Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Зварювання є одним із основних технологічних процесів виготовлення та ремонту виробів у різних галузях промисловості, будівництва й транспорту. Без зварювання неможливе виробництво автомобілів, кораблів, літаків, мостів, котлів, турбін, реакторів та інших конструкцій. Зварювання дозволило створити принципово нові конструкції машин внести корінні зміни в конструкцію й технологію виробництва. Порівняно з іншими способами виготовлення конструкцій зварні є легшими та дешевшими. При цьому економія металу становить від 10 до 50%. За допомогою зварювання одержують нероз'ємні з'єднання майже всіх металів і сплавів різної товщини від сотих часток міліметра до декількох метрів. Поряд з традиційними конструкційними сталями зварюють спеціальні сталі та сплави на основі титану, цирконію, молібдену, ніобію й інших матеріалів, а також різнорідні матеріали.

Суттєво розширились умови проведення зварювальних робіт. Електричне зварювання виконують в умовах високих температур, радіації, в глибокому вакуумі, під водою, в умовах невагомості. Швидкими темпами освоюються нові види зварювання: електронно-промислове, світлове, дифузійне, ультразвукове, електромагнітне, лазерне та ін. Розширились можливості дугового й контактного зварювання.

Для підвищення якості продукції та продуктивності праці у зварювальне виробництво слід широко впроваджувати останні досягнення науки й техніки.

Розроблені й серійно випускаються нові конструкції джерел живлення дуги, обладнання для механізованих способів зварювання, складально-зварні пристосування.

Досягнення в галузі механізації та автоматизації зварювальних процесів, використання останніх досягнень зварювальної технології й техніки зумовило корінні зміни в технології виготовлення кораблів, пресів, прокатних станків, котлів, нафтової апаратури, труб та інших зварних конструкцій.

Запровадження нових способів зварювання, в т. ч. у середовищі захисних газів, під флюсом, електрошлакового тощо, дозволяє вирішити проблему широкого використання в промисловості зварних виробів із деталями і складальними одиницями із спеціальних сталей, кольорових металів та їх сплавів.

Промисловість України випускає значну кількість різних марок електродів для дугового зварювання конструкцій із вуглецевих, легованих, жароміцних, тепло, корозіє-жаростійких та інших сталей. Випускаються також електроди для відновлювального зносостійкого наплавлення різних сталей, для зварювання і наплавлення чавуну й кольорових металів.

Головною вимогою до зварювання є висока якість з'єднань, тобто досягнення необхідних механічних властивостей шва і зварного з'єднання при відсутності них дефектів. Одержання необхідних механічних властивостей і запобігання виникненню дефектів забезпечується правильним вибором технології зварювання, що в свою чергу залежить від підготовки деталей до зварювання, хімічного складу та якості матеріалів справності обладнання, а також кваліфікації зварника.

Розвиток зварювального виробництва, впровадження прогресивних способів зварювання підвищують вимоги щодо рівня підготовки зварників. Підвищення теоретичних знань і практичних навичок у роботі, засвоєння нових методів і прийомів зварювання робітниками при сучасному рівні виробництва є одним із основних завдань освоєння й впровадження у виробництво досягнень науки і техніки в галузі зварювання.

Особливо великий вклад у розвиток вітчизняної зварювальної науки і техніки вніс Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона.

1. Загальні положення за технологією і ТУ на виріб, основні і зварювальні матеріали

1.1 Характеристика виробу і його технологічність

Тема курсового проекту «Технологія виготовлення балки». Балка відноситься до корпусу комбайна. Корпус комбайна виконує функції несучої опорної конструкції комбайна і є єднальною ланкою складових частин комбайна. Корпус виконаний у вигляді зварної коробкової конструкції й має в середній частині рознесені по висоті розточення для шарнірного кріплення поворотної рами.

Даний виріб має такі габаритні розміри: 604 х310х170 мм.

Складається із таких деталей:

1. Брус - 1 дет.

2. Ребро - 2 дет.

3. Лист - 1 дет

4. Боковина - 2 дет.

5. Планка - 4 дет

6. Лист - 2 дет.

7. Плита - 1 дет

8. Ребро - 2 дет.

9. Лист - 1 дет.

Дана конструкція технологічна, так як

- Конструкцію можна поділити на окремі підвузли;

- Доцільно застосування листового прокату із низьковуглецевої сталі Ст3;

- Зварні з'єднання - стикові, та внапуск. Зварні шви доступні.

- Можливість встановлення у зручне для зварювання положення.

Дана конструкція працює в змінного навантаження. Являється відповідальною. Зварні шви - міцні.

Доцільно застосувати напівавтоматичне зварювання.

1.2 Вибір і обґрунтування матеріалу зварної конструкції, його характеристика

Вибір матеріалу балки виконується залежно від вимог, що визначають умови роботи окремих елементів. Дана конструкція випробовує в процесі роботи ударні й змінні навантаження повинна мати міцностні показники: границю текучості, твердість та експлуатаційні характеристики: зносостійкість, повзучість при високих температурах. Таким вимогам відповідають такі сталі: Ст0, Ст1, Ст2Ст3.

У міру збільшення номера стали, підвищується зміст вуглецю, а також міцність і твердість, але знижується пластичність і ударна в'язкість.

Для виготовлення конструкції сталь Ст3. Це вуглецева конструкційна сталь звичайної якості.

Зварюваністю називається властивості металів давати при певних технологічних умовах доброякісне з'єднання без тріщин, істотних погіршень механічних і фізико-хімічних властивостей металу.

Для визначення зварюваності стали можна використовувати еквівалентом вуглецю С_экв, який визначається по формулі:

С_экв = ;

C_экв = ;

С_экв ? 0,25 - перша група зварюваності. Стали, цієї групи зварюються добре.

Таблиця 1 - Хімічний склад сталей

Назва металу	ДЕРЖСТАНДАРТ	Зміст хімічних елементів, %
		C	Si	Mn	Cu	Ni	Cr	S	P
Ст3	380-71	0,14-0,22	0,07	0,3-0,6	0,3	0,3	0,3	0,05	0,04

Таблиця 2 - Механічні властивості сталей

Назва стали	ДЕРЖСТАНДАРТ	границя текучості у0,2	Границя міцності, ув	Відносне подовження д	Відносне звуження, ш	KCU,
		МПа	%	Дж/див2
Ст3	380-71	175	353	28	50	64

1.3 Технічні умови на виготовлення виробу балка

Технічними умовами називаються вимоги, які пред'являються до виробу при його виготовленні.

До даної конструкції пред'являються наступні основні вимоги:

- кромки, що зварюються а також поверхня металу, перед зварюванням повинна бути зачищена до чистого металу на ширину 20 мм:

- складання під зварювання доцільно виконувати в спеціальних складально-зварювальних пристосуваннях;

При складанні елементів не допускається застосування примусового припасування, що викликає наклеп або додаткові напруги в металі.

Закріплення деталей при складанні призводитимо прихватками. Прихватки повинні бути виконані без дефектів. Висота прихватки не повинна перевищувати 6 мм. Довжина прихватки повинна бути 36 мм. Відстань між прихватками 400 - 500 мм.

У складених під зварювання елементах допускається наступні відхилення від проектного взаємного розташування деталей:

- допускається зміщення зварювальних кромок не більш 3 мм для товщини 30 мм;

- зазор між кромками стикових зєднань та внапуск не повинний бути 1 мм:

При виготовленні даної конструкції допускається застосування напівавтоматичного зварювання, що забезпечує якість виробу у відповідності, пропонованими вимогами до умов експлуатації.

Контроль якості забезпечується відповідно вимог дозварних швів і з'єднань згідно ДСТУ14771-76.

Зварні шви повинні задовольняти наступним вимогам:

- мати гладку й дрібноласкуту поверхню (без напливів, прожогів, звужень і перерв) і плавний перехід до основного металу;

- наплавлений метал повинен бути щільним по всій довжині шва, не мати тріщин, поверхневих пор;

- всі кратери повинні бути заварені.

У швах допускаються наступні дефекти:

- непровари по поперечному перерізушвів у зєднаннях глибиною до 1 мм (для товщини 20 мм), при довжині непровару до50 мм;

- сумарна величина непровару, шлаковіх включень, пор, розташованих окремо, не перевищує 2 мм

- шлакові включення або пори, що утворюють суцільну лінію уздовж шва, не допускаються.

2. Технологічний процес виготовлення

2.1 Вибір типу виробництва і його характеристика

Залежно від якості й кількості різних заданих видів виробів і повторюваності їх виготовлення може бути встановлене приналежність проектованого цеху до окремого типу виробництва. У практиці проектування прийнято розглядати три типи організації виробництва: одиничне й дрібносерійне, серійне, крупносерійне й масове виробництво.

Підставою для визначення типу проектованого виробництва служить характеристика заданого для нього циклу річного випуску продукції.

Зварна конструкція важить 59 кг, річний випуск виробу становить - 500 штук у рік.

Таблиця 3. - Характеристика заданої програми річного випуску зварної конструкції для типу проектного виробництва

маса зварних виробів у кг	Виробництво
	Одиничне дрібносерійне	Серійне	Крупносерійне	Масове
Річний випуск виробів у штуках
25-100	2000	2000-100000	100001-200000	Більш 200000

2.2 Вибір методів заготівель

Таблиця 4. - Специфікація металу на виріб

№	Найменування	кількість	Марка сталі	Вага	Профіль	Заготівельні операції
1	брус	1	Ст3	2,7	лист	виправлення розмічання; різання очищення
2	ребро	2	Ст3	0,14	лист	виправлення розмічання; різання очищення
3	лист	1	Ст3	8,0	лист	виправлення розмічання; різання очищення
4	боковина		Ст3	6,2	лист	виправлення розмічання; різання очищення
5	планка	2	Ст3	0,55	лист	виправлення розмічання; різання очищення
6	планка	2	Ст3	0,38	лист	виправлення розмічання; різання очищення
7	лист	2	Ст3	2,5	лист	виправлення розмічання; різання очищення
8	плита	1	Ст3	16	лист	виправлення розмічання; різання очищення
9	ребро	2	Ст3	1,25	лист	виправлення розмічання; різання очищення
10	лист	1	Ст3	8,5	лист	виправлення розмічання; різання очищення

Розкрой. Для розкроювання застосовуємо змішаний спосіб розкроювання. У цьому випадку лист розкроюють із урахуванням виготовлення різноманітних деталей і забезпечення необхідної комплектності деталей на виріб.

Для розкроювання застосовуємо лист розміром 1600Ч6000 мм товщиною 16 мм.

2.3 Заготівельні операції, застосовування встаткування

У процесі підготовки металу для виготовлення конструкції виконуємо наступні операції: очищення металу; виправлення; різання.

Виправлення металу

До запуску металу у виробництво, усі види деформацій повинні бути доведені до, що допускаються мінімальних розмірів. Для виправлення листового металу застосовуємо листоправильну машину PRH 160. Дана машина призначена для холодного й гарячого виправлення листового прокату.

Машина PRH 160 стаціонарного виконання із шаховим розташуванням робочих роликів. Робочі ролики об'єднані разом з оппозитно їм розміщеними опорними роликами в самостійній блок-касеті, установлені у вікнах станини. Усі верхні касети й два середні нижні постачені індивідуальними гвинтовими натискними пристроями з незалежним приводом кожного із гвинтів від електродвигуна через комбінований ціліндро-конічний, із вбудованою планетарною передачею, редуктор. Для вибірки люфтів у силових елементах і зниження навантаження на приводах натискних пристроїв усі названі касети обладнані гідроциліндрами їх зрівноважування.

Таблиця 5 - Технічні характеристики лістоправільної машини PRH 160

Найменування параметрів	Одиниці виміру	Величина
Крок роликів	мм	450
Діаметр роликів	мм	445-435
Довжина бочки роликів	мм	2800
Кількість робочих роликів	шт.	9
Кількість опорних роликів	шт.	18
Швидкість виправлення	м/з	0,3-0,6
Максимальне зусилля виправлення на робочому ролику	кН	7000
Потужність привода роликів	кВт	9 х 75 = 675
Маса машини	т	350
Геометричні параметри аркушів:
- ширина	мм	1000-2700
- товщина	мм	7-50
Температура виправлення	0С	0-100
Границя текучості матеріалу при температурі виправлення	МПа	300-700

Очищення, розкрій і розмітка

Металопрокат перед подачею на заготівельну ділянку підлягає очищення, нанесенню антикорозійних покриттів і розкрию. Очищення призводимо за допомогою дробіметної установки RC 2500x600

Основне призначення - дробіметне очищення листової сталі, а також різного виду профілю, балок і зварних металевих конструкцій.

Таблиця 6. Основні технічні характеристики дробіметної установки RC 2500x600

Найменування параметрів	значення
Максимальний розмір виробів,	2500х600 мм
Мінімальна товщина виробу	5 мм
Швидкість дробіметного очищення,	0,7…1,2
Продуктивність очищення	до 104, кв. м/година
Кількість дробіметних турбін	6 шт.
Потужність турбіни	15 кВт
Витрата сталевого дробу	6 х 214 кг/хв
Тип повітряного фільтра	CDR 16
Продуктивність фільтра	19500 куб. м/година
Габарити	6,7х5,0х6,3 мм
Загальна споживана потужність	134 квт

Розмічання. Досить трудомісткою операцією є розмітка. Розмічання металу - це нанесення розмічальних ліній на поверхню заготівлі. Основним напрямком розмітки є економія металу, це дозволяє зробити застосування нових розмічальних методів і пристосувань. При розмітці металу прибігають до використання найпростіших пристосувань (метр, керн, крейда).

Різання металу

Різання металу - є відповідальною й трудомісткою операцією, із застосуванням механічних, газокисневих способів. Для різання апарат повітряно-плазмового різання металів АПР-90. Апарат повітряно-плазмового різання АПР-90. Із цієї моделі в апаратах використовується енергозберігаюча технологія, що дозволяє значно скоротити максимальну споживану потужність. В АПР-91 - саме вдале співвідношення споживання до максимальної товщини різа. Ріже цей апарат товщину до 35 м, споживаючи при цьому усього 14 кВт! Якісний різ (без ґрата й окалини) - до 25-30 мм. Передбачено два режими по струму різання: 60 і 100А. ПВ (тривалість включення)% становить не менш 80, що дозволяє використовувати цей апарат не тільки в ручному, але й в автоматичному режимах, у якості джерела плазми на портальній машині або з копіром типу «Вогник». Апарат відрізняє невелике споживання повітря (як і на попередніх моделях), що не вимагає дорогого потужного компресора.

Таблиця 7 - Технічні характеристики й ціни апаратів АПР-90

Найменування параметру	значення
Напруга живлення, В	380 +5, - (3 фази
Споживана потужність, кВа	14кВт
Товщина металу, що розріжеться, мм	30
Якісний різ, мм	20-25
Струм різання, А	60/90
ПВ, %	70/60
Тиск повітря, МПа	5 - 6
Витрата повітря, л/хв	180
Габаритні розміри (ДxШxВ), мм	535х320х625
Маса, кг	90

2.4 Вибір і обґрунтування методу зборки, зварювального встаткування

Вибір способів складання зварної конструкції визначається: характером виробництва, конструкцією виробу, наявністю складальних креслень, наявність вантажопідйомних засобів.

2.5 Вибір способів зварювання, обґрунтування

Вибір способу зварювання виконуємо на основі вивчення характеристик, матеріалу й аналізу достоїнств і недоліків.

На вибір способу зварювання впливає довжина зварних швів у конструкції. Короткі шви найкраще зварювати ручним дуговим зварюванням або напівавтоматичної. Шви довжиною більш 100 мм ефективніше зварювати автоматом, до 100 мм - напівавтоматом. В конструкціїї самай довгий шов -1,14 м, а самий найкоротший - 0,2 м, суммарна довжина швів складає -5,33 м

На спосіб зварювання велике уливання виявляє вид виробництва. При одиничнім і дрібносерійнім виробництві застосовується ручне дугове зварювання й напівавтоматичне зварювання. У масовому й крупносірийному виробництві перевага віддається механізованим способам зварювання з організацією потокових механізованих і автоматичних ліній.

Для виготовлення конструкції необхідно застосовувати напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі.

Переваги:

- у підвищенні продуктивності в порівнянні з ручним дуговим зварюванням в 1,2-1,5 рази;

- можливість зварювання у всіх просторових положеннях;

- можливість індивідуального контролю над напрямком дуги;

- можливість і доцільність зварювання малокаліберних швів і виробів малої товщини;

- висока маневреність і мобільність у порівнянні з автоматичним зварюванням.

Недоліки:

- сильне розбризкування металу при зварюванні на струмах 200 - 400 А;

- необхідність видалення бризів з поверхні виробу;

- низька продуктивність праці (якщо багато часу затрачається на видалення бризів;

- товарний вид швів гірше, чим при зварюванні під флюсом.

2.6 Вибір присаджувальних матеріалів, флюсів і газів

При виборі зварювального дроту й захисного газу необхідно виходити з умов забезпечення беспористого щільного металу шва, його високої технологічної міцності, експлуатаційної надійності, а також з обґрунтування по економічним, санітарно - гігієнічним до інших виробничих ознаках.

Зварювальний дріт.

Дугове зварювання в середовищі СО₂ виконується електродами, що плавляться. Для задовільного формування зварного шва при зварюванні в СО₂ використовують дроти з підвищеним вмістам раскислювачів (Mn, Si) і легуючих елементів. При цьому способі відбувається інтенсивне вигоряння Mn і Si у зоні зварювання. Тому для зварювання в середовищі СО₂ низьковуглецевих сталей застосовують кремнемарганцевисті дроти. Найбільш прийнятний дріт для виготовлення конструкції дана конструкція є дріт марки Св08Г2С за ДСТ 2246 - 70.

Таблиця 8 - Хімічний склад дроту Св08Г2С

Зміст хімічних елементів, %
С	Mn	Si	Cr	Ni	S	P
0,11	1,8-2,1	0,7-0,95	0,2	?0,25	?0,025	? 0,03

Захисний газ

Захисний газ для зварювання вибирають залежно від хімічного складу металу й особливостей конструкції виробу. Для зварювання конструкції необхідно застосувати в якості захисного газу - вуглекислий газ тому що вуглекислий газ застосовується для зварювання вуглецевих, низьколегованих і високолегованих нержавіючих сталей.

Вуглекислий газ ставитися до активних газів, він захищає зону зварювання від кисню й азоту повітря, але разом з тим хімічно реагує з металом, що зварюється, або фізично розчиняється в ньому.

Характеристика: вуглекислий газ безбарвний газ без кольору й заходу, щільністю 1,839 кг/м³. Він важче повітря, що забезпечує гарний газовий захист зварювальної ванни, але його нагромадження в зоні зварювання вище 5% може викликати явище недостатності і ядухи. Тому робоче місце зварників повинне бути обладнане приточно-витяжною вентиляцією.

Випускають вуглекислий газ за ДСТ 8050-76. Залежно від області застосування, а також фізико-хімічним показникам вуглекислий газ випускають трьох марок:

- зварювальний (не менш 99,5% вуглекислого газу)

- харчовий (не менш 98,8% вуглекислого газу)

- технічний (не менш 98,5% вуглекислого газу)

Зберігають і транспортують вуглекислий газ у рідкому стані, у сталевих балонах під тиском 490 (588 Мпа. У стандартний балон ємністю 40 літрів заливають 25 літрів рідкого диоксида вуглецю, при випарі якого утворюється 12 600 літрів вуглекислого газу.

2.7 Розрахунок і вибір режимів зварювання

Першою умовою вибору режимів зварювання є одержання швів з оптимальними розмірами й формою, що забезпечують високу технологічну міцність і високі експлуатаційні характеристики.

Для зварювання низьколегованих сталей у середовищі СО₂ режим зварювання підбирають виходячи з одержання шва із заданими розмірами. Параметри режиму зварювання повинні забезпечувати стійкість процесу, необхідне проплавлення металу, що зварюється, і оптимальну швидкість зварювання.

Зварювальний струм, від якого залежать розміри шва й продуктивність зварювання, залежить від діаметра й состава дроту, його встановлюють у відповідності зі швидкістю подачі дроту.

Рід струму й полярність визначаються фізичними й технологічними особливостями способу зварювання. Так механізована зварювання, що плавиться електродом у середовищі захисних газів, вимагає застосування постійного струму зворотної полярності..Зварювання, що плавиться електродом у середовищі СО₂ виконують на зворотній полярності.

При прямої полярності швидкість розплавлювання в 1, 4 рази вище, чим при зворотної, однак дуга горить менш стабільно з інтенсивним розбризкуванням.

Розрахунок зварювального струму, здійснюється по формулі:

І_зв = j ? F_еп

де j - щільність струму, А/мм²; F_еп - площа поперечного перерізу електродного дроту, мм².

Таблиця 9 - Значення щільності струму

Діаметр дроту. мм	1,2	1,6	2,0	2,5
Щільність струму	88 - 195	90 - 160	60 -140	45 - 70

Для d_е = 2 мм, приймаємо j=60 А/мм²;

F_еп = 3,14 2 =6,28 мм².

І_зв= 60 ? 6,28 = 376,8А

Швидкість подачі електродного дроту, м/год, рахується по формулі:

б_р=3 + 0,08 =3 + 0,08 ? = 18,04 г./А ? год;

де б_р - коефіцієнт расплавлення дроту, г/А ? год;

= 7,85 г./см³ - щільність металу електродного дроту.

Швидкість зварювання рахується по формулі:

V_зв=

де - б_н - коефіцієнт наплавлення;

F_в - площа поперечного перерізу одного валика (0,3 - 0,7 см^{2 )}.

б_н = б_p (1-ш) = 18,04 ? (1 - 0,15) = 15,33 г./А?год

Таблиця 10 - Рекомендовані значення вильоту електродного дроту залежно від діаметра

Діаметр електродного дроту, мм	0,8	1,0	1,2	1,6	2	2,5
Виліт електрода, мм	6-12	7-13	8-15	13-20	15-20	15-30

Для діаметру 2 мм, обираємо виліт електрода 15 мм.

Таблиця 11 - Параметри режиму напівавтоматичного зварювання у вуглекислому газі

Діаметр Електродного дроту, мм	Зварювальний струм, А	Швидкість подачі дроту, м/год	Швидкість зварювання, м/год	Виліт електроду, мм	Напруга на дузі, В	Витрати СО2, л/хв
2	376	27,7	14,71	15	30	20

2.8 Вибір зварювального встаткування й джерел живлення

При виборі встаткування необхідно керуватися наступними вимогами:

- устаткування повинне бути новітньою сучасною конструкцією;

- повністю забезпечувати необхідну продуктивність;

- забезпечувати надійність і безвідмовність у роботі;

- бути по можливості максимально автоматизованими;

- мати всю необхідну технічну характеристику.

Для зварювання вибираємо зварювальний апарат WEGA 501 DW.

Область застосування. Стандартне зварювання MIG/MAG короткою, змішаною й струминною дугою з використанням аргону, газових сумішей і CO2.

Матеріали: Низько- і високолеговані сталі, а також алюмінієві сплави, суцільні й порошкові дроти.

Особливості апарата. Легкість керування завдяки ергономічній конструкції апаратів і зручному розташуванню елементів керування. Мобільність завдяки більшим колесам, 4 рима, що дозволяють переміщати апарат краном на будь-яка відстань, клас захисту IP23 для роботи на відкритім повітрі, кріплення для газового балона, низький центр ваги - висока стійкість проти перекидання.

Максимальна економічність при мінімізованій наступній обробці завдяки зварюванню без бризів короткою й краплинною дугою при використанні аргону, газових сумішей і CO₂.

Різні варіанти пристроїв подачі дроту й інтерфейси керування від класичного, до заздалегідь настроєного однокнопкового.

Ідеальне запалювання й зварювання: зварювальний дросель із 3 відводами для різних матеріалів, регулювання напруги c невеликим кроком, 4-х роликова механізм, що подає, з більшими, що подають роликами для надійної подачі дроту

Таблиця 12 - Технічні характеристики зварювального апарату WEGA 501 DW

найменування параметра	Значення
Діапазон регулювання зварювального струму, А	50-500
Швидкість подачі дроту, м/хв	0,5-24
Сила струму при ПВ 45% (t=40°С), А	500
Сила струму при ПВ 60% (t=40°С), А	435
Сила струму при ПВ 100% (t=40°С), А	335
Сіткова напруга (допуски), В	3Ч400
Максимальна споживана потужність, кВа	27,5
Рекомендована потужність генератора, кВа	32,0
COSц	0,95
Максимальна витрата, л/хв	5
Максимальний тиск на виході, бар	3,5
Габарити зварювального апарата (ДЧШЧВ), мм	960Ч560Ч1010
Габарити пристрою подачі дроту (ДЧШЧВ), мм	680Ч460Ч265
Маса зварювального апарата, кг	200

2.9 Технологічний процес зварювання

Технологічний процес розробляється на технологічних картах, прикладених наприкінці пояснювальної записки.

Технологічний процес складання й зварювання конструкції дана конструкція містить наступні технологічні переходи: підготовка, складання, контроль, зварювання, контроль.

3. Контроль якості балки

Ретельний контроль і прийомка деталей і готових виробів проводять на всіх стадіях виробництва зварних конструкцій. На всіх стадіях обробки перевіряють:

- дотримання зовнішнього вигляду і форми складених деталей зварної конструкції, відповідно до техпроцесу креслення і технічних умов (якість оброблення кромок, зачистка після газового різання);

- відсутність зовнішніх дефектів металу (раковин, розшарувань);

- відповідність металу кресленню на підставі сертифікату і лабораторних досліджень.

Після збірки зварної конструкції перевіряють:

- відсутність окалини, масла, чистоту металу в місці накладення швів;

- відповідність основних розмірів кресленням, дотримання допусків;

- правильність підготовки металу під зварні шви, зазори.

При зварюванні тобто в процесі зварювання перевіряють:

- відповідність режимів зварювання до техпроцесу;

- зачистка попередніх шарів шва перед накладенням подальшого;

- порядок накладення швів за техпроцесом;

- відповідність швів і марки зварювального дроту кресленням.

Для виготовлення зварної конструкції призначаємо зовнішній метод контролю. Зовнішній огляд здійснюється по всій протяжності з двох сторін, у всіх доступних місцях. Зварні шви повинні мати плавні переходи до основного металу, а також поверхні без напливів.

Якщо при зовнішньому огляді виявлені напливи швів, кратери, ділянки з тріщинами і порами, з розмірами і кількістю вище величин, що допускаються, то їх вирубують, виплавляють з подальшою заваркою.

Методи контролю зварних швів

Ультразвуковий метод контролю заснований на здатності ультразвукових хвиль відбиватися від границі роздягнула двох пружних середовищ, що володіють різними акустичними властивостями.

Відбившись від нижньої поверхні виробу, ультразвук вернеться, буде прийнятий датчиком, перетворений в електричні коливання й поданий на екран електронно-променевої трубки. При наявності дефектів ультразвукові коливання спотворяться: це буде видно на екрані електронно-променевої трубки, де з'явиться сплеск - перекручування. По характеру й розмірам перекручувань визначають види й розміри дефектів.

Проникнення ультразвукових коливань у контрольований виріб відбувається тоді, коли віддаляється повітря, що перебуває між контактуючими поверхнями випромінювача й виробу. Для цього між ними встановлюють акустичний контакт шляхом нанесення на поверхню контрольованого виробу шару мінерального масла, солідолу, технічного гліцерину, води й ін.

Процес поширення ультразвуку в тілі є хвильовим, він створює пружні коливання.

Випромінювачі й приймачі ультразвукових хвиль називаються пьезо перетворювачами. Пьезопластина може працювати і як випромінювач і як приймач. Для озвучування зварених виробів уживають в основному контроль. Луна-метод полягає в озвучуванні виробів короткими імпульсами ультразвуку й реєстрації луно-сигналів, відбитих до приймача. Ознакою дефекту є поява імпульсу на екрані. Луно-метод називають іноді ще методом Луно-локації.

Недолік ультразвукового контролю - у складності розшифровки дефекту, обмеженні для застосування на виробах аустенітних сталей, чавуну, металів із крупним зерном, у неможливості контролю сталей малої товщини (до 4 мм).

Для роботи на ультразвуковому контролі персонал (інженери, техніки) проходять спеціальну підготовку із придбанням навичок і з атестацією.

У наш час перебуває в користуванні й випускається більше 20 різних моделей дефектоскопів, наприклад, ДУК-66ПТ (дефектоскоп ультразвукових коливань, модель 66, портативний, модернізований), ВУЗД-НИИМ5, УД-11ПУ й багато інших.

3.1 Засоби по зменшенню зварювальних напруг і деформацій

У процесі зварювання у зварному шві й околошовной зоні можуть виникнути зварювальні напруги й деформації. Вони можуть виникнути в результаті:нерівномірно нагрітого металу, структурних змін у металі, усадки наплавленого металу.

Для зменшення напруг і деформацій при зварюванні необхідно:

1. Жорстке закріплення. Закріплення забезпечує зменшення зварювальних деформацій в порівнянні із зварюванням в незакріпленому стані, якщо зона нагріву до температур вище 600° С не перевищує 0.15 ширини зварюваного елементу. Якщо зона нагріву буде більше 0,15 ширини зварюваного елементу, то жорстке закріплення не зменшує деформацій, а навпаки, може збільшити їх в порівнянні із зварюванням у незакріпленому стані.

2. Проковування швів. Проковування сприяє зниженню напруги і деформацій. При виконанні проковки необхідно дотримуватися наступних умов: при багатошаровому зварюванні проковування виконувати пошарово а перший і останній шар не проковувати; проковування слід виконувати на ділянці шва завдовжки 150 - 200 мм відразу ж після зварювання або після підігрівання його до 150-200°С; при зварюванні металу товщиною більше 16 мм необхідно проковувати і метал біля шва.

3. Механічна правка конструкції після зварювання. Правку виконують прикладанням ударних або статичних навантаженнь при холодному або нагрітому металі.

4. Термічна правка конструкцій і виробів після зварювання. Правка виконується наплавленням валів із зворотного боку шва або місцевим нагрівом в особливому для кожної конструкції порядку. Для здобуття зварних конструкцій заданих проектних розмірів необхідно давати припуски на усадку зварних швів. На один поперечний стиковой шов прокату або листа завтовшки 8-16 мм припуск повинен складати близько 1 мм.

У нашому випадку зона нагріву до температур вище 600° С не перевищує 0.15 ширини зварюваних елементів тому ми застосовуємо жорстке закріплення. Після виконання зварювання і зняття пристосувань за рахунок залишкових напружень у швах балка прийме еліпсоподібну форму. Цей процес неможливо попередити. Тому потрібно застосувати термічну правку конструкції.

4. Нормування часу

Тривалість робіт з кожної операції характеризується технічно обґрунтованою нормою часу, що включає норму штучно-калькуляційного часу Т_шт і норму подготовче - заключного часу Т_пз.

Норма штучного часу на виготовлення одного виробу визначається по формулі:

Т_шт = Т_осн + Т_всп + Т_обс + Т_отд,

де Т_осн - основний час зварювання виробу; Т_всп - допоміжний час; Т_обс - час обслуговування робочого місця; Т_отд - час відпочинку.

Розрахунки основного часу.

Основний час зварювання визначається по формулі:

Т_осн = = 3,05

F - площа поперечного перерізу, см²; L - довжина швів, см;

г = 7,8 гр/см²; б_н - коефіцієнт наплавлення, гр/А?год

Розрахунки допоміжного часу. Допоміжний час пов'язаний зі швом обираємо за табл. 2/м.

Зачистка та огляд зварюваних кромок - 0,5 ? 1,54 = 0,77.

Коригування електродного дроту що до осі оброблення шва - 0,4 ?1,54 = 0,62.

Зачистка шлаку, огляд кратеру шва або слою = 0,4 ? 1,54 = 0,62.

0,77 + 0,62 + 0,62 = 2,01 хв.

Т_доп = 2,01 ? 1,54 + 7,8 = 10,89 хв.

Розрахунки оперативного часу.

Т_опер = Т_осн + Т_доп = 3,05 + 10,89 = 13,94 хв.

Розрахунки часу на обслуговування робочого місця. Час на обслуговування робочого місця 10% від оперативного часу:

Т_обсл = 0,1 ? 13,94 = 1,39 хв.

Розрахунки часу на відпочинок. Час на відпочинок приймаємо 9% від оперативного часу:

Т_відп = 0,09 ?13,94 = 1,25 хв.

Розрахунки щтучного часу.

Т_шт = Т_опер + Т_обсл + Т_відп = 13,94 + 1,39 + 1,25 = 16,58 хв.

Розрахунки підготовче заключного часу. Підготовче заключний час знаходимо у табл. 10/4. Т_п.з. = 17 хв.

Розрахунки часу на виготовлення балки

Т_вир = Т_шт + Т_п.з. = 16,58 + 17 = 33,58 хв.

Для виготовлення балки потрібно 33,58 хвилини

Нормування витрат зварювальних матеріалів

Розрахунок витрат зварювального дроту та норматив витрат зварювального дроту розраховується за формулою і складає:

Н_р = М ? к_р = 1,5? 1,08 = 1,62 кг

Де - М - маса наплавленого металу; К_р - коефіцієнт.

Норматив витрат вуглекислого газу

Н_г = Н_уг ? (Т₀ + Т_п.з.) = (3,52 + 0,015) ? 16 = 56,6 л/м

Н_г = 56,6 л/м / 509 л/кг = 0,11.

З одного кг випаровується 509 л. Н_г - норматив витрат захисного газу;

Т₀ - основний час зварювання Т₀ 1 м шва; Н_г - оптимальна витрата газу,

Т₀ = (1 м ?60 мин/ч) / 17,04 = 3,52 хв

Т_п.з. - час на підготовче - заключні операції.

5. Встановлення розрядів робіт і робочих

Згідно складеному технологічному процесу по кожній операції, визначаємо розряд робіт. Розряд робіт встановлені згідно ступеня складності роботи по, Довіднику кваліфікаційних характеристик професій працівників.

Завдання та обов'язки зварника 5-й розряду.

Виконує ручне дугове, плазмове та газове зварювання складних і відповідальних апаратів, деталей, вузлів, конструкцій та трубопроводів з різних сталей, чавуну, кольорових металів і сплавів, які призначені для роботи під динамічними та вібраційними навантаженнями та під тиском. Виконує ручне дугове та плазмове зварювання відповідальних складних будівельних і технологічних конструкцій, які працюють в складних умовах.

Виконує кисневе і плазмове прямолінійне і горизонтальне різання особливо складних деталей з різних сталей, кольорових металів і сплавів за розміткою вручну з обробленням кромок під зварювання, в тому числі з застосуванням спеціальних флюсів з різних сталей і сплавів. Виконує кисневе різання металів під водою.

Виконує автоматичне і механізоване зварювання особливо складних і відповідальних апаратів, вузлів, конструкцій і трубопроводів з різних сталей, кольорових металів і сплавів.

Виконує автоматичне зварювання особливо відповідальних будівельних і технологічних конструкцій, які працюють під динамічними та вібраційними навантаженнями. Виконує механізоване зварювання відповідальних складних будівельних і технологічних конструкцій, які працюють у важких умовах.

Виконує ручне електродугове повітряне стругання особливо складних і відповідальних деталей з різних сталей, чавуну, кольорових металів і сплавів в різних положеннях. Зварює відповідальні конструкції в блочному виконанні у всіх просторових положеннях зварного шва.

Зварює і наплавляє тріщини і раковини в тонкостінних виробах з важкодоступними для зварювання місцями. Виконує термооброблення газовим пальником зварені стики після зварювання.

Читає креслення особливо складних зварних просторових металоконструкцій.

Повинен знати: електричні схеми і конструкції різних зварювальних машин, автоматів, напівавтоматів та джерел живлення; технологічні властивості металів, які зварює, включаючи високолеговані сталі, а також наплавленого металу і металу, який підлягає струганню; вибір технологічної послідовності накладання зварних швів і режимів зварювання; вплив термічного оброблення на властивості зварного шва; правила різання металів під водою.

Список використаних джерел

зварний балка виробництво матеріал

1. Александров О.Г. Будова та експлуатація устаткування для зварювання плавленням.-К.: Техніка, 1998. -352с

2. Виноградів В.С. Електрична дугове зварювання: навч. посібник для поч. проф. освіти. - М.: Видавничий центр «Академія», 2007. - 320 с.

3. Чернишов Г.Г. Зварювальне справу: Зварювання та різання металів: Підручник для нач. проф. освіти. - М.: Видавничий центр «Академія», 2004. - 496 с.

4. Гуменюк І.В. Технологія електродугового зварювання, - К.: Грамота, 2006. - 486 с.

5. Костенко Е.М. Зварювальні роботи. Настільна книга електрогазозварника - К.: Основа, 2001. - 258 с.

Размещено на Allbest.ru