Разработка технологии изготовления адсорбера

1.1

Флюс нейтральный. Активность А=0,45. Флюс активный.

4.2 Сварка корпуса аппарата

Продольные и кольцевые стыки обечаек будут свариваться автоматической дуговой сваркой под флюсом на специальной установке У-177 (рисунок 1), техническая характеристика которой приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Техническая характеристика универсальной установки У-177 для сварки продольных и кольцевых швов цилиндрических изделий

Параметр	Величина
Размеры свариваемых изделий, мм: диаметры длины толщины стенок	1000..3500 1000…10000 5…30
Установленная мощность установки, квт	160
Давление воздуха в сети, атм	4…6
Расход воздуха, м3/ч	150

Для данного способа сварки выбираем сварочный трактор ТС-17, техническая характеристика которого приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Техническая характеристика сварочного трактора ТС-17

Параметр	Величина
Сварочный ток, А	200…1200
Диаметр электродной проволоки, мм	1,6…5
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	56…435
Скорость передвижения при сварке, м/ч	15…70
Габаритные размеры, мм	740300520
Масса, кг	42

Таблица 5 - Техническая характеристика ВД-401 У3

Параметр	Форма ВВАХ
	Универсальные
Мощность, кВт	16
ПВ(ПН), %	60
Номинальный ток, А	400
Диапазон регулирования тока, А	80-400
Номинальное напряжение на дуге, В	36
КПД, %	85
Масса, кг	125



1 - велосипедная тележка; 2 - велобалкон; 3 - роликовый стенд; 4 - сварочный трактор для сварки внутреннего шва обечайки; 5 - тележка флюсовой подушки, перемещающаяся вдоль роликового стенда по рельсовому пути; 6 - пневмоцилиндры флюсовой подушки для предварительного поджатия флюса к стыку с наружи обечайки; 7 - металлический корпус флюсовой подушки; 8 - прорезиненный шланг; 9 - эластичный латок флюсовой подушки для уплотнения продольного стыка; 10 - свариваемая обечайка с планками; 11 - сварочная головка или трактор для сварки наружного продольного стыка; 12 - привод перемещения балкона; 13 - механизм, предотвращающий наклон велосипедной тележки; 14 - привод перемещения велотележки; 15 - привод вращения роликового стенда; 16 - противовес велобалкона; 17 - штуцер ввода сжатого воздуха; 18 и 19 - входные и выходные планки или контрольная пластина; 20 - кольцевой выключатель

Рисунок 1 - Универсальная установка У-177 для сварки продольных и кольцевых швов цилиндрических изделий

4.3 Расчёт режимов сварки продольного стыка обечаек

Для сварки продольных стыков обечаек, а также кольцевых стыков, принимаем автоматическую сварку под флюсом на флюсовой подушке, тип соединения С9 по ГОСТ 8713-79 (рисунок 2).

Сварочные материалы: проволока Св-08Х19Н10Б по ГОСТ 2246-70, флюс АН-26С по ГОСТ 9087-81.

Рисунок 2 - Соединение С9 по ГОСТ 8713-79.

Шов выполняем автоматической сваркой под флюсом постоянным током обратной полярности проволокой Св-08Х19Н10Б под флюсом АН-26С на следующих режимах:

1. Глубина проплавления:

h₁=

2. Сварочный ток:

=А

где К_h - коэффициент пропорциональности, К_h =1,45

3. Напряжение на дуге:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

4. Диаметр электродной проволоки:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

j = 100 А/мм² - допустимая плотность тока.

5. Определяем скорость сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

34,78 м/ч = 0,96 см/с

гдеА = 12000 А*м/ч - коэффициент, зависящий от диаметра электрода.

6. Рассчитываем погонную энергию сварки

2561 Кал/см

гдез_и = 0,9 - эффективный к.п.д. нагрева.

7. Определяем коэффициент формы провара

2,64,

гдеk' = 0,89- коэффициент, зависящий от рода и полярности тока.

8. Определяем глубину провара

0,485 см=4,85 мм.

Определяем ширину шва

2,64*4,65 =12,8 мм.

9. Устанавливаем вылет электрода, равный 50 мм.

10. Определяем коэффициент наплавки б_н

Находим коэффициент наплавки. Принимая б_н = б_расп, т.к. при сварке под флюсом потери металла незначительны. Тогда

т.к. ток постоянный обратной полярности;

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

11. Определяем скорость подачи электродной проволоки

164,1 м/ч=4.55см/с,

гдег = 7,8 г/см³ - удельный вес металла.

12. Определяем площадь наплавленного металла

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

13. Определяем высоту валика (мм).

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

14. Определяем общую высоту шва

С = H + g = 4,85+1,6=0,645 см=6,45 мм.

15. Определяем коэффициент формы усиления

16.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Коэффициент формы усиления попадает в допустимый интервал 7-10.

4.4 Расчёт химического состава металла шва

Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле:

,

где |х|_ш, |х|_ом, |х|_э - концентрация рассматриваемого элемента в металле шва, основном и электродном металле; г_о - доля участия основного металла в формировании шва, определяется по формуле:

,

где F_н - площадь наплавленного металла,

F_пр - площадь провара.

смРазмещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

см²

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Таблица 6 - Химический состав металла шва

Элемент	C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
Содержание,%	?0,05	?0,383	?1,1	20,15-22,15	6,5-7,7	?0,023	?0,0316

Сварка продольных стыков обечаек ведется в следующей последовательности:

1) Сварочным трактором сваривается шов. Если усиление шва выйдет за допустимые пределы 2..3,5 мм, его необходимо удалить.

2) После сварки удаляется шлаковая корка, и шов зачищается металлической щеткой.

4.5 Расчёт комбинированного шва

Приварка последнего днища к корпусу аппарата производится комбинированным односторонним швом. Разделка кромок аналогична - С9 по ГОСТ 8713-79, однако перед автоматической сваркой под флюсом производится подварка корня шва ручной дуговой сваркой, электродом ЦЛ-11 диаметром 3мм, при сварочном токе - 90 А.

Рисунок 3. Схема комбинированной заварки кромок.

Корневой шов зачищается щеткой по металлу, после чего заваривается автоматической сваркой под флюсом, на режиме, описанном выше.

4.6 Сварка кольцевых стыков корпуса

Сборка производится на специальной универсальной установке У-177, показанной на рисунке 1, принимаем автоматическую сварку под флюсом, тип соединения С9 по ГОСТ 8713-79. Сварочные материалы и режимы сварки аналогичны приведенным выше для сварки продольных стыков.

Сварку кольцевых стыков выполнять в следующей последовательности:

- Произвести сварку наружного кольцевого шва трактором, который закреплен на велобалконе и его привод отключен, движется лишь корпус.

- Произвести сварку внутреннего шва.

Если усиление шва В выйдет за допустимые пределы 2...3 мм, его необходимо удалить. Флюс при вращении изделия непрерывно подается на ленту специальным дозатором. Вращение ленты с флюсом осуществляется за счет трения при вращении корпуса со сварочной скоростью.

- После сварки швов удалить шлаковую корку, и зачистить шов металлической щёткой.

4.7 Сварка заготовок днищ

Заготовки днища сваривают автоматической дуговой сваркой под флюсом. Принимаем автоматическую сварку под флюсом, тип соединения С9 по ГОСТ 8713-79. Сварочные материалы те же, что и в предыдущем пункте, расчет аналогичен. Для сварки использовать сварочный трактор ТС-17, техническая характеристика которого приведена в таблице 19.

Сварка производится в следующей последовательности:

- Заготовки днища установить с предварительно приваренными входными планками и контрольными пластинами на сварочный стол.

- Сварочный трактор ТС-17 установить на начало стыка входной пластины, осуществить сварку.

1 - заготовки свариваемого днища; 2 - контрольные пластины и планки; 3 - флюсовая подушка; 4 - сварочный стол; 5 - сварочный трактор ТС-17

Рисунок 4 - Схема сварки заготовок днищ

4.8 Приварка штуцеров

Сварка штуцеров из металла 08Х22Н6Т выполняется при помощи ручной дуговой сварки. Разделка кромок У6 по ГОСТ 5264-80. Электрод ЦЛ-11 типа Э-08Х20Н9Г2Б по ГОСТ 10052-75, диаметром 2мм, сварочный ток - 50 А. С целью получения мелкочашуйчатого шва, сварку ручной дуговой сваркой проводить с колебаниями электрода.

После приварки всех штуцеров к корпусу, произвести контроль качества сваренных швов внешним осмотром и УЗД, устранить дефекты.

Рисунок 5 - Разделка кромок У6 по ГОСТ 5264-80.

Рисунок 6. Схема сварки кромок разделки У6 по ГОСТ 5264-80.

.

Рисунок 7 - Схема колебаний электрода при ручной дуговой сварке.

4.9 Сварка опоры и приварка ее к корпусу аппарата

Сварка опорного кольца, а также сварка продольного стыка опорной обечайки производится аналогично - под флюсом, режимы сварки аналогичны.

Приварка опорной обечайки к опорному кольцу производится при помощи РДС, разделка кромок Т3 по ГОСТ 5264-80. Электрод ЦЛ-11, диаметром 2мм, сварочный ток - 50 А.

Рисунок 8. Схема кромок Т3 по ГОСТ 5264-80.



Рисунок 11 - Схема сварки кольцевых швов ручной дуговой сваркой.

4.10 Термическая обработка сварных соединений

После соответствующей термической обработки (закалка - нагрев до 1150^оС, охлаждение в воде + стабилизирующий отпуск -нагрев до 850^оС, охлаждение на воздухе до комнатной температуры) высоколегированные стали и сплавы обладают высокими прочностными и пластическими свойствами. В отличие от углеродистых, эти стали при закалке приобретают повышенные пластические свойства.

5. Методы контроля качества сварных соединений

В сварных соединениях не допускаются следующие наружные дефекты:

а) трещины всех видов и направлений;

б) свищи и пористость наружной поверхности шва;

в) подрезы, наплывы, прожоги и незаваренные кратеры;

г) смещение и совместный увод кромок свариваемых элементов свыше норм, предусмотренных в ГОСТ Р 52630-2012;

д) несоответствие формы и размеров шва требованиям стандартов, технических условий или чертежей на изделие.

В сварных соединениях не допускаются следующие внутренние дефекты:

а) трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла, в том числе и микротрещины, выявляемые при микроисследовании;

б) непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения (между отдельными валиками или слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

в) свищи;

г) поры в виде сплошной сетки;

д) единичные шлаковые и газовые включения по группе А ГОСТ 7512-69 глубиной свыше 10% от толщины стенки и более 3 мм длиной, более 0,2 S при толщине стенки S до 40 мм;

е) цепочки пор и шлаковых включений по группе Б ГОСТ 7512-69, имеющих суммарную длину дефектов более толщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки (360 мм), а также имеющие отдельные дефекты с размерами превышающими указанные в п. д.

ж) скопление газовых пор и шлаковых включений по группе В ГОСТ 7512-69 в отдельных участках шва свыше 5 шт. на 1 см² площади шва; максимальный линейный размер отдельного дефекта по наибольшей протяженности не должен превосходить 1,5 мм, а сумма их линейных размеров не должна быть более 3 мм; Назначаем следующие виды контроля качества сварных швов: - внешний осмотр;

- металлографические исследования;

- ультразвуковой контроль;

- механические испытания;

- гидростатические испытания;

- стилоскопирование.

5.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре невооруженным глазом или через лупу проверяют наличие трещин, подрезов, свищей, прожогов, непроваров и др. Некоторые из этих дефектов, такие как прожоги, непровары, незаваренные кратеры, свищи являются недопустимыми и подлежат вырубке и повторной заварке. Так же определяют дефекты формы шва, распределение чешуек, характер распределения шлака в усилении шва. Неравномерная чешуйчатость, разная ширина и высота шва указывает на колебания мощности дуги, частые её обрывы и неустойчивость горения. Геометрические размеры швов определяют с помощью шаблонов и линеек. Внешнему осмотру подвергаются все сварные швы.

5.2 Металлографические исследования

Металлографические макро- и микроисследования должны проводиться на образцах, вырезанных из контрольного сварного соединения поперек сварного шва согласно ГОСТ 3242-69.

Контролируемая поверхность образца должна включать сечение шва с зонами термического влияния и прилегающими к ним участками основного металла.

Качество сварного соединения по результатам металлографических исследований должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 52630-2012.

5.3 Ультразвуковой контроль

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) применяется для выявления внутренних дефектов и является проникающим, неразрушающим методом контроля и проводится согласно ГОСТ 14782. Обязательному контролю УЗД подлежат:

- стыковые, угловые и тавровые соединения, доступные для контроля, в объеме от 10% до 100%. Так как данный сосуд относится к первой группе, то УЗД подлежит 100% сварных швов;

- места пересечений и сопряжений сварных соединений;

- перекрываемые укрепляющими кольцами участки сварных швов; УЗД будем осуществлять при помощи дефектоскопа УДГ-14, технические данные которого представлены таблице 24.

Таблица 1 - Техническая характеристика дефектоскопа УДГ-14

Параметр	Величина
Частота ультразвука, излучаемая наклонным искателем, МГц	2,5
Максимальная условная чувствительность по эталону №1 при = 40 и f = 2,5 МГц, мм	50
Мёртвая зона при работе с искателем мм, =40/50	8/3
Максимальная глубина прозвучивания при работе прямым искателем, мм	700
Дополнительные индикаторы	динамик; лампочка
Режимы контроля	от поверхности; по слоям
Источник питания	сеть напряжением 220В
Углы призм искателя	30, 40, 50

5.4 Механические испытания

Механические испытания будем проводить с целью определения следующих параметров: предела прочности; угла загиба; ударной вязкости.

Определение предела прочности осуществляем в соответствии с ГОСТ 6996-66 на прямоугольных образцах, нарезанных из контрольной пластины. Предел прочности определяется при температуре + 20°С. Для этого необходимо два образца типа XIII (рисунок 1) со снятием усиления по ГОСТ 6996-66.

Рисунок 1 - Образец для определения предела прочности

Предел прочности определяется по формуле:

,

где Р - усилие разрушения;

F₀- первоначальная площадь поперечного сечения.

Толщина образца равна толщине основного металла: S =36 мм.

Ширина рабочей части образца b = 25±0,5 мм.

Ширина захватной части образца b₁ =35 мм.

Длина рабочей части образца l =100 мм.

Общая длина образца L =l + 2·h.

Длина захватной части h устанавливается в зависимости от конструкции испытательной машины.

Предел прочности должен быть не менее 500 МПа

На таких плоских образцах не удается получить относительное удлинение, то есть определить пластические свойства сварного соединения из-за неравномерного течения образца по сечению. В связи с этим пластические свойства сварного соединения определяются испытанием на угол загиба плоских образцов (рисунок 2).

Испытания проводят для стыковых соединений. При испытании определяют способность соединения принимать заданный по размеру и форме изгиб. Эта способность характеризуется углом изгиба б (рисунок 8), при котором в растянутой зоне образца образуется первая трещина, развивающаяся в процессе испытания. Если длина трещин, возникающих в процессе испытания в растянутой зоне образца, не превышает 20 % его ширины, но не более 5 мм, то они не являются браковочным признаком. Определяют также место образования трещины или разрушения (по металлу шва, металлу околошовной зоны или основному металлу).

Угол загиба должен быть не менее 100…120°.

Испытания на угол загиба проводим при температуре +20°С. Для этого необходимо два образца типа XXVII по ГОСТ 6996 - 66.

Рисунок 2 - Схема испытания сварного соединения на изгиб



Рисунок 3 - Образец для определения угла загиба

Рисунок 4 - Схема испытания на изгиб

Толщина образца S - 36

Ширина образца b - 30

Общая длина образца L = D + 2,5·S + 80

Длина рабочей части образца l = 0,33·L

Расстояние между опорами K = D + 2,5·S

Ответственной за прочность конструкции является сталь 08Х22Н6Т, которая относится к аустенитно-ферритному классу. Согласно ГОСТ Р 52630-2012 угол загиба в таком случае должен составлять = 60° - 80°. В этом случае пластические свойства металла шва считаются приемлемыми.

Если результаты, полученные по какому-либо виду механических испытаний, неудовлетворительные, то проводятся повторные испытания на удвоенном количестве образцов, результаты которых считаются окончательными.

Для испытания на ударную вязкость необходимо по три образца (рисунок 5) на шов по ГОСТ 6996-66 с V-образным надрезом по оси шва.

Испытание проводим на маятниковом копре. Ударная вязкость в данном случае должна составлять а_н = 35 Дж/см².

Рисунок 5 - Образец для испытания на ударную вязкость

5.5 Гидростатические испытания

При гидроиспытаниях определяем прочность и герметичность сосуда. Гидроиспытаниям подлежат сосуды после их полного изготовления. Давление равно 3±0,15 МПа. Для гидроиспытаний используют воду. Температура воды не должна превышать +40°С. При заполнении сосуда водой из внутреннего объема корпуса должен быть полностью удален воздух. Время выдержки сосуда под испытательным давлением должно быть не более 10 мин.

После выдержки под испытательным давлением, давление снижается до расчетного и производится визуальный осмотр наружной поверхности сосуда и сварных соединений. После испытания вода полностью удаляется.

Результаты гидроиспытаний считаются удовлетворительными, если отсутствуют падение давления по манометру, пропуски испытательной среды, запотевание, пропуски пузырьков, признаки разрывов, остаточные деформации.

5.6 Стилоскопирование сварных соединений

Стилоскопирование свариваемых деталей и сварных швов должно производиться с целью установления соответствия типа использованной стали и сварочных материалов требуемым. В процессе стилоскопирования следует определять в металле шва наличие хрома и молибдена.

Должны контролироваться:

- каждый сварной шов в одной точке через каждые 2 м;

- места исправления каждого сварного шва;

- наплавка не менее чем в одной точке.

При получении неудовлетворительных результатов контроля должно производиться повторное стилоскопирование того же сварного соединения на удвоенном количестве точек.

При неудовлетворительных результатах повторного контроля должен производиться спектральный или химический анализ сварного соединения, результаты которого считаются окончательными.

Таблица 2 - Контроль качества сварных швов

№ шва	Внешний осмотр	Металлографические исследования	Механические испытания	УЗК	Гидростатические испытания	Стилоскопиование
			Предел прочности	Угол загиба	Ударная вязкость
1	+	+	+	+	+	+	+	+
2	+	-	-	-	-	+	+	-
3	+	-	-	-	-	+	-	-
4	+	-	-	-	-	+	+	-
5	+	-	-	-	-	+	-	-

Заключение

В курсовом проекте разработана оптимальная технология изготовления корпуса адсорбера. Данная технология обеспечивает требуемый уровень экономичности при изготовлении заготовок. Выбранные схемы раскроя в процессе заготовительных операций позволяют получить коэффициент отхода листового металла на изделие менее 8 %. Соблюдены нормативные требования, предъявляемые к изготовленным изделиям.

Подобраны необходимое оборудование и приспособления. Сборка корпуса аппарата под сварку осуществляется с помощью специальных установок и приспособлений (винтовых стяжек, упоров, полуструбцин и т.д.).

Сварка продольных и кольцевых стыков обечаек, стыков днищ осуществляется автоматической сваркой под флюсом на специальном оборудовании. Приварка штуцеров осуществляется РДС. Опоры свариваются автоматической сваркой под флюсом и РДС.

Согласно требований ГОСТ Р 52630-2012 назначены методы контроля качества сварных соединений. Подобраны необходимые механические и гидравлические испытания, позволяющие гарантировать требуемую работоспособность и надежность сварной конструкции.

Список использованной литературы

1.Акулов А.И., Гельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением.-М.: Машиностроение, 1977.

2.Виноградов В.С. Технологическая подготовка производства сварных конструкций в машиностроении.-М.: Машиностроение, 1981.

3.Гитлевич А.Д. и др. Альбом механического оборудования сварочного производства.-М.: Высшая школа, 1974.

4.Куркин С.А. Технология изготовления сварных конструкций. Атлас чертежей. М.: Машиностроение, 1962.

5.Куркин С.А. и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас,-М.: Машиностроение, 1989.

6.Оборудование сварочного производства. Каталог в 3-х книгах. Книга 1.-М.: Машиностроение, 1995.

7.Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении.-М.: Машиностроение, 1983.

8.Севбо П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования.-Киев: Наукова думка, 1978.

9.Слоним А.З., Сонин А.Л. Правка листового и сортового металла. Технология и оборудование.-М.: Металлургия, 1981.

10.Расчет режимов дуговой сварки: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. Е. П. Покатаев.- Волгоград: ВолгПИ, 1987.-47с.

Размещено на Allbest.ru