 0,5 · 1,15² + 0,32 · 1,15² = 0,5 · 1,32 + 0,32 · 1,32 = 1,08 см².

кг, (7.24)

Маса захисного газу (Г_захю4, м³) визначається за формулою

, (7.25)

де t_on4 - тривалість горіння дуги, год; t_nз - тривалість підготовчо-заключної операції, год.; N_l - питома витрата газу, м³/год., N_l = 0,6 м³/год.; L - довжина швів, виконаних механізованим зварюванням, м.

Трудомісткість виконання зварювання таврового з'єднання

, (7.26)

де I_зв - величина зварювального струму, А (залежить від положення шва у просторі та величини катету) [11]; ?_н - коефіцієнт наплавлення при механізованому зварюванні у середовищі СО₂, ?_н = 15Г/А год.

Трудомісткість підготовчо-заключноїоперації

, (7.27)

де t_п.з - тривалість підготовчо-заключної операції при виконанні їм шва;

t = 0,0033 год. [12]; п - кількість проходів залежить від розміру катета, п ? 1.

Загальна трудомісткість механізованого зварювання таврового з'єднання (Т_{мех 4}, год.) визначається за формулою:

, (7.28)

де - тривалість допоміжної операції по зачищенню і знежиренню крайок і робіт, пов'язаних з роботою на апараті для механізованого зварювання; = 0,1Т_оп.4, год. [8]; - коефіцієнт, що залежить від зварюваного виробу (при зварюванні балки = 1,2) [8]; К_заг - коефіцієнт, що враховує обслуговування робочого місця, відпочинок та особисті потреби, підготовчо-завершальний час, К_заг = 1,22 [8]; К_ум - коефіцієнт, що враховує умови зварювання та просторове положення шва К_ум = 1,1.

8. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ТА ОХОРОНА ПРАЦІ

При автоматичному зварюванні флюс перешкоджає інтенсивному вигорянню легуючих елементів, однак у повітря потрапляють токсичні сполуки марганцю, хрому, титану, вольфраму, кобальту та ін.. Виділення пилу при самому зварюванні невелике. Найбільші концентрації його (до 8 мг/м³) спостерігаються на відстані 200 мм від дуги. До складу зварюваного аерозолю при зварюванні маловуглецевих і низьколегованих сталей входять оксиди заліза (до 80%), марганцю (до 12%) і двоокис кремнію (8%). Концентрація оксидів марганцю (у перерахунку на марганець) - 0,4 мг/м³, окислу кремнію - до 1,6 мг/м³. Запиленість у зоні дихання при нормальному перебігу процесу і достатньої кваліфікації зварника не перевищує ГДК. Однак відсмоктування та збір флюсу, пересипання для повторного його використання є додатковими джерелами пиловиділення. Концентрація пилу в зоні дихання зварювальника під час збору флюсу складає в середньому 30 мг/м³, що перевищує ГДК.

Встановлено, що при повторному використанні флюсу запиленість повітряного середовища вище в 2 рази, ніж при зварюванні під свіжим флюсом. При повторному застосуванні флюсу іноді спостерігається прорив газів і пилу в місці дуги, що збільшує в кілька разів кількість виділяються шкідливих речовин. Крім того, слід мати на увазі загальний для всіх видів зварювання чинник збільшення виділень пилу при інтенсифікації процесу (робота на великих силах струму) за рахунок винесення дрібнодисперсних частинок конвективними потоками. Для боротьби з пилоутворення при зборі флюсу зараз успішно застосовують пневматичний ежекторний флюсосборнік ФСП, забезпечений фільтром. З виділяючихся при цьому виді зварювання шкідливих газів найбільш небезпечні окис вуглецю і фтористі з'єднання фтористий водень і фтористий кремній. Концентрація окису вуглецю при застосуванні керамічних флюсів (без вентиляції) доходить до 400 мг/м³, фтористого водню - до 1,7 мг/м³. Найбільша кількість фтористих сполук виділяється при зварюванні під флюсами ОСЦ-45 (до 360 мг/кг) та АН-348А (до 160 мг/кг), а найменше - при використанні флюсів ФЦ-9 (до 65 мг/кг) та АН-51, АН-10 (до 85 мг/кг). Крім того, на виділення сполук фтору істотно впливають технологічні режими (швидкість зварювання, діаметр електрода, сила струму тощо). Так, зі збільшенням швидкості зварювання кількість виділяючихся фтористих з'єднань зменшується, те саме відбувається і при збільшенні діаметру електрода (електродного дроту). Однак для докорінного поліпшення умов праці слід відмовитися від використання флюсів, що містять фтористі з'єднання, замінивши їх менш шкідливими.

До особливостей автоматичного зварювання під флюсом слід ще додати, що робочий, що спостерігає за процесом зварювання на деякій відстані від дуги, в меншій мірі піддається впливу шкідливих речовин навіть при відсутності місцевого відсмоктування.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У курсовому проекті розглянута технологія виготовлення горизонтальної цистерни із сталі ВСт.3сп. Сталь має якісну зварюваність.

Перед складанням набору необхідно виконати заготівельні операції. Заготівельні операції включали виправлення, розмічування, різання, обробку крайок, гнуття та очищення під зварювання. Виправлення виконували на листоправильних вальцях.

У якості зварювальних матеріалів вибрали для автоматичного зварювання під шаром флюсу електродний дріт o 4 мм Св08А та флюс ОСЦ-45; для механізованого зварювання в захисних газах - електродний дріт o 2 мм, Св08Г2С та захисний газ СО₂. Шви зварних з'єднань вибрали згідно до ГОСТ 14771-76 (С18, Т1) та ГОСТ 8713-79 (С19).

Автоматичне зварювання будемо виконувати трактором ТС-17М.

Механізоване зварювання в захисних газах будемо виконувати напівавтоматом SELMA ПДГ-251.

Після процесу зварювання необхідно провести заходи щодо зниження зварювальних напружень та деформацій, а також провести аналіз можливих дефектів зварних з'єднань.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Акулов А.И., Белъчук Г.А., Деменцееич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением: Учебник для студентов вузов. - М.: Машиностроение, 1977. - 432 с.

Окерблом Н.О., Деменцееич В.П., Байкова И.П. Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. - Л.: Судпромгиз, 1963. - 602 с.

Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - Л.: Машиностроение, 1976. - 312 с.

Сварка в машиностроении: Справочник: В 4х т. - Т. 2 / Под ред.

A. И. Акулова. - М.: Машиностроение, 1978. - 462 с.

Сварка в машиностроении: Справочник: В 4х т. - Т. 3 / Под ред.

B. А. Винокурова. - М.: Машиностроение, 1979. - 567 с.

Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформация конструкций: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1982. - 272 с.

Голота Г.Ф. Техническое нормирование в судостроении. - Л.: Судостроение, 1975. - 184 с.

Голота Г.Ф. Техническое нормирование труда в судоремонте: Справочник. - Л.: Судостроение, 1983. - 278 с.

Юрьев В.П. Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники. - М.: Машиностроение, 1972. - 152 с.

Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы [Текст]: ГОСТ 8713-89. - М.: Госстандарт СССР, 1989.

Корпуса стальных судов. Сварка углеродистых и низколегированных сталей. Основные положения [Текст]: ОСТ 5. 9083-88. - Л.: ЦНИИТС, 1988.

Ресурсосбережение. Нормирование расхода сварочных материалов [Текст]: ДСТУ 3159-95. - К.: Госстандарт Украины, 1995.

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением/ Под ред. Б.Е. Патона. - М.: Машиностроение, 1974.

ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры [Текст]: ГОСТ 14771-76. - М.: Госстандарт СССР, 1976.

Саганъ В.Я., Рыхалъский М.А., Драган С.В. Исследование экономической эффективности вариантов механизированной сварки при формировании корпуса судна / 36. наук, праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2006. -№1. - С. 61-68.

Размещено на Allbest.ru