Разработка технологического процесса сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Задание контрольной работы

1. Описание изделия

2. Определение свариваемости стали

3. Расчет массы изделия

4. Выбор способа сварки и сварочных материалов

4.1 Ручная дуговая сварка

4.2 Сварка в защитном газе

4.3 Сварка под флюсом

4.4 Вывод о выборе способа сварки

5. Выбор сварочных материалов

6. Технология изготовления

7. Нормирование

8. Определение складских площадей и производственных кладовых

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Задача этой курсовой работы заключается в разработке технологического процесса производства. Определение качественного и количественного состава необходимых элементов производства для изготовления хребтовой балки вагона: оборудования и рабочих для выполнения операций производственного процесса. Расчет основных нормативов процесса производства. Так же одной из целей является разработка плана рационального размещения в проектируемом цехе количественного состава элементов производства.



Задание на контрольную работу

Разработать технологию производства хребтовой балки вагона, сталь 09Г2С (рисунок 1).

Определить качественный и количественный состав необходимых элементов производства для изготовления заданной продукции: оборудования и рабочих для выполнения операций производственного процесса;

Разработать план рационального размещения в проектируемом цехе количественного состава элементов производства.

Рисунок 1 - Хребтовая балка вагона



1. Описание изделия

В данной контрольной работе рассматривается сварная конструкция: «Хребтовая балка», выполненная из материала: 09Г2С. Данная конструкция сварена автоматической сваркой под флюсом. Толщина металла - 15мм.

Хребтовая балка служит для крепления на ней автосцепного и тормозного оборудования. Через автосцепное устройство она передает продольные силы на другие вагоны. Но поскольку она жестко связана и с другими элементами кузова, то наряду с продольными воспринимает также и вертикальные силы. Ее изготавливают из мощных Z-образных, швеллерных и двутавровых прокатных профилей. Однако, помимо указанных нагрузок, имеются и дополнительные. К такой нагрузке относятся усадочные сжимающие силы, которые появляются при сварке двух Z-образных профилей продольным швом. Усадочные силы вызывают сжатие и изгиб хребтовой балки.

Слабоагрессивная среда, присутствие влаги с растворенными в ней солями и кислотами в небольших количествах. Эксплуатация балки по железнодорожным путям, на которых перевозят самые разные грузы (известь, дающая основную реакцию, или руды, дающие кислую среду).

Применяемая сталь - 09Г2С. Класс - сталь конструкционная низкоуглеродистая низколегированная марганцовистая для сварных конструкций.

Таблица 1 - Химический состав стали 09Г2С, % [1]

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As	Fe
до 0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	до 0,3	до 0,04	до 0,035	до 0,3	до 0,008	до 0,3	до 0,08	~ 96-97

Легирующие элементы не только улучшают механические свойства стали (главным образом в термически обработанном состоянии), но в значительной степени изменяют ее физические и химические свойства. Влияние отдельных легирующих элементов на свойства стали сводится в основном к следующему:

Марганец повышает прочность, и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает коробление при закалке, повышает режущие свойства стали, но вместе, с тем способствует росту зерна при нагреве, чем снижает стойкость стали к ударным нагрузкам;

Никель повышает упругие свойства стали, не снижая вязкости, противодействует росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали. При значительных количествах никеля сталь становится немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной;

Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость;

Хром затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой;

Медь повышает стойкость стали против коррозии атмосферной и в морской воде.

В марочниках сталей указанная сталь характеризуется как «свариваемая без ограничений». Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120С. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. Сталь не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Для сварки 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок. При использовании многослойной ручной дуговой сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 Ампер на 1 мм электрода, чтобы предотвратить перегрев места сварки. [1]

Таблица 2 - Механические свойства стали 09Г2С при Т=20^oС [1]

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	у0,2 (МПа)	уВ (МПа)	д5 (%)
19281-73	Сортовой и фасонный прокат	до 10	345	490	21
19282-73	Листы и полосы (Образцы поперечные)	от 10 до 20 вкл. от 20 до 32 вкл. от 32 до 60 вкл. от 60 до 80 вкл. от 80 до 160 вкл.	325 305 285 275 265	470 460 450 440 430	21 21 21 21 21
19282-73	Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные)	от 10 до 32 вкл. от 32 до 60 вкл.	365 315	490 450	19 21
17066-80	Листы горячекатаные	2-3,9		490	17



2. Определение свариваемости стали

Технологическая свариваемость - совокупность свойств основного металла, определяющих его чувствительность к термическому циклу сварки, а также способность при данной технологии сварки образовывать сварное соединение с требуемыми свойствами.

В связи с тем, что параметров, характеризующих основной и присадочный (электродный) материалы, очень много, то свариваемость представляет комплексную характеристику, включающую:

· Чувствительность металла к окислению и порообразованию;

· Соответствие свойств сварного соединения условиям эксплуатации;

· Реакцию на термические циклы, сопротивляемость образованию холодных и горячих трещин и т.д.

Из перечисленных параметров наиболее существенным при сварке и наплавке углеродистых и низколегированных сталей является сопротивляемость образованию трещин.

Горячие трещины чаще всего возникают при ослаблении деформационной способности металла из-за появления в структуре легкоплавких хрупких эвтектик, дефектов кристаллического строения, внутренних и внешних напряжений. Вероятность появления при сварке или наплавке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (HCS):

(1)

Условия появления горячих трещин при сварке низколегированных сталей:

· при у_в > 700 МПа и НСS > 2;

· при у_в ? 700 МПа и НСS > 4.

Холодные трещины чаще всего возникают из-за закаливаемости стали при быстром охлаждении и насыщении металла шва и зоны термического влияния водородом. Они, как правило, зарождаются по истечении некоторого времени после сварки и наплавки и развиваются в течение нескольких часов или даже суток.

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Для этой цели имеется ряд уравнений.

(2)

где С, Mn, Si, Cr, Ni, Си, V, Р - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора, %. Эту зависимость в ГОСТ 27772 - 88 рекомендуют для оценки свариваемости проката для строительных конструкций.

Европейская ассоциация по сварке (МИС) рекомендует зависимость:

(3)

В России наиболее распространенным и приемлемым для сталей, используемых на подвижном составе, является следующее:

(4)

В таблице 3 приведена классификация сталей по свариваемости в соответствии с величиной С_э и меры по предотвращению или уменьшению вероятности появления трещин.

Таблица 3 - Классификация сталей по свариваемости [2]

Группа сталей	Свариваемость	Эквивалент Сэ, %	Технологические меры
			Подогрев	Термообработка
			перед сваркой	во время сварки	перед сваркой	после сварки
1	хорошая	< 0,38	-	-	-	желательна
2	удовлетворительная	0,39-0,45	необходим	-	желательна	необходима
3	ограниченная	0,46-0,59	необходим	желателен	необходима	необходима
4	плохая	> 0,6	необходим	необходим	необходима	необходима

Если оценка свариваемости по показателю С_э указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо предусмотреть предварительный подогрев детали. Температуру подогрева (Т, °С) можно определить по формуле:

(5)

где С_об - общий углеродный эквивалент, %.

(6)

где д - толщина металла свариваемой детали, мм. [9]

Определим свариваемость стали 09Г2С:

где С - массовая доля углерода, %, С=0,12;

Mn - массовая доля марганца, %, Mn=1,5;

Сr - массовая доля хрома, %, Cr=0,3;

Ni - массовая доля никеля, %, Ni=0,3%;

Cu - массовая доля меди, % Сг=0,3.

%

Сталь ограниченно свариваемая. В обычных условиях склона к образованию холодных трещин, подвергается термообработке и подогреву. Не допускается сварка при температуре +5⁰С.

Определим общий углеродный эквивалент (6):

%

Определим температуру подогрева (5):

Определим склонность стали к образованию горячих трещин (1):

При вычислении свариваемости стали приняли максимальное значение массовой доли углерода С = 0,12%, но на самом деле оно меньше. Учитывая небольшую толщину изделия 15 мм, использование сварки под флюсом, замедляющей скорость охлаждения, предполагаем сварку без подогрева.



3. Расчет массы изделия

М= М = а*в*с*7,8 (7)

где а - длинна элемента, см;

в - ширина элемента, см;

с - высота элемента, см;

7,8 - плотность стали, г/см³.

М_лист = 600*37*1,5*7,8 = 259740 г ? 260 кг,

М_{Z-профиль} = 2*(600*20*1,5*7,8) + 600*42*1,5*7,8 = 575640 г ? 576 кг,

М_{изделия} = 260 + 2*576 = 1412 кг.

Таблица 4 - Ведомость сборочных единиц

Наименование сборочной единицы	Количество, шт	Эскиз сборочной единицы	Габаритные размеры, мм	Масса элемента, кг
1 Лист	1		6000*370*15	260
2 Z-образный профиль	2		6000*200*15	576

Общий вес изделия 1412 кг. Руководствуясь приложением Б методических указаний, выбираем тип производства - серийное, с объемом годового выпуска 500шт.

Применяемая сталь - 09Г2С. Класс - сталь конструкционная низкоуглеродистая, низколегированная, марганцовистая для сварных конструкций. Сталь 09Г2С широко применяется при производстве труб и другого металлопроката. Использование в промышленности - различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих под давлением при температуре от -70 до +425°С.



4. Выбор способа сварки и сварочных материалов

Рассмотрим возможные способы сварки хребтовой балки. Необходимо использовать сварку плавлением, т.к. большая толщина. Возможны другие виды сварки (электроннолучевая).

4.1 Ручная дуговая сварка

сварка ручной дуговой флюс газ

Ручная дуговая сварка - это сварка покрытым металлическим электродом. Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию (рисунок 2) от источника питания подводится сварочный ток (переменный или постоянный).

Рисунок 2- Ручная дуговая сварка

Если положительный полюс источника питания (анод) присоединен к изделию, говорят, что ручная дуговая сварка производится на прямой полярности. Если на изделии отрицательный полюс, то полярность обратная. Под действием дуги расплавляются металлический стержень электрода (электродный металл), его покрытие и металл изделия (основной металл). Электродный металл в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну, где смешивается с основным металлом, а расплавленный шлак всплывает на поверхность.

Размеры сварочной ванны зависят от режимов и пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, конструкции сварного соединения, формы и размера разделки свариваемых кромок и т.д. Они обычно находятся в следующих пределах: глубина до 4 мм, ширина 8-15 мм, длина 10-30 мм.

Длина дуги - расстояние от активного пятна на поверхности сварочной ванны до другого активного пятна на расплавленной поверхности электрода. В результате плавления покрытия электрода вокруг дуги и над сварочной ванной образуется газовая атмосфера, оттесняющая воздух из зоны сварки для предотвращения его взаимодействия с расплавленным металлом. В газовой атмосфере также присутствуют пары легирующих элементов, основного и электродного металлов.

Шлак, покрывая капли расплавленного электродного металла и поверхность сварочной ванны, препятствует их взаимодействию с воздухом, а также способствует очищению расплавленного металла от примесей.

По мере удаления дуги металл сварочной ванны кристаллизуется с образованием шва, соединяющего свариваемые детали. На поверхности шва образуется слой затвердевшего шлака.

Преимущества ручной дуговой сварки являются:

· Возможность сваривания практически всех видов металлов;

· Сварка в любом положении, даже в ограниченном пространстве;

· Допустима работа с аппаратами практически в любых атмосферных и температурных условиях;

· Невысокая стоимость сварочного оборудования, возможность его использования в быту.

Недостатки ручной дуговой сварки:

· Низкая производительность (многослойная сварка, т.к. большая толщина свариваемых изделий);

· Качество шва зависит от квалификации сварщика;

· Испарение обмазки электрода, способствующее ухудшению рабочих условий.

4.2 Сварка в защитном газе

Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся, обычно вольфрамовым, или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов получается за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, подаваемой в зону дуги присадочной проволоки. Плавящийся электрод в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Для защиты применяют три группы газов: инертные (аргон, гелий); активные (углекислый газ, азот, водород и др.); смеси газов инертных, активных или первой и второй групп. Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения.

Смесь инертных газов с активными рекомендуется применять и для повышения устойчивости дуги, увеличения глубины проплавления и изменения формы шва, металлургической обработки расплавленного металла, повышения производительности сварки. При сварке в смеси газов повышается переход электродного металла в шов.

Смесь аргона с 1--5% кислорода используют для сварки плавящимся электродом низкоуглеродистой и легированной стали. Добавка кислорода к аргону понижает критический ток, предупреждает возникновение пор, улучшает форму шва.

Смесь аргона с 10--25% углекислого газа применяют при сварке плавящимся электродом. Добавка углекислого газа при сварке углеродистых сталей позволяет избежать образование пор, несколько повышает стабильность дуги и надежность защиты зоны сварки при наличии сквозняков, улучшает формирование шва при сварке тонколистового металла.

Смесь аргона с углекислым газом (до 20%) и с не более 5% кислорода используют при сварке плавящимся электродом углеродистых и легированных сталей. Добавки активных газов улучшают стабильность дуги, формирование швов и предупреждают пористость.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

Смесь углекислого газа с кислородом (до 20%) применяют при сварке плавящимся электродом углеродистой стали. Эта смесь имеет высокую окислительную способность, обеспечивает глубокое проплавление и хорошую форму, предохраняет шов от пористости.

В зону сварки защитный газ может подаваться центрально (рисунок 3), а при повышенных скоростях сварки плавящимся электродом - сбоку (рисунок 4,б). Для экономии расхода дефицитных и дорогих инертных газов используют защиту двумя раздельными потоками газов (рисунок 4,в); наружный поток - обычно углекислый газ.

а - неплавящийся электрод; б - плавящийся электрод

1 - сварочная дуга; 2 - электрод; 3 - защитный газ; 4 - горелка; 5 - присадочная проволока Рисунок 3 - Схемы сварки в защитных газах

При сварке активных материалов для предупреждения контакта воздуха не только с расплавленным, но и с нагретым твердым металлом применяют удлиненные насадки на сопла (рисунок 4,г). Наиболее надежная защита достигается при размещении изделия в стационарных камерах, заполненных защитным газом. Для сварки крупногабаритных изделий используют переносные камеры из мягких пластичных обычно прозрачных материалов, устанавливаемых локально над свариваемым стыком. Теплофизические свойства защитных газов оказывают большое влияние на технологические свойства дуги, а значит на форму и размеры шва. При равных условиях дуга в гелии по сравнению с дугой в аргоне является более «мягкой», имеет более высокое напряжение, а образующийся шов имеет меньшую глубину проплавления и большую ширину. Углекислый газ по влиянию на форму шва занимает промежуточное положение.

а - центральная; б - боковая; в - двумя концентрическими потоками; г - в подвижную камеру

1 - электрод; 2 - защитный газ; 3 - наружный поток защитного газа; 4 - внутренний поток защитного газа; 5 - насадка; 6 - распределительная сетка

Рисунок 4 - Схемы подачи защитного газа в зону сварки

Преимущества сварки в защитных газах:

· Высокое качество сварных соединений па разнообразных металлах и их сплавах разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за малого угара легирующих элементов;

· Возможность сварки в различных пространственных положениях;

· Отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;

· Возможность наблюдения за образованием шва, что особенно важно при механизированной сварке;

· Высокая производительность и легкость механизации и автоматизации процесса;

· Низкая стоимость при использовании активных защитных газов.

Недостатки сварки в защитных газах:

Ш Необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги;

Ш Возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха или при забрызгивании сопла;

Ш Потери металла на разбрызгивание, при котором брызги прочно соединяются с поверхностями шва и изделия;

Ш Наличие газовой аппаратуры. [3]

4.3 Сварка под флюсом

Принцип сварки: электрическая дуга горит между плавящимся электродом и деталью под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом полностью закрывающим дугу и сварочную ванну от взаимодействия с воздухом (рисунок 5).



Рисунок 5 - Схема сварки под флюсом

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Неизрасходованная часть флюса собирается пневматическим устройством во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Границы применяемости:

· Области применения; сварка в цеховых и монтажных условиях, сварка металлов от 1,5 до 150 мм и более; сварка всех металлов и сплавов, разнородных металлов;

· Материалы: конструкционные стали общего назначения, котельные стали, высоколегированные стали, никель и никелевые сплавы;

· Область применения: сварка и наплавка в тяжелом машиностроении, химическая промышленность, транспорт и судостроение;

· Параметры: сила тока 200-2000А, напряжение 20-50В, скорость сварки 15-300 см/мин.

Преимущества сварки под флюсом:

ь Повышенная производительность;

ь Минимальные потери электродного металла (не более 2%);

ь Отсутствие брызг;

ь Максимально надежная защита зоны сварки;

ь Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

ь Малые затраты на подготовку кадров;

ь Мелкочешуйчатая поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги;

ь Не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса;

ь Низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва.

Недостатки сварки под флюсом:

Ш Трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;

Ш Трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;

Ш Неблагоприятное воздействие на оператора;

Ш Нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования. [2]

4.4 Вывод о выборе способа сварки

Рациональное применение того или иного способа характеризуется технологичностью, производительностью экономичностью и экологичностью процесса сварки. Кроме того, выбранный способ сварки должен удовлетворять наличию требуемого оборудования на предприятии. Так ручная дуговая сварка плавящимся электродом имеет низкую производительность. Дуговая под флюсом - имеет высокую производительность, т.к. может быть автоматизирована, но у этого способа существуют трудности при сварке небольших толщин, т.к., хорошая тепловая изоляция сварочной дуги, повышает давление сварочной дуги, способствует более глубокому проплавлению свариваемого металла.

Наибольшее распространение получили механизированные и автоматизированные дуговые способы сварки в защитном газе плавящимся электродом. Сварка плавящимся электродом характеризуется универсальностью процесса, возможностью сварки во всех пространственных положениях, а также при сварке в защитном газе объем основного металла участвующего в формировании сварного шва меньше чем при сварке под флюсом.

Для сварки хребтовой балки из стали 09Г2С используем автоматическую сварку под флюсом, потому что она имеет ряд преимуществ:

1. высокая производительность;

2. высокое качество сварного шва;

3. экономия материалов и электроэнергии.

Она позволяет значительно увеличить мощность сварочной дуги, что позволяет за один проход сваривать стальные листы толщиной до 15 мм. Горение дуги под слоем флюса позволяет защитить свариваемый металл от окисления. Такая сварка может быть полностью автоматизирована. При этом перемещение сварочной дуги (всего аппарата относительно заготовки, перемещение проволоки в зону дуги) обеспечивается специальными следящими системами. Сварные швы элемента конструкций длиной более одного метра целесообразно использовать автоматическую сварку.



Таблица 5 - Режимы сварки

Способ сварки	Сила тока, IД, А	Напряжение на дуге, UД, В	Скорость сварки, VСВ, м/ч	Гост шва, тип, вид, длинна	Эскиз разделки кромок, типа соединения со всеми конструктивными элементами	Вспомогательные материалы
Ручная дуговая сварка при постановке прихваток	93	23,2	7,3	ГОСТ 8517-79; С19		Электрод - УОНИ 13/55
			4,4	ГОСТ 8517-79; С29
Сварка под флюсом основного шва	640	38,5	176,3	ГОСТ 8517-79; С19		Проволока Св-08ГА Флюс АН-348А
	432	32,5	89,1	ГОСТ 8517-79; С29



5. Выбор сварочных материалов

Прихватку выполняем с помощью ручной дуговой сварки. Для стали 09Г2С применяют электроды Э50А или Э55А. Это обеспечивает получение металла шва с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами. [2]

Механические свойства металла шва, наплавленного металла и сварного соединения, выполненных электродами для сварки конструкционных сталей, должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 6.

Таблица 6 [9] Характеристики электродов

Тип электрода	Механические свойства при нормальной температуре	Содержание в наплавленном металле, %
	Металла шва или наплавленного металла	Сварного соединения, выполненного электродами диаметром менее 3 мм
	Временное сопротивление разрыву ув МПа	Относительное удлинение д5, %	Ударная вязкость aн Дж/см2	Временное сопротивление разрыву ув МПа	Угол загиба, град	Серы	Фосфора
	Не менее	Не более
Э42А	420	22	15	420	180	0,030	0,035
Э50А	500	20	13	500	150	0,030	0,035

Таблица 7 - Химический состав наплавленного металла [9]

Тип электрода	Массовая доля элементов, %
	Углерод	Марганец	Кремний
Э42А	? 0,10	0,60-1,00	0,30-0,55
Э50А	? 0,12	0,90-1,40	0,35-0,50

Прихватку выполняем электродом Э50А, т.к. прочность наплавленного металла не уступает основному, Э50А больше содержит марганца, по сравнению с электродом Э42А, близко подходит к содержанию металла.

При сварке низколегированных сталей используют электродные проволоки марок Св-08А, Св-10Г2. Легирование металла шва марганцем за счет проволок и кремнием за счет провара основного металла при подборе соответствующего термического цикла позволяет получить металл шва с требуемыми механическими свойствами. [2]

Проволока изготовляется из стали, химический состав которой приведен в таблице 8.

Таблица 8 - Химический состав, % [7]

Марка проволоки	Химический состав, %
	C	Si	Mn	Cr	Ni	Мо	Тi	S	P
Св-08А	Не более 0,10	Не более 0,03	0,35-0,60	Не более 0,12	Не более 0,25	-	-	Не более 0,030	Не более 0,030
Св-10Г2	Не более 0,12	Не более 0,06	1,50-1,90	Не более 0,20	Не более 0,30	-	-	0,030	0,030

Для сварки под флюсом выбираем проволоку марки Св-08А, т.к. химический состав близок к химическому составу основного металла.

При сварке низколегированных сталей применяют флюсы АН-348-А и ОСЦ-45. Использование этих флюсов позволяет получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими свойства основного металла. [2]

Сварочно-технологические свойства флюса АН-348-А: Устойчивость дуги хорошая, разрывная длина дуги до 13 мм, формирование шва вполне удовлетворительное, склонность к образованию пор и трещин низкая, модификация флюса АН-348-А требует более тщательной сушки, отделимость шлаковой корки вполне удовлетворительная, затрудненная при сварке корневых валиков.

Сварочный флюс ОСЦ-45 используют для автоматической дуговой сварки. Флюс устойчив к ржавчине, дает достаточно плотные швы, которые устойчивы к появлению пор и трещин. Однако при этом выделяет в большом количестве фтористые газы, которые являются вредными для человека. Химический состав флюсов приведен в таблице 9.

Таблица 9 - Химический состав флюсов, % [8]

Марка флюса	Массовая доля, %
	Кремния (IV) оксид	Марганца (II) оксид	Кальция оксид	Магния оксид	Алюминия оксид	Кальций фтористый	Калия + натрия оксид	Титана (IV) оксид	Циркония (IV) оксид	Железо (III) оксид	Сера	Фосфор	Углерод
АН-348-А	40-44	31-38	Не более 12	Не более 7	Не более 6	3-6	-	-	-	0,5-2,0	0,12	0,12	-
ОСЦ-45	37-44	37-44	Не более 10	Не более 3	Не более 6	5-9	-	-	-	0,5-2,0	0,12	0,14	-

Для автоматической сварки под флюсом выбираем флюс АН-348А, т.к. в стали 09Г2С содержится 2% Mg и 1% Si необходимо добавить дополнительные легирующие компоненты, которые придут из флюса. В ОСЦ-45 содержание Mg и Si выше, поэтому для сварки данной стали он не подходит. Также он выделяет гораздо большее количество вредных для человека газов, т.к. содержание кальция фтористого 5-9% по сравнению с 3-6% у АН-348-А.



6. Технология изготовления изделия

Таблица 10 - Технология изготовления изделия

№	Наименование операции	Содержание операции	Используемое оборудование
1	Заготовительные операции	Правка, разметка, резка металла, подготовка кромок.	Листоправильная машина МЛЧ 1725; рулетка, маркер, чертилка; станок плазменной резки станок лазерной резки KWGG-4-600;
2	Сборка	Сборка стыков на прихватки	Сварочный инвентор Power Wave AC/DC 1000 SD (Ic = 93 А; Vc = 4,4 м/ч.; Uс =23,2 В)
3	Сварка	Автоматическая сварка стыковых соединений под флюсом	Сварочная головка Lincoln Electric
4	Зачистка	Зачистка швов	Зачистное устройство IDEAL SMH -060, щетка, зубило
5	Контроль	Контроль качества сварных соединений	Ультразвуковой дефектоскоп «ТОМОГРАФИК УД4-Т

Таблица 11 - Основное и вспомогательное оборудование

Название операции	Наименование оборудования, приспособления, оснастки и инструмента	Основные технические характеристики	Габаритные размеры, мм.
Транспортировка	Мостовой кран	До 5т	18000х500х6000
Правка	Листоправильная машина МЛЧ 1725	Скорость правки - 10 м/мин. Количество валков - 9, диаметром 300 мм.	3150Ч3240Ч1750
Резка	Лазерная резка на аппарате KWGG-4-600	Точность резки 0,1 мм	6000х2500х2100
Сборка	Стенд автоматической сварки хребтовой балки с двутавром	Грузоподъемность 2т.	12960х610х500
Сварка	Сварочная головка Lincoln Electric	Сила тока при ПВ100%- 2х1250. Напряжение холостого хода - 79В. Напряжение сети - 380 В (25%;+20%). Скорость подачи проволоки - 0,5-24 м/мин.	2256х2250х2500
Контроль	ультразвуковой дефектоскоп «ТОМОГРАФИК УД4-Т»	Диапазон рабочих частот, МГц - 0,2…10	960x680x890
Транспортировка	Таль электрическая РА 1200 18/9	Г/п: 0,6/1,2 т Высота подъема: 18/9м Скорость подъема: 8/4 м/мин Диаметр троса: 6,2 мм Мощ.дв.: 1800 W (1,8 kW) / 8,3 А



7. Нормирование

Расчет основных нормативов процесса производства заключается в определении числа единиц оборудования и количества рабочих.

При расчете основных нормативов процесса следует исходить из годовой трудоемкости операции Т_год, ч, которая находится по формуле:

Т_год = Т_опер*N_год, (8)

где Т_опер- длительность одной операции, ч;

N_год - годовая программа.

Для определения длительности каждой операции следует руководствоваться укрупненными нормативами, представленными ниже.

Длина всех швов равна:

35, м

Исходя из полученных значений скорости сварки, примем время на сварку равное 3,2 часа.

Время на другие основные (заготовку, сборку, отделку), вспомогательные и дополнительные операции, входящие в состав изготовления сварных конструкций, определяем по формуле:

, (9)

где Т_{сварки -} время на сварку, ч;

Д_сварки - доля сварочных работ в общей трудоемкости работ сварочных цехов, %;

Д_опер - доля технологической операций в общей трудоемкости работ сварочных цехов, %.

Доля сварочных работ и других технологически операций представлена в примерной трудоемкости работ сварочных цехов серийного производства и составляет: заготовительные 18%; сборочные 21%; сварочные 21%; отделочные 9%; вспомогательные 21%; операции обслуживания 10% в общей трудоемкости работ.

;

;

;

;

;

.

Общая длительность изготовления сварных конструкций складывается из длительности основных операций (заготовительных, сборочных, сварочных, отделочных), вспомогательных (контрольных, транспортных) и времени на операции обслуживания.

Общую длительность изготовления сварных конструкций Т_{шт (полное)}, ч, находим по формуле:

Т_{шт (полное)}= Т_загот+Т_{сборка+}Т_сварка+Т_отдел+Т_вспом+Т_обслуж, (10)

где Т_загот - время на заготовительные операции, ч;

Т_сборка - время на сборку, ч;

Т_сварка - время на сварку, ч;

Т_отдел - время на отделочные операции, ч;

Т_вспом - время на вспомогательные операции, ч;

Т_обслуж - время на обслуживание, ч.

Т_{шт (полное)} = 3,2+2,7+3,2+1,3+3,2+1,5 = 15,1 (ч)

Потребное количество оборудования n_об, шт, в сборочно - сварочных цехах для каждого вида работ (заготовительных, сборочных, сварочных, отделочных, вспомогательных, обслуживающих) определяется по формуле:

, (11)

где Т_год - годовая трудоемкость изделия на одной операции, ч. Смотрите формулу 3;

Ф_д.об. - действительный фонд работы оборудования, ч. При двух сменном графике Ф_д.об. равен 4015 ч.

К - коэффициент планового перевыполнения норм, 1,05;

К_з - коэффициент загрузки оборудования. При массовом производстве К_з = 93%, при единичном и мелкосерийном К_з = 80-90%.

;

;

;

;

;

.

Таблица 12 - Количество оборудования и рабочих мест по операциям

Наименование операции	nоб расч./принят, шт	Количество рабочих, чел
Доставка листа со склада и контроль качества поверхности металла.	1	1
Правка	1	1
Разметка	1
Резка	1
Контроль заготовительных операций		1
Сборка	1	1
Контроль сборки
Сварка	1	1
Контроль сварки
Контроль готового изделия
Крановщик (транспортировка изделия или деталей)	1	1



8. Определение складских площадей и производственных кладовых

Для обслуживания техпроцесса и обеспечения бесперебойного выпуска готовой продукции необходимы следующие виды складов: склад металла, промежуточный склад и склад готовой продукции.

При определении площади склада исходят из запасов хранимых материалов, грузонапряженности и коэффициента использования полезной площади.

Площадь склада S, м², определяют по формуле:

, (12)

где Р - запас хранения материалов, т;

g - грузонапряженность, т/м²;

k - коэффициент использования полезной площади, 0,4.

Нормы запаса хранимых материалов Р, т, определяются по формуле:

, (13)

где Q - месячное поступление на склад материалов, заготовок, сварных узлов, т;

а - норма запаса материалов, дней;

М - число рабочих дней в месяце,.

Склад металла: a = 6; g = 3,5; M = 21

(м²)

Промежуточный склад: a = 3; g = 2,5; M = 253

(м²)

Склад сварных изделий: a = 3; g = 1,2; M = 253

(м²)

Размеры площадей производственных кладовых цеха рассчитывают по измерителям и показателям норм технологического проектирования представленных в таблице 13. Данные по расчету цеховых складов и кладовых сведем в таблицу 14.

Таблица 13 - Расчетные значения удельной площади производственных кладовых

Тип кладовой	Измеритель для определения площади	Норма удельной площади для производства, м2
		единичного и мелкосерийного	серийного	крупносерийного и массового
Инструментально раздаточная	На единицу заготовительного оборудования На единицу сборочно-сварочного оборудования	0,6 0,7	0,5 0,6	0,4 0,5
Кладовая вспомогательных материалов	На единицу технологического оборудования	0,2	0,15	0,1
Кладовая электродов, электродной проволоки и флюсов	На одного сварщика дуговой сварки: ручной автоматической и полуавтоматической	0,25 0,5	0,2 0,4	0,1 0,3
Кладовая оснастки	На единицу заготовительного оборудования и на одно сборочно-сварочное место	0,5	0,4	0,2



Таблица 14 - Расчет складских помещений

Название склада	Порядок и форма расчета площади	Размера склада, м2
Склад металла		17,9
Промежуточный склад		12,5
Склад сварных изделий		26,3
Инструментально раздаточная кладовая	0,4 0,5	0,4 0,5
Кладовая вспомогательных материалов	0,1	0,1
Кладовая электродов, электродной проволоки и флюсов	0,3	0,3
Кладовая оснастки	0,2	0,2

Sобщ = 56,7+1,5+18,4=76,6 м2



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной контрольной работы были решены следующие задачи:

· произведен анализ конструкции изделия;

· сделан обоснованный выбор способа сварки хребтовой балки. Определены режимы сварки и параметры швов. Выбраны сварочные материалы;

· разработан процесс производства хребтовой балки;

· выбрано необходимое технологическое оборудование;

· разработана маршрутно-технологическая карта;

· рассчитаны основные нормативы процесса производства;

· определены площади складских помещений;

· разработать планировку производственного цеха.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Красовский А.И. Основы проектирования сварочных цехов: Учебник для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». - 4-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1980. - 319 с., ил.;

2. Шебеко Л.П. и др. Экономика, организация и планирование сварочного производства: Учебник для машиностроительных средних специальных учебных заведений по специальности «Сварочное производство» / Л.П. Шебеко, А.Д. Гитлевич , М.М. Брейтман. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 271 с., ил.;

3. Проектирование машиностроительных заводов и цехов. Справочник. В 6-ти томах. Под общей ред. Е. С. Ямпольского. Т 3. Проектирование цехов обработки металлов давлением и сварочного производства. Под ред. А.М. Мансурова. - М.: Машиностроение, 1974. - 342 с., ил.;

4. Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении. Организация и технология. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 375 с., ил.;

5. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. Т 3. / - М.: Машиностроение , 1979. - 567 с., ил.

6. Куркин С.А., Николаев Г.А Сварочные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества . - М.: Высш. шк., 1991.- 398 с.;

7. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б. Е. Патона. - М.: Машиностроение, 1978. - 767 с.;

8. Технология и оборудование сварки плавлением /Под ред. Г. Никифорова. - М.: Машиностроение, 1978. - 328с.;

9. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1977. - 432 с.;

10. Бельфор М.Г. Оборудование для автоматической сварки и наплавки . - М.: Высш. шк., 1967. - 272 с.;

11. Петров Г.Л. Сварочные материалы. - Л.: Машиностроение, 1972. - 277с.

12. ГОСТ 8713 - 79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструкционные элементы и размеры. Введен: 01.01.81 - М.: Издательство стандартов, 1981.-69 с.;

13. ГОСТ 14771 - 76 Сварка в среде защитных газов. Соединения сварные. Основные типы, конструкционные элементы и размеры. Введен: 01.07.77 - М.: ИПК Изд. стандартов, 1977.-39 с.;

14. ГОСТ 5264 - 80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструкционные элементы и размеры. Введен: 01.07.81 - М.: Издательство стандартов, 1981.-65 с.

15. ЕНиР. Сборник Е22. Сварочные работы. Вып 1. Конструкции зданий и промышленных сооружений / Госстрой СССР. - М.: Преискурантиздат, 1987. - 56 с.

Размещено на Allbest.ru