Разработка технологии изготовления секции днища транспортного понтона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Профиль «Оборудование и технология сварочного произодства»

Разработка технологии изготовления секции днища транспортного понтона

Заборская Ирина Петровна

Руководитель ВКР Сорокин А. Н.

Нормоконтроль Емченко С. В.

ст. преподаватель

Руководитель ОПОП Фомин Е. В. к.т.н.

Северодвинск 2018



АННОТАЦИЯ

Заборская И. П. Разработка технологии изготовления секции днища транспортного понтона проекта 001109.

Руководитель ВКР - Сорокин А. Н.

Выпускная квалификационная работа объемом 99 с. содержит 9 рисунков, 46 таблиц, 29 источников, 3 приложения.

Ключевые слова: днищевая секция, способы сварки, технология, сварочные материалы, оборудование, узлы сварки, трудоемкость, стоимость.

Цель работы - рассмотрение технологии производства днищевой секции с использованием разных способов сварки, а также оценка экономических показателей при выполнении годовой программы выпуска изделий.

Структура ВКР - состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованных источников, приложений.

В первой главе рассмотрены назначение конструкции, основной материал конструкции, способы сварки, применяемые сварочные материалы и сварочное оборудование.

Во второй главе выполнена разбивка конструкции на сборочные узлы, рассмотрены требования по выполнению сборочных и сварочных работ, выполнены рассчеты режимов сварки и сварочных деформаций полотнища секции.

В третьей главе приведена технология изготовления узлов секции и мероприятия по снижению сварочных деформаций.

В четвертой главе рассмотрены основные методы и объемы контроля сварных швов конструкции.

В пятой главе рассчитана трудоемкость изготовления днищевой секции, годовая производственная программа, численность персонала и количество сварочного оборудования.

В шестой части выполнено планирование сборочно-сварочного участка.

В седьмой части произведены расчеты себестоимости днищевой секции с учетом стоимости проката, сварочных материалов, энергозатрат, затрат на зарплату основных производственных рабочих, цеховых и общезаводских расходов.



ВВЕДЕНИЕ

Технический проект понтона РЕГК.109 разработан на основании документа «Транспортный понтон. Исходные требования на проектирование» № 246.41.1934-82.2016 с целью создания транспортно-передаточного комплекса предприятия АО «ПО «Севмаш» для строительства корпусов надводных кораблей. [26, с. 3].

Разработка технического проекта осуществляется в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:

– «Правила классификации и постройки морских судов», РМРС, 2017 г.;

– «Правила о грузовой марке морских судов», РМРС, 2017 г.;

– «Правила по оборудованию морских судов», РМРС, 2017 г.;

– «Руководство по предотвращению загрязнения с судов в соответствии с международной конвенцией МАРПОЛ 73/78, 2008 г.;

– «Правила обмера морских судов», РМРС, 2016 г.;

– «Санитарные правила для морских судов», № 2641-82, 1984 г.;

– «Требования безопасности к общему расположению, устройствам и оборудованию морских судов», РД31.81.01-89;

– «Правила по охране труда на судах морского и речного флота», № 367н, 2014г. [26, с. 3].

Для постройки корпусов судов применяют низколегированные конструкционные стали, содержащие небольшое количество легирующих элементов, но обладающие по сравнению с углеродистыми сталями повышенной прочностью при высокой пластичности 1, с. 130.

В данной работе описана технология изготовления днищевой секции транспортного понтона, которая будет обеспечивать высокое качество конструкции, а также снижение трудоемкости.

деталь режим сварка сборочный



1 АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА И ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Назначение и условия эксплуатации

Понтон - это простое несамоходное судно с плоским днищем и отвесными бортами.

Транспортный понтон проекта РЕГК.109 предназначается для транспортировки крупногабаритных грузов, не обладающих собственной плавучестью, между судостроительными предприятиями, а также, для внутренних транспортировок крупногабаритных грузов в пределах акватории АО «ПО «Севмаш» [26, с. 4].

Транспортный понтон предназначается для круглогодичной эксплуатации при температуре окружающей среды от - 20 до + 35 єС и относительной влажности воздуха до 85%. Район плавания неограниченный [26, с. 4].

Конструкция, материалы и прочность корпуса соответствуют назначению, заданным условиям эксплуатации и удовлетворяют требованиям действующих правил РМРС, [26, с. 9].

Корпус выполняется по продольной системе набора в соответствии с требованиями ОСТ5.9092-91 [17].

Днищевая секция понтона, технология производства которой рассматривается в данном дипломном проекте, представляет собой прочную стальную конструкцию прямоугольной формы.

Полотнище днищевой секции размерами 5375Ч11900 мм сваривается из двух плоских листов размерами 2425Ч11900 мм, 2950Ч11900 мм и криволинейной части габаритами 1265Ч11900 мм и имеет толщину 15 мм. Продольный набор состоит из полособульбового профиля № 22а ГОСТ 21937-76. Поперечный набор состоит из сварных балок таврового сечения размерами 15Ч900/18Ч200 мм и 18Ч1300/20Ч300 мм.

1.2 Основной материал конструкции. Требования к химическим и механическим свойствам поставляемого проката

Требования, относящиеся к выбору и применению материалов для судостроения, изложены в Российском МорскомРегистреСудоходства (РМРС).

Основным материалом для изготовления днищевой секции понтона является низкоуглеродистая низколегированная сталь повышенной прочности D32сертифицированная РМРС.

Применяемые изготовителем процессы прокатки для стали повышенной прочности:

– горячекатаная сталь - прокатка стали при высокой температуре с последующим охлаждением на воздухе;

– нормализация - процесс, включающий нагрев горячекатаной стали выше критической температуры в области рекристаллизации аустенита с последующим охлаждением на воздухе;

– контролируемая прокатка - последние проходы при прокатке выполняются в области температуры нормализации;

– термомеханическая обработка - строгий контроль температуры и степени деформации во время прокатки;

– ускоренное охлаждение - улучшение свойств стали за счет ее контролируемого охлаждения после завершения деформации при термомеханической обработке со скоростью, большей, чем охлаждение на воздухе;

– закалка и отпуск - нагрев с последующим охлаждением с определенной скоростью, обеспечивающей получение упрочненной микроструктуры [27, с. 32].

Каждая партия материалов, прошедшая испытания, должна сопровождаться свидетельством Регистра или документом изготовителя, заверенным представителем Регистра [27, с. 8].

Химический состав и механические свойства судостроительной стали повышенной прочности, согласно требований РМРС, приведены в таблицах 1.2.1, 1.2.2.

Таблица 1.2.1 - Химический состав стали D32, %, согласно требований РМРС

Химический состав, %
Cmax	Mn	Simax	Pmax	Smax	Cumax	Crmax	Nimax	Momax	Almin	Nb	V	Timax
0,18	0,9-1,6	0,50	0,035	0,035	0,35	0,20	0,40	0,08	0,015	0,02-0,05	0,05-0,10	0,02

Таблица 1.2.2 - Механические свойства стали D32, согласно требований РМРС

Временное сопротивление Rm, МПа	Предел текучести, Rе, МПа	Относительное удлинение А5, %	Температура испытаний на ударный изгиб, єС	Среднее значение работы удара KV, Дж
				t ? 50, мм	50 <t ? 70, мм	70 <t ? 100, мм
				KVL	KVT	KVL	KVT	KVL	KVT
440-570	315	22	-20	34	24	41	27	50	34

Для производства днищевой секции понтона используем сталь повышенной прочности D32 в виде листового и профильного проката. Технические условия изложены в ГОСТ 5521-93. Прокат предназначен для постройки корпусов и других сварных конструкций судов, а также других плавучих средств, изготавливающихся под надзором Морского и Речного Регистра.

Химический состав и механические свойства проката из стали повышенной прочности D32, согласно требований ГОСТ 5521-93, приведены в таблицах 1.2.3, 1.2.4.

Таблица 1.2.3 - Химический состав стали D32, %, согласно ГОСТ 5521-93

Химический состав, %
C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	Al
не более 0,18	0,9 - 1,6	0,15 - 0,50	не более 0,035	не более 0,035	не более 0,20	не более 0,40	не более 0,35	не более 0, 08	0,015 -0,06

Таблица 1.2.4 - Механические свойства стали D32, согласно ГОСТ 5521-93

Временное сопротивление Rm, МПа	Предел текучести, Rе, МПа	Относительное удлинение А5, %	Температура, єС	Ударная вязкость KV, Дж, не менее при толщине проката, мм
				10 и более	7,5-9,5	5,0-7,0
490-630	315	21	-20	31	26	22

Требования к химическому составу и механическим свойствам стали повышенной прочности D32 согласно ГОСТ 5521-93 не противоречат требованиям РМРС.

Эквивалент углерода, %, для стали повышенной прочности определяется при испытаниях на допуск по данным ковшового анализа и подсчитывается по формуле



, (1.2.1)

=0,38.

Взамен углеродного эквивалента может определяться коэффициент, оценивающий склонность стали к образованию холодных трещин, определяемый по формуле

, (1.2.2)

=0,27.

Максимальные значения Сэкв и Рсм подлежат согласованию с регистром и должны быть включены в одобряемую техническую документацию на сталь.

1.3 Способы сварки и сварочные материалы, которые используются при изготовлении данной конструкции. Преимущества выбранных способов сварки и сварочных материалов

Сварочные материкалы классифицируются по категориям в зависимости от минимального предела текучести наплавленногго металла. Для сварки судостроительной стали повышенной прочности D32, согласно Правил РМРС, можно использовать сварочные материалы категорий 3Y, 3Y40. Способы сварки и применяемые сварочные материалы для нашей конструкции выбираем согласно РД5Р.9083-92 [22].

Для удобства и наглядности все данные сведем в таблицу 1.3.1.



Таблица 1.3.1 - Виды сварки и сварочные материалы.

Вид соединения	Категория сварочного материала	Вид сварки	Марки сварочных материалов для каждого вида сварки
			Электродная проволока/ марка электрода	Сварочный флюс	Защитный газ
Установка прихваток, стыковые соединения	3YH10	Ручная дуговая сварка	УОНИ-13/55Р ГОСТ 9466-75	-	-
Стыковые, тавровые соединения	3YM	Автоматическая сварка под флюсом ГОСТ 8713-79	Св-10ГНА ГОСТ 2246-70	АН-47 ГОСТ 9087-81	-
Стыковые, тавровые соединения	3YMS	П/а сварка в среде защитного газа ГОСТ 14771-76	порошковая Fluxofil 19HD	-	СО2 ГОСТ 8050-85

Установку прихваток для фиксации листов полотнища секции выполняем ручной дуговой сваркой однопроходным швом.

Преимуществами РДС являются:

- высокая маневренность из-за малого веса и компактности оборудования;

- малая зона температурного влияния;

- возможность управлять механическими свойствами наплавленного металла путем введения в покрытие различных легирующих элементов, которые содержат электроды для сварки.

Электроды УОНИ-13/55Р применяют для сварки особо ответственных конструкций из углеродистых или низкоуглеродистых сталей в любых пространственных положениях, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости. Покрытие электродов - основное; тип - Э50А. Сварка постоянным током обратной полярности.

Химический состав проволоки марки Св-08А, используемой при производстве электродов УОНИ-13/55Р, приведен в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2 - Химический состав проволоки марки Св-08А ГОСТ 2246-70

Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Al
до 0.1	до 0.03	0.35 - 0.6	до 0.25	до 0.03	до 0.03	до 0.12	до 0.01	до 0.01

Химический состава шва металла, наплавленного электродами марки УОНИ-13/55Р, приведен таблице 1.3.3, а механические свойства - в таблице 1.3.4.

Таблица 1.3.3 - Типичный состав шва наплавленного металла электродами марки УОНИ-13/55 ГОСТ 9466-75

Массовая доля элементов, %
С	Mn	Si	S	P
не более 0,11	0,8 - 1,2	0,18 - 0,45	не более 0,03	не более 0,03

Таблица 1.3.4 - Механические свойства металла шва, выполненного электродами марки УОНИ-13/55 ГОСТ 9466-75

Наименование параметра	Значение
Предел текучести, не менее, МПа	420
Временное сопротивление, не менее, МПа	540
Относительное сужение, не менее, %	45
Относительное удлинение, не менее, %	22
Ударная вязкость, Дж/см2	200

Выбранные электроды обеспечивают получение металла шва с высокой стойкостью к образованию кристаллизационных трещин и низким содержанием водорода. Они пригодны для сварки конструкций, работающих в условиях знакопеременных нагрузок и пониженных температур.Сварку производить только на короткой длине дуги по очищенным кромкам.

Автоматический и полуавтоматический виды сварки характеризуются высокой производительностью.

Автоматическая сварка под флюсом обладает рядом преимуществ:

- флюс защищает зону сварки от воздействия окружающей среды;

- стабилизация электрической дуги за счет флюса;

- покрытие сварочной ванны флюсом способствует раскислению металла;

- флюс обеспечивает легирование свариваемого металла нужными химическими элементами, улучшая, таким образом, свариваемость металла и и обеспечивая высокие механические свойства сварного шва;

- снижение трудоемкости за счет автоматизации процесса;

- экономия электродной проволоки из-за отсутствия потерь на разбрызгивание расплавленного металла;

- упрощение контроля за процессом сварки.

Рассмотрим сварочные материалы для автоматической сварки под флюсом.

Сварочная проволока из легированной стали Св-10ГНА, используемая в качестве присадки для автоматической сварки под флюсом имеет химический состав, представленный в таблице 1.3.5.

Таблица 1.3.5 - Химический состав проволоки марки Св-10ГНА ГОСТ 2246-70

Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	О2	N2
?0,12	0,15-0,35	0,9-1,2	?0,012	?0,015	?0,20	0,9-1,2	?0,005	?0,015

Сварочными флюсами называют специально приготовленные неметаллические гранулированные порошки с размером зерен 0,25 ? 4мм (в зависимости от марки флюса). Флюсы, расплавляясь, создают газовый и шлаковый купол над зоной сварочной дуги, а после химико-металлургического воздействия в дуговом пространстве и сварочной ванне образуют на поверхности шва шлаковую корку, в которую выводятся окислы, сера, фосфор, газы.

К плюсам сварочного флюса АН-47 можно отнести такие его свойства, как устойчивость к ржавчине, а также он дает достаточно плотные швы, которые устойчивы к появлению трещин и пор.

Этот флюс легирует металл шва кремнием и марганцем.

Сварку производим на постоянном токе.

Химический состав флюса АН-47 для автоматической сварки представлен в таблице 1.3.6.

Таблица 1.3.6 - Химический состав флюса АН-47 ГОСТ 9087-81

Массовая доля элементов, %
SiO2	MnO	MgO	CaF2	Al2O3	Fe2O3	ZrO2	TiO2
37 - 33	11 - 18	6 - 10	8 - 13	9 - 13	0,5 - 3,0	1,1 - 1,5	4 - 7

Приварку набора к полотнищу секции производим способом полуавтоматической сварки. Дуговая сварка полуавтоматом производится в среде газа СО2для создания защитной среды при сварке стали.

Основное назначение защитного газа - предотвращение прямого контакта окружающего воздуха с металлом сварочной ванны, вылетом электрода и дугой. Защитный газ влияет на стабильность горения дуги, форму сварного шва, глубину проплавления и прочностные характеристики металла шва.

Газообразная двуокись углерода - газ без цвета и запаха при температуре 20°С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность - 1,839 кг/м3.

Для полуавтоматической сварки в среде защитного газа используем рутиловую порошковую проволоку Fluxofil 19 HD.

Рассмотрим преимущества порошковой проволоки для сварки в среде защитного газа:

- более высокая скорость наплавки, повышение производительности;

- шлак и защитный газ обеспечивают двойную защиту сварочной ванны;

- минимальный риск образования пористости;

- гарантированный провар, сниженный риск недостаточного проплавления;

- шлак легко отделяется от сварного шва;

- равномерное плавление проволоки без разбрызгивания.

Состав и механические свойства порошковой проволоки Fluxofil 19 HD представлены в таблицах 1.3.7, 1.3 8.

Таблица 1.3.7 - Химический состав проволоки Fluxofil 19 HD

Массовая доля элементов, %
С	Si	Mn	P	S
не более 0,05	не более 0,5	не более 1,2	не более 0,01	не более 0,01

Таблица 1.3.8 - Механические свойства металла шва, выполненного порошковой проволокой Fluxofil 19 HD

Наименование параметра	Значение
Предел текучести, не менее, МПа	460
Временное сопротивление, не менее, МПа	550-650
Относительное удлинение, не менее, %	24
Ударная вязкость при - 20°С, Дж/см2	80

Поскольку кремний и марганец составляют основу сварочных проволок типа Fluxofil 19 HD, рассмотрим подробнее их влияние на свойства наплавленного металла.

Марганец, как легирующий элемент сварного шва, значительно уменьшает «красноломкость» - хрупкость при высокой температуре стали, вызванную влиянием серы, связывая серу в сульфиды. Марганец также нейтрализует вредное воздействие фосфора. Это особенно важно, т.к. повышенное содержание фосфора в металле шва снижает пластичность и ударную вязкость (стойкость к хрупкому разрушению при динамических нагрузках в области отрицательных температур).

Кремний, повышая прочность металла сварного шва, в тоже время существенно снижает пластические свойства стали. Марганец заметно повышает прочность, практически не снижая пластичность. Поэтому важным критерием является соотношения между марганцем и кремнием в сварочных материалах, для обеспечения сварного шва надлежащего качества.

В порошковой сварочной проволоке Fluxofil 19 HD соотношение между содержанием марганца и кремния находятся на достаточном оптимальном уровне, обеспечивающем высокие сварочно-технологические свойства и механических свойства сварных соединений. Многолетний опыт практического использования, постоянный анализ качества проволоки, указывает на пригодность ее использования для полуавтоматической сварки металлоконструкций ответственного назначения.

Сварку порошковой проволокой выполняют на постоянном токе обратной полярности. Перед сваркой необходимо произвести настройку режима применительно к намеченному объекту сварки. Настройку режима сварки производят в такой последовательности: вначале выбирают необходимую скорость подачи проволоки для получения заданного тока, затем устанавливают среднее значение напряжения дуги в рекомендуемом диапазоне и соответствующий данному режиму расход газа, если сварка выполняется в углекислом газе.

1.4 Требования к сварщикам, сборщикам и ИТР

Инженерно-технические работники, осуществляющие руководство работами и контроль за соблюдением технологии сборки и сварки, должны руководствоваться ОСТ5.9092-91 и другой нормативно-технической и конструкторской документацией, а также пройти аттестацию заводской комиссии, назначаемой в установленном порядке приказом по заводу. Периодичность проведения аттестации раз в три года.Успешно прошедший аттестацию сотрудник получает протокол о сдаче экзамена подтверждая свою квалификацию.

К выполнению работ по сборке корпусных конструкций допускаются сборщики, сдавшие экзамены на присвоение соответствующей квалификации, согласно требованиям действующего «Единого тарифно-квалификационного справочника работ и профессий рабочих».

К выполнению сварочных работ допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с РД5.0679-91, имеющие разряд по «Единого тарифно-квалификационного справочника работ и профессий рабочих» и прошедшие дополнительное теоретическое и практическое обучение согласно действующей документации по сварке коррозионностойких сталей. К сварке коррозионностойких сталей допускаются сварщики не ниже пятого разряда.

К выполнению прихваток при сборке и установке сборочных приспособлений допускаются сварщики, имеющие квалификацию не ниже третьего разряда.

Сварщиков подготавливают теоретическим и практическим образом. Учеба проводится в специальных заведениях. Разрядный уровень устанавливают только аттестационные центры. Раз в год, специалисты проходят аттестационные экзамены на профпригодность к занимаемому разряду и соответствующей квалификации в соответствии с ПБ 03-273-99 «Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства».

1.5 Сварочное оборудование, которое используется для изготовления данной конструкции. Преимущества выбранного оборудования

Комплекс ВД-506ДК предназначен для полуавтоматической сварки сплошной и порошковой проволокой в среде защитных газов изделий из сталей.

В состав комплекса входят:

- сварочный выпрямитель ВД-506ДК;

- блок управления БУСП-06;

- подающий механизм ПДГ-322М (кассета Д200 - 5кг).

Данный комплекс по качеству сварки не уступает инверторному оборудованию и значительно его превосходит по надежности. Имеет сертификаты ВНИИСТ, ВНИИГАЗ, НАКС.

ВД-506ДК серия 03 имеет систему обратной связи, позволяющей производить сварку на удалении от сварочного выпрямителя на расстояние до 40 м.

За счет возможности выбора крутизны внешней характеристики и обратных связей по току и напряжению обеспечивается сварка во всех пространственных положениях.

С помощью сварочных выпрямителей удается создать максимально ровный шов, который характеризуется прочностью и практически не имеет дефектов.

Технические характеристики выпрямителя ВД-506ДК представлены в таблице 1.5.1.

Таблица 1.5.1 - Технические характеристики выпрямителя ВД-506ДК

Наименование параметра	Значение
Напряжение, В	380
Ток сварки при ПВ=60%, А	500
Ток сварки при ПВ=100%, А	400
Габариты (ДхШхВ), мм	1150Ч650Ч750
Вес, кг	260

Технические характеристики подающего механизма ПДГ-322М и блока управления БУСП-06 приведены в таблицах 1.5.2, 1.5.3.



Таблица 1.5.2 - Технические характеристики ПДГ -322М

Наименование параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	27
Мощность привода, Вт	90
Номинальный сварочный ток при ПВ=60%, А	315
Скорость подачи электродной проволоки, мм/с	60 - 930
Диаметр электродной проволоки, порошковая, мм	1,2 - 2,0
Габаритные размеры (ДЧШЧВ), мм, не более	460Ч154Ч292

Таблица 1.5.3 - Технические характеристики блока управления сварочным приводом БУСП - 06

Наименование параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	36 / 220 / 380
Номинальный сварочный ток, А	500
Пределы регулирования продувки газа в конце сварки, с	0 - 30
Потребляемая мощность, кВА	0,1
Масса, кг, не более	13,5
Габариты (ДЧШЧВ), мм, не более	300Ч145Ч265

С БУСП-06 регулируется режим работы горелки (двух - четырехтактный), время продувки защитного газа до и после сварки, время выключения рабочего напряжения после сварки, минимальная и максимальная скорость подачи проволоки. С ПДГ-322М регулируется ток и напряжение на дуге.

Для сварки листов полотнища секции способом автоматической сварки используем сварочный трактор АДФ-1000, который предназначен для сварки и наплавки электродной проволокой под слоем флюса. Работает в комплекте с выпрямителями ВДУ-1250.

Технические характеристики сварочного трактора АДФ-1000 и выпрямителя ВДУ-1250 представлены в таблицах 1.5.4, 1.5.5



Таблица 1.5.4 - Технические характеристики сварочного трактора АДФ-1000

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В	36 ч 42
Ток сварки при ПВ=60%, А	1250
Ток сварки при ПВ=100%, А	1000
Скорость электродной проволоки, м/ч	12 ч 120
Колесная колея, мм	320
Емкость бункера флюса, кг	10
Габариты (ДхШхВ), мм	720Ч500Ч750
Вес, кг	80

Таблица 1.5.5 - Технические характеристики выпрямителя ВДУ-1250

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания, В	3N380
Ток сварки при ПВ=60% , А	1250
Ток сварки при ПВ=100%	1000
Пределы регулирования тока	200…1250
Напряжение холостого хода	55
Потребляемая мощность	73
Габариты (ДхШхВ)	790Ч600Ч1410
Вес, кг	520

Сварочный автомат АДФ-1000 - это самоходный механизм, в котором подвод сварочной проволоки, смещение автомата по ходу сварки и защита дуги происходят синхронно по заданной программе.

Сварочный трактор АДФ-1000 способен производить сварку соединений встык или вплотную с разделкой кромок и без разделки, а также угловых швов наклонной сварочной головкой, швов в «тавр», и нахлесточных швов. При этом швы могут иметь форму либо прямолинейную, либо кольцевую. В момент работы трактор может передвигаться по свариваемому изделию или по лежащей на нем направляющей линейке.

Сварка осуществляется при постоянном токе независимо от параметров дуги и скорости подачи электродной проволоки.

Трактор АДФ-1000 имеет следующие технические решения:

- микропроцессорный блок управления;

- плавная регулировка сварочного тока (скорости подвода проволоки для сварки);

- плавная регулировка скорости сварки (перемещения тележки);

- поддерживание постоянной скорости сварки и скорости подвода проволоки;

- цифровые показания основных параметров сварки;

- программирование и хранение времени заварки кратера и период растяжки дуги;

- предварительное программирование сварочного режима (скорости сварки, сварочного напряжения и сварочного тока);

- удаленное включение и плавная настройка параметров источника;

- настройка возможных положений в пространстве сварочной головки;

- заменяемые ведущие вкладыши и ролики токопровода;

- сцепление и расцепление колес с приводом при помощи муфты;

- настраиваемый копир для сваривания тавровых и угловых швов;

- возможность осуществления сварки «вперед» и «назад»;

- пульт дистанционного управления;

- установлены такие режимы работы как «Аварийная остановка» и «Быстрая остановка сварки»;

- контроль движения по шву при помощи лазерного указателя.

Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами по существующей технологии при установке прихваток и подварке корня шва стыковых соединений используется дуговой сварочный многопостовой выпрямитель типа ВДМ-1202С и сварочный конвертор КСУ-320.

Выпрямитель сварочный многопостовой предназначен для комплектации сварочных постов ручной дуговой сварки изделий из углеродистых и легированных сталей на постоянном токе. Подходит для одновременного питания выпрямленным током восьми сварочных постов.

Выпрямитель не регулируемый и имеет жесткую внешнюю вольтамперную характеристику для обеспечения работы отдельных постов независимо друг от друга. Каждый пост подключается к источнику питания последовательно через балластный реостат, обеспечивающий получение падающих внешних характеристик.

Выпрямитель состоит из мощного силового трансформатора, современного выпрямительного модуля на диодах с улучшенной системой воздушного охлаждения.

Технические характеристики выпрямителя типа ВДМ-1202С приведены в таблице 1.5.6.

Таблица 1.5.6 - Технические характеристики выпрямителя типа ВДМ-1202С

Наименование параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	3Ч380
Частота питающей сети, Гц	50
Номинальный сварочный ток, А (ПВ%)	1250 (100%)
Количество одновременно работающих постов	8
Коэффициент одновременности работы	0,5
Номинальный сварочный ток одного поста, А (ПВ%)	315 (60%)
Номинальное рабочее напряжение, В	63
Напряжение холостого хода, В (не более)	75
Первичная мощность, кВт (не более)	95
КПД, %	90
Диаметр электрода, мм	3-6
Габаритные размеры, мм	600Ч1130Ч800
Масса, кг	350

Конвертор сварочный универсальный КСУ-320 представляет собой выносной источник низкого напряжения и предназначен для электродуговой сварки изделий и углеродистых и легированных сталей плавящимся электродом с покрытием без использования балластных реостатов.

КСУ-320 является электронным преобразователем мощности с питанием от источника постоянного напряжения.

Конвертер предназначен для работы в диапазоне температур окружающего воздуха от -10oС до +40oC при среднегодовом значении относительной влажности не более 80.

Основные преимущества конвертера КСУ-320:

– регулировка индуктивности при ручной дуговой и полуавтоматической сварке;

– наличие цифрового индикатора тока дуги;

– позволяет удалять сварочные посты на расстояние до 200 м от сварочного источника (типа ВДМ);

– имеет встроенную систему автоматического отключения при перерыве в сварке на время более 4 мин.

Технические характеристики конвертора сварочного КСУ-320 приведены в таблице 1.5.7.

Таблица 1.5.7 - Технические характеристики конвертора КСУ-320

Наименование параметра	Значение
Напряжение холостого хода источника питания, В	6090
Номинальный сварочный ток при ПВ=60%, А	320
Пределы регулирования сварочного тока, А	MMA 30320
Потребляемая мощность, кВА	11
Масса, кг	11
Габариты, мм	183Ч210Ч550
КПД, %	85

При сварке тавровых балок вместо полуавтоматической сварки используем автоматическую сварку под флюсом на автоматизированной поточной линии фирмы «Ханджунг».

Автоматизированная поточная линия предназначена для автоматизированной сборки и сварки сварных тавровых балок прямого набора из судостроительных углеродистых, низколегированных, высоколегированных сталей и выполнения в автоматическом режиме следующих операций:

– комплектация деталей в накопителе;

– сборка балки с закреплением;

– сварка балки;

– правка балки на правильной машине;

– контроль геометрических параметров сваренных балок;

– комплектация, складирование и отгрузка готовых балок.

Состав оборудования автоматической линии фирмы «Ханджунг» приведены в таблице 1.5.8.

Таблица 1.5.8 - Состав оборудования автоматической линии фирмы «Ханджунг»

Наименование оборудования	Габариты, мм	Количество, шт.
Автоматическая поточная линия сборки и сварки тавровых балок	16700Ч13000Ч6150	1
Магнитный перегружатель 1	4016Ч13150Ч150	1
Рабочий стол	11918Ч600Ч700	1
Рабочий стенд	12000Ч620Ч700	1
Транспортер приводной 2	1240Ч5300Ч850	3
Транспортер приводной 3	1240Ч2315Ч850	1
Устройство позиционирования полки	2470Ч500Ч850	5
Устройство позиционирования ребра	3000Ч5003Ч005	5
Портал сварочный (MIG/MAG)	2700Ч2320Ч3899	1
Конвейер подающий	12000Ч620Ч700	1
Портал сварочный (SAW)	3935Ч2200Ч3945	1
Кондуктор сварочный	3200Ч950Ч1275	3
Магнитный перегружатель 2	4016Ч16150Ч6150	1
Конвейер роликовый 1	12000Ч620Ч800	1
Машина правильная	4052Ч1752Ч1353	1
Конвейер роликовый 2	12000Ч620Ч700	1
Стол контрольный	11918Ч600Ч700	1



В таблице 1.5.9 представлено оборудование и сварочные материалы, применяемые для каждого вида работ при изготовления секции.

Таблица 1.5.9 - Оборудование и материалы, применяемые для каждого вида работ

Вид работ	Вид соединения	Способ сварки	Сварочные материалы	Оборудование
Установка прихваток	?	РДС	УОНИ-13/55Р ГОСТ 9466-75	1) Выпрямитель ВДМ-1202С; 2) Сварочный конвертор КСУ-320
Подварка корня шва стыковых соединений	Стыковое	П/а СО2	Проволока Fluxofil 19HD; СО2 ГОСТ 8050-85	Комплекс ВД-506ДК
Сварка листов полотнища	Стыковое	АФ	Проволока Св-10ГНА ГОСТ 2246-70; флюс АН-47 ГОСТ 9087-81	1) сварочный трактор АДС-1000; 2) выпрямитель ВДУ-1250
Сварка тавровых балок	Тавровое			Автоматическая поточная линия фирмы «Ханджунг»



2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ СЕКЦИИ

2.1 Общие требования по сборке

2.1.1 Разбивка конструкции на сборочные узлы

Таблица 2.1.1.1 - Разбивка конструкции днищевой секции на сборочные узлы

№ узла	Детали, входящие в узел	Количество узлов	Вид работы
1	Поз. 3 / 4 шт. + поз. 4	1	Сварка криволинейных листов полотнища
2	Узел 1 + поз. 1 + поз. 2	1	Сварка листов полотнища
3	Поз. 6 + поз. 7	5	Сварка тавровых балок
4	Поз. 10 + поз. 11	40	Приварка ребра к книце
5	Поз. 12 + поз. 13	6	Приварка ребра к книце
6	Поз. 8 + поз. 9 / 8 шт.	1	Приварка полособульбов к ребру жесткости
7	Узел 2 + поз. 5 /9 шт. + + узел 3 / 5 шт. + узел 4 / 40 шт. + + узел 5 / 6 шт. + узел 6	1	Сварка секции в полном объеме

2.1.2 Способы изготовления деталей и требования к ним

Изготовление корпусных деталей производится с учетом требований РД5.95079-2010 и конструкторско-технологической документации [29, с. 7].

Правке подвергается листовой и профильный прокат, имеющий искривления, прогибы, волнистость выше допустимых норм. Перед запуском листов на линии с автоматической сваркой их следует обязательно править [21, с. 13].

Очистке листового и профильного проката от окалины и ржавчины с последующим грунтованием подвергают всю сталь перед подачей на разметку. При выборе способа очистки следует руководствоваться требованиями ГОСТ 9.402. Разрыв времени между очисткой и грунтованием не должен превышать 6 ч на открытом воздухе и 24 ч в помещении [21, с. 22].

Разметку следует выполнять на машинах с ЧПУ, по шаблонам вручную или по эскизам на разметочно-маркировочной установке [21, с.11].

Вырезку деталей из листа следует выполнять плазменной кислородно-ацетиленовой и лазерной резкой на машинах с ЧПУ, ручными резаками по ОСТ5.9526, механическим способом на гильотинных ножницах, пресс-ножницах, дисковых ножницах и на поточных линиях [19, с. 11].

Размеры и форма деталей, поступающих на сборку узлов и секций, должны соответствовать чертежам и плазовым данным. Допускаемые отклонения на размеры и форму деталей [16, с. 3].

Номинальные размеры деталей, входящих в состав узлов и секций, изготовляемых без припусков, должны определяться с учетом зазоров под сварку и величин, ожидаемых укорочений от сварки [16, с. 3].

Детали, поступающие на сборку узлов и секций, должны изготавливаться без припусков. Допускается изготовление деталей с припусками по кромкам, образующим контур узла или секции. При этом система положения и величин контуровочных и монтажных припусков определяется заводом-строителем с учетом экономической целесообразности [16, с. 3].

Детали, подаваемые на сборку узлов и секций, должны быть очищены от ржавчины, масла, грязи и загрунтованы [16, с. 3].

Детали, поступающие на сборку, должны быть обработаны, загрунтованы, выправлены, замаркированы, приняты отделом контроля качества, и иметь сопроводительную документацию.

Кромки деталей и прилегающие к ним поверхности, подлежащие сварке, должны быть зачищены до чистого мелалла. Скос кромок у деталей должен быть произведён кислородной резкой или механическим способом.

Острые свободные кромки деталей, а также свободные кромки деталей нахлесточных соединений притупить согласно рисунку 2.1.2.1.

Рисунок 2.1.2.1 - Размеры притупления кромок деталей

Далее проводится проверка на отсутствие на поверхности и кромках деталей дефектов в виде трещин, забоин, вмятин, выхватов, расслоений и других дефектов.

Контроль качества изготовления деталей должен осуществляться мастером участка. Готовые детали должны удовлетворять требованиям стандарта по точности выполнения размеров и формы, а также качеству поверхности и материала [21, с. 133].

2.1.3 Основные требования при выполнении сборочных работ

Все детали, поступающие на сборку, должны пройти входной контроль. Детали должны иметь маркировку, припуск, согласно схеме припусков, обработанные и зачищенные кромки под сварку.

При сборке конструкций закрепление деталей под сварку должно производиться при помощи электроприхваток.

Кромки деталей и прилегающие к ним поверхности, подлежащие сварке, свободные торцы, а также места приварки временных креплений и сборочных приспособлений должны быть зачищены до чистого металла. Зачистку кромок и поверхностей деталей производить ручным способом (металлическими щетками) или механизированным ручным инструментом. Качество зачистки проверяется непосредственно перед сваркой [17, с.17].

При зачистке поверхности абразивными кругами и другими инструментами величина снимаемого слоя не должна превышать допускаемых отклонений, предусмотренных техническими условиями на поставку [17, с.19].

Места зачистки и размеры зачищаемых поверхностей назначаем по таблице 2.1.3.1 и рисунку 2.1.3.1, согласно ОСТ5.9092 - 91. Размеры прихваток назначаем по таблице 2.1.3.2.

Таблица 2.1.3.1 - Ширина зачищаемых поверхностей кромок деталей

Обозначение	Величина, мм
L1
L2	не менее 2К
L3	не менее 2S
L4	не менее 2S + 5

При механизированной сварке в среде защитных газов прихватки ставятся от краев к центру. При автоматической сварке прихватки ставятся от центра свариваемого соединения к краям. По краям следует выполнять усиленные прихватки. Размеры прихваток приведены в таблице 2.1.3.2.

Рисунок 2.1.3.1 Установка прихваток; места зачистки под сварку



Таблица 2.1.3.2 - Размеры прихваток

Наименование параметра прихватки	Величина при толщине деталей S, мм
	6-10	11-15
Длина l, мм	15-20	20-30
Шаг, мм	100-250	250-350
Высота при сварке стыковых тавровых и угловых соединений со скосом кромок, мм	(0,5ч0,7) S
Высота и ширина усиления прихваток при сварке стыковых и угловых соединений без скоса кромок, мм	Не должна превосходить размеров выпуклости сварного шва
Катет прихваток при сварке тавровых и угловых соединений без скоса кромок К, мм	4	5

Зазоры под сварку следует выдерживать с помощью технологических закладных планок, толщина которых должна быть равна номинальному зазору под сварку. По мере закрепления изделия технологические планки подлежат удалению [17, с. 20].

При сборке деталей под автоматическую сварку по концам соединений выставлять выводные планки размером 100x150 мм. Толщина планок должна быть равна толщине свариваемых деталей.

По концам стыкуемых деталей или конструкций следует выполнять по 2-3 усиленные прихватки длинной 50-70 мм при расстоянии между ними 50-150 мм [17, с. 21].

При односторонней приварке набора с обратной стороны должны быть прихватки длиной не менее 50 мм и шагом не более 500 мм, которые допускается не удалять [17, с. 22].

В участках пересечения сварных соединений запрещается располагать прихватки на расстоянии менее 50 мм от шва, выполняемого в первую очередь [17, с. 22].

Запрещается ставить прихватки на пересечениях сварных соединений.

Прихватки должны зачищаться от шлака, металлических брызг и подвергаться контролю визуальным осмотром и измерением. При выполнении прихваток недопустимы поры, наплывы подрезы, прожоги, трещины, не заваренные кратеры и другие дефекты Некачественно выполненные прихватки подлежат удалению[17, с. 22].

Собранные под сварку конструкции подлежат приемке контрольным мастером с оформлением в пооперационном журнале. Оформление журналов пооперационной приёмки на узлы, секции и объемную сборку выполняют цеха предприятия по принадлежности номенклатуры выполняемых работ и заверяются подписями производственного мастера, контрольного мастера и заказчика. Окончательное оформление, предъявленных конструкций, производится в журнале построечных удостоверений.

2.1.4 Используемая оснастка и допуски на изготовление

Конструкция сборочно-сварочной оснастки должна обеспечивать:

– предотвращение сварочных деформаций и получение заданных форм и размеров конструкции после изготовления;

– надежную фиксацию обводов и размеров секций в процессе их изготовления за счет жесткости и расположения несущих связей оснастки. Величина упругих деформаций несущих связей при действии весовых нагрузок в процессе эксплуатации оснастки не должна превышать 3 мм на длину или ширину постели;

– удобство выполнения всех работ при изготовлении секций, соблюдение требований по качеству последних и возможность широкого применения средств механизации труда;

– возможность ее транспортирования (иметь специальные рымы и обухи для крепления тросов).

Сборку и сварку днищевых криволинейных секций корпуса следует производить на специализированных участках, оборудованных универсальными постелями, сборочно-сварочными агрегатами, кантователями, обеспечивающими качественное выполнение сборочно-сварочных работ [17, с. 53].

2.2 Общие требования по сварке

2.2.1 Сварочные материалы и подготовка их перед запуском в производство

При поступлении на предприятие сварочные материалы проходят входной контроль, который включает проверку наличия сертификатов качества; проверку качества упаковки материалов; проверку технологических свойств электродов и их соответствие техническим условиям.

Перечень используемых в этой работе сварочных материалов приведен в таблице 1.3.1.

Сварочные материалы в соответствии с требованиями изготовителя следует хранить в условиях, предупреждающих их увлажнение и гарантирующих сохранность и герметичность упаковки.

Подготовка сварочных материалов включает:

- прокалку покрытых электродов, флюсов;

- зачистку и рубку сварочной проволоки.

Электроды, сварочная проволока сплошного сечения, флюсы в герметичной упаковке при централизованном складировании в специально оборудованном помещении могут храниться без дополнительной проверки в течение одного года. Если упаковка электродов негерметична или повреждена, то электроды должны подвергаться дополнительной проверке их свойств и использоваться в первую очередь. Дальнейшему длительному хранению такие электроды не подлежат.

Сварочные электроды с покрытием основного вида, упаковывают в картонные коробки, обтянутые термоусадочной пленкой.

Режимы прокалки покрытых электродов должны соответствовать режимам, приведенным в стандартах, технических условиях или этикетках на коробке с электродами; порошковой проволоки и флюсов приведенным в сопроводительной документации.

Перед применением электроды УОНИИ-13/55Р прокаливают при температуре 350 ? 380 °С в течении 1-2 часа.

Проволока поставляется в бухтах с металлическими бирками, где указаны завод-изготовитель, номер плавки и марка проволоки согласно стандарту. Поверхность сварочной проволоки должна быть свободной от ржавчины, окалины, следов смазки и загрязнений. При необходимости ее очищают механическим или химическим способом с последующей рядной намоткой проволоки на съемные катушки сварочной головки. При очистке и перемотке проволоки не следует допускать ее резких перегибов.

Качество флюса, поступившего с завода-изготовителя и имеющего сертификат с указанием его химического состава и грануляции, определяют в соответствии с ГОСТ 9087-59 или ТУ путем сварки пластин или стыков труб на режимах, обусловленных технологическим процессом.

Сварочные флюсы, как и иные сварочные материалы, обеспечивающие наплавку металла с низким содержанием водорода, должны иметь минимальное количество влаги перед использованием.

Для удаления влаги из флюса АН-47 его необходимо прокалить в соответствующей емкости при температуре 350 ? 380°С. Необходимо довести до этой температуры весь объем прокаливаемого флюса. Прокалку производить в течение минимум двух часов. Просушка сильно увлажненного флюса требует увеличения времени прокалки. С целью прокалки сварочных флюсов рекомендуется применять специальные устройства, предназначенные для этого.

Прокаленные электроды, флюс и проволоку сварщик должен получать в количестве, необходимом для работы в течение половины смены.

Защитные газы (углекислый газ, аргон, гелий) поставляются в баллонах, которые должны иметь сертификат завода-поставщика с указанием ГОСТа, названия газа, процентного количества примесей, влажности и даты выпуска. Использование баллонов с защитными газами, не имеющих сертификатов, запрещается.

При наличии сертификатов качество защитных газов проверяют только в тех случаях, когда в сварных швах обнаруживаются поры, трещины и другие недопустимые дефекты.

2.2.2 Основные требования по сварке данной марки стали

Технология сварки корпусных конструкций должна соответствовать требованиям части 14 Правил РМРС.

К сварным соединениям из низкоуглеродистых сталей предъявляются следующие требования:

- равнопрочное сварочное соединение с основным металлом;

- бездефектный сварной шов;

- оптимальный химический состав шовного металла;

- устойчивость сварных соединений при вибрационных и ударных нагрузках, повышенных и пониженных температурах.

РДС выполняется электродами УОНИ-13/55Р диаметром 4 мм.

При РДС наименьшие напряжения и деформации получаются в нижнем пространственном положении.

Полуавтоматический и автоматический способы сварки низкоуглеродистых сталей также ведется в нижнем пространственном положении.

При сварке в защитных газах для исключения возможности нарушения эффективности газовой защиты скорость воздушных потоков в зоне сварки не должна превышать 0,5 м/с.

При сварке в среде углекислого газа необходимо обеспечить высокое его качество. Если CO2 будет перенасыщен водородом или азотом, это неизбежно приведет к образованию пор.

Независимо от способа, соединяемые части должны быть установлены специальное сборочное оборудование для надежной фиксации. При использовании дуговых способов свариваемые изделия можно предварительно прихватить покрытым электродом. Длина прихваток выбирается исходя из толщины металла. Площадь сечения прихваток должна составлять около трети площади сечения шва, но не должна превышать 30 мм2. Также свариваемые кромки нужно очистить от разного рода загрязнений.

Качество прихваток в данном случае играет большую роль, поэтому перед выполнением процедуры их необходимо проверить на наличие дефектов. Если в прихватке обнаруживается трещина, ее необходимо удалить и нанести заново.

Ручная дуговая и полуавтоматическая сварка обычно выполняется на весу.

При дуговой сварке ответственных конструкций следует накладывать швы с 2 сторон. При большой толщине металла желательно шов выполнять в несколько проходов. Таким образом, можно достичь оптимального состава металла шва. Если в сварочном соединении появились какие-либо дефекты, металл на этом участке следует удалить, очистить и подварить.

Большое значение имеет напряжение на дуге, поскольку повышенная температура сварочной ванны может привести к выгоранию легирующих элементов и ухудшению прочностных свойств соединения. В связи с этим следует правильно выбирать режим сварки.

Окончательный контроль качества сварных соединений рекомендуется осуществлять не ранее чем через 48 ч с момента завершения сварки проверяемого узла.

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданного размера, формы и качества.

Ручная дуговая сварка применяется для установки прихваток во всех пространственных положениях. Сварка производится на постоянном токе при обратной полярности. Режимы ручной дуговой сварки выбраны согласно РД5.9083-92 и приведены в таблице 2.2.2.1.

Таблица 2.2.2.1 - Режимы ручной дуговой сварки

Марка электродов	Положение шва в пространстве	Диаметр электродов, мм
		4
		Сварочный ток, А
УОНИ-13/45 ГОСТ 9466-75	нижнее	120-140
	вертикальное, горизонтальное, потолочное	110-130

Приварку продольного и поперечного набора, а также приварку книц производим способом полуавтоматической сварки в среде СО2 соединением Т3 ГОСТ14771-76 без скоса кромок. Режимы полуавтоматической сварки выбраны согласно РД5.9083-92 и приведены в таблице 2.2.2.2.

Таблица 2.2.2.2 - Режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе тавровых соединений Т3 ГОСТ 14771-76 в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности

Катет, мм	Диаметр проволоки, мм	Сила тока, А	Напряжение, В	Скорость сварки, м/ч
6	1,2	250-290	25-28	37-50

Сварку тавровых балок на автоматической линии фирмы «Ханджунг» производим способом автоматической сварки под флюсом соединением Т3 ГОСТ 8773-89 без скоса кромок. Режимы автоматической сварки проволокой марки Св-10ГНА под флюсом марки АН-47 приведены в таблице 2.2.2.3.

Таблица 2.2.2.3 - Режимы автоматической сварки под слоем флюса тавровых соединений Т3 ГОСТ 8713-79 в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности

Катет, мм	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А	Напряжение, В	Скорость сварки, м/ч
10	2	450-500	33-38	30-35



2.2.3 Расчет режимов сварки

Рассчитаем режимы сварки стыкового соединения С21 ГОСТ 8713-79 листов полотнища днищевой секции понтона. Используемая марка стали - D32; толщина листов - 15 мм. Разделка кромок V-образная. Химический состав стали D32 приведен в таблице 1.2.1.

Рисунок 2.2.3.1 - Конструктивные элементы сварного шва C21 ГОСТ 87713-79

Расчет режимов сварки производится согласно [3].

1) Для начала рассчитаем режимы подварки корня шва. Предварительная подварка корня шва производится порошковой проволокой марки в защитном газе СО2 ГОСТ8050-85.

Для выполнения подварки шва задаём диаметр электродной проволоки dэ=1,2 мм; плотность тока j=180 А/мм2.

Площадь поперечного сечения сварного шва подварки при данном диаметре электродной проволоки вычисляется по формуле

, (2.2.3.1)

где dэл - диаметр электродной проволоки, мм;

= 9,6 ммІ = 0,096 смІ.

Сила сварочного тока при сварке в среде защитных газов определяется в зависимости от диаметра электрода, которым мы изначально задаемся, и допустимой плотностью тока по формуле

, (2.2.3.2)

где dэ - диаметр электродной проволоки, мм;

j - плотность тока, А/мм2;

= 200 А.

Напряжение сварочной дуги при подварке корня шва вычисляем по формуле

, (2.2.3.3)

где dэ - диаметр электродной проволоки, мм;

Jсв - значение сварочного тока, А;

Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле

(2.2.3.4)

где - коэффициент расплавления электродной проволоки, г/А·ч;

- удельный вес стали, г/см3.

Коэффициент расплавления проволоки рассчитывается по формуле

(2.2.3.5)

Скорость сварки вычислим по формуле

, (2.2.3.6)

где - коэффициент наплавки, г/А·ч;

Jсв - значение сварочного тока, А;

- удельный вес, для низкоуглеродистой стали 7,8 г/см3.

Коэффициент наплавки, г/А·ч, для постоянного тока обратной полярности вычисляется по формуле

, (2.2.3.7)

где ш - коэффициент потерь на разбрызгивание металла (коэффициент потерь при сварке в среде углекислого газа равен 0,1 - 0,15);

Погонная энергия при сварке - это количество теплоты в калориях, введенное на единицу длины однопроходного шва или валика. Погонная энергия или тепловая мощность дуги находится по формуле

, (2.2.3.8)

где з - коэффициент использования тепла дуги;

vсв - скорость сварки,см/сек;

Uд - напряжение сварочной дуги, В;

Коэффициент формы провара определим по формуле

(2.2.3.9)

где К - коэффициент, величина которого зависит от рода тока и полярности.

При плотности тока i?120 А/мм2 величина коэффициента К остаётся неизменной, постоянный ток обратной полярности К=1,12.

Фактическая глубина провара вычисляется по формуле

(2.2.3.10)

Для подварки корня шва толщиной 6 мм необходимо выполнить 2 прохода.

Площадь поперечного сечения подварки корня шва будет равна:

2) Определим число проходов сварного шва. Для этого требуется знать площадь сечения швов. На рисунке 2.2.3.2 изображены геометрические элементы площади сечения стыкового шва.



Рисунок 2.2.3.2 - Геометрические элементы площади сечения стыкового шва:

S - толщина металла, мм; h - глубина проплавления, мм;

c - величина притупления, мм; e - ширина шва, мм;

e1 - ширина подварки корня шва, мм; в - величина зазора,

мм; g - высота усиления шва, мм; g1 - высота усиления

подварки корня шва, мм; б - угол разделки кромок.

Глубина проплавления определяется по формуле

h = (S - c), (2.2.3.11)

где S - толщина свариваемого металла, мм;

c - ширина, мм;

h = 13 мм.

Площадь сечения стыкового шва с V-образной разделкой и с подваркой корня шва определяется как сумма геометрических фигур:

F = F1 + F2 + F3 + 2F4, (2.2.3.12)

Площадь сечения F1 шва выполненного без зазора можно определить по формуле:



(2.2.3.13)

где е - ширина шва, мм;

g - высота усиления шва, мм.

При наличии зазора в соединении используем формулу

(2.2.3.14)

b - величина зазора в стыке, мм.

F3 вычислим по формуле 2.2.3.13, а площадь прямоугольных треугольников F4 определяют по формуле

(2.2.3.15)

Но рассматриваемая нами площадь V-образного шва состоит из двух прямоугольных треугольников, поэтому используем формулу

(2.2.3.16)

Подставляя значения элементарных площадей в формулу 2.2.3.12, получим:

Fн = 0,75 · 20 · 2,5 + 15 · 2 + 0,75 · 10 + 2(13 · 0,58) = 90 мм2.

Диаметр проволоки при автоматической сварке под флюсом стыкового соединения С21 выбираем равным dэ=4 мм.

Тогда сечение последующих проходов вычислим по формуле

Fс = (8 - 12) · dэл , (2.2.3.17)

Fс = 8 · 4 = 32 мм2 = 0,32 смІ.

Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла, а также площадь поперечного сечения первого и каждого из последующих проходов шва, находят общее число проходов по формуле