Изготовление титанового короба методом сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Описание конструкции изделия

1.2 Характеристика основного металла

1.3 Особенности свариваемости основного металла

1.4 Способ сварки изделия

1.5 Металлургические процессы при сварке

1.6 Методы подготовки кромок перед сваркой

1.6.1 Методы подготовки кромок перед сваркой

1.6.2 Обработка швов после сварки

1.7 Сварочные материалы

1.7.1 Присадочный материал

1.7.2 Неплавящийся электрод

1.7.3 Защитный газ

1.8 Напряжения и деформации при сварке, меры борьбы с ними

1.9 Контроль качества сварного изделия

2. Оборудование, оснастка и приспособление

2.1 Сварочное оборудование

2.1.1 Сварочные станки и установки

2.1.2 Источники питания

2.1.3 Сварочный аппарат

2.2 Механическое оборудование

2.2.1 Оборудование для установки и перемещения сварочного аппарата

2.3 Сборочное сварочное, сборочно-сварочное оборудование

2.4 Транспортное оборудование

3. Расчетная часть

3.1 Расчет и выбор режима сварки

3.2 Расчет силовых элементов приспособления

3.3 Расчет сварных швов на прочность

3.4 Расчет норм расхода сварочных материалов

3.4.1 Расчет нормы расхода присадочной проволоки

3.4.2 Расчет нормы расхода неплавящегося электрода

3.4.3 Расчет нормы расхода защитного газа

3.5 Расчет норм времени на операции

3.5.1 Расчет нормы времени слесарной, сборочной, контрольной операции

3.5.2 Расчет нормы времени сварочной операции

Список используемой литературы

Введение

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений с помощью межатомных или межмолекулярных связей в пограничном слое изделий. Ее преимущества перед другими видами соединений привели к широкому применению в промышленности и на транспорте, обеспечили ведущее место среди технологических процессов обработки металлов.

В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В.Петров (1761-1834гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность её практического применения. В 1888 году русский инженер Н.Г.Славянов (1854-1897гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна. Н.Г.Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции. Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П.Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт и изготовление судов с применением дуговой сварки, а также изготовление металлических конструкций для опасных производственных объектов.

С развитием техники требуется совершенствовать технологию сварки деталей разных толщин из различных материалов, в связи с чем постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров до нескольких метров, изготовленные не только из конструкционных сталей, но и из специальных сплавов на основе цветных и тугоплавких металлов, а также из композиционных материалов.

Существенные изменения произошли в источниках питания для сварки, которые создаются теперь с использованием микропроцессорной техники и инверторных блоков и значительно расширяют технологические возможности процессов сварки. Постоянно растет применение автоматической и механизированной сварки, а также комплексной механизации, охватывающей все виды работ, связанных с изготовлением сварных конструкций.

В 1934-1935гг началось изучение дуги, горящей в защитном газе-аргоне, которым защищается металл шва от вредного влияния азота и кислорода.

В начале второй мировой войны стала применяться сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов: аргоне, гелии и их смесях. Развитию этого способа способствовало то, что научились получать инертные газы высокой чистоты. Это дало возможность сваривать титановые, алюминиевые, магниевые сплавы и другие активные металлы.

Широкое применением в промышленности нашла аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.

Перспективными способами сварки на данном этапе, является электродуговая сварка, электрошлаковая сварка, плазменная сварка, электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и другие.

Постоянно растет применение автоматической в механизированной сварки, также комплексной механизации, роботизация, охватывающей все виды работ, связанных с изготовлением сварных конструкций.

1. Технологическая часть

1.1 Описание конструкции изделия

Титановый короб служит кожухом, предназначен нам для обеспечения сохранности и защиты узлов автоматики. Конструкция короба состоит из 3-х гнутых деталей, выполненных методом штамповки из листа толщиной 1,6мм из титанового сплава ПТ7М.

Рисунок №1- Эскиз короба

1- Крышка ; 2- Стенка левая боковая; 3- Стенка правая боковая

1.2 Характеристика основного металла

Промышленное применение титана началось только в 1948 г. Сейчас производство титана очень прогрессирует. Это объясняется очень ценными свойствами титана: небольшой плотностью, очень высокой удельной прочностью (у_в/г) и коррозионной стойкостью. Основными недостатками титана и его сплавов является активное взаимодейтсвие с газами при повышенных температурах, сильная склонность к водородной хрупкости, невысокие антифрикционные свойства, плохая обрабатываемость, невысокая жесткость конструкции из титановых сплавов из-за низкого значения модуля упругости. Пока широкое применение титана сдерживается также его высокой стоимостью.

Титан- серебристо- белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см³ и температурой плавления 1669 ^оС. При температуре 885^оС титан претерпевает полиморфное превращение Ti_б = Ti_в. Чистый иодидный титан имеет у_в ~ 270 МПа, д ~ 55%, модуль упругости Е= 112000 МПа. С уменьшением чистоты титана прочностные свойства повышаются (у_в= 300…350 МПа); пластичность падает (д ~ 15… 25%).

Титан является химически активным металлом, но на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов, благодаря чему преобретает высокую стойкость в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах (он не стоек в плавиковой, в крепкой серной и в азотной кислотах).

Титан относится к 4 группе периодической системы элементов. Его атомный номер 22. Титан ПТ-7М относится к малолегированным, малопрочным и высокопластичным сплавам. Он легко деформируется не только при высоких температурах, но и при комнатной температуре, что обусловлено небольшим содержанием в нем алюминия. Из Титана марки ПТ7М производится трубная продукция в форме горячепрессованных, горячекатаных и холоднодеформированных труб, листовой прокат. Высокая пластичность сплава позволяет получать из него особо тонкостенные трубы. Химический состав титана ПТ7М приведен на таблице № 1

Механические свойства материала в таблице №2

Таблице №1 Химический состав материала ПТ7М

Сплав	Fe	C	Si	N	Ti	Al	Zr	O	H	Примесей
ПТ7М	До 0.25	До 0.1	До 0.12	До 0.04	93.534-96.2	1.8-2.5	2-3	До 0.15	До 0.006	Прочих 0.3

Таблица №2 Механические свойства материала ПТ7М

Сплав	?в	?T	?5	?	KCU
	МПа	МПа	%	%	кДж/м2
ПТ7М	500-650	450-600	30	40	1000

1.3 Особенности свариваемости основного металла

Основные трудности при сварке титана обусловлены его высокой химической активностью по отношению к газам (кислороду, азоту, водороду) при нагреве и расплавлении.

При комнатной температуре титан взаимодействует с кислородом с образованием поверхностного слоя с большой твердостью- альфинированного слоя. При нагреве до температуры 350 ^OC и выше титан активно поглощает кислород, образуя различные окислы с высокой твердостью, прочностью, и низкой пластичностью. По мере окисления оксидная пленка меняет окраску желто-золотистой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. Эти цвета в околошовной зоне характеризуют качество защиты металла при сварке.

При температуре выше 500 ^OC титан активно взаимодействует с азотом с образованием нитридов, повышающих твердость и прочность металла, но снижающих его пластичность. Перед сваркой следует полностью удалять поверхностный слой титана, насыщенный повышенным количеством кислорода (альфинированный слой) и азота, поскольку при попадании частиц данного слоя в сварной шов металл становится хрупким, появляются холодные трещины.

Водород даже в небольшом количестве значительно ухудшает свойства титана. Он активно поглощается титаном при температуре 200-400^oC. С повышением температуры водород начинает выделяться из титана и сгорает.

При более низких температурах содержание водорода также снижается, однако гидриды титана способствуют образованию пор и замедленному разрушению титана - возникновению холодных трещин спустя длительное время после сварки.

Тщательная защита от насыщения металла газами требуется не только для расплавленного металла, но также для участков твердого металла температурой 400 ^OC и выше. Как правило, это обеспечивается за счет использования инертных защитных газов и флюсов, металлических и флюсовых подкладок, специальных защитных газовых подушек. О надежной защите свидетельсвует блестящая поверхность металла после сварки, о плохой защите - желто-голубая окраска, серые налеты. Хороший результат при сварке титановых сплавов получают при сварке в инертных газах неплавящимся и плавящимся электродом.

1.4 Способ сварки изделия

Для сварки изделия из титанового сплава применяют автоматическую дуговую сварку неплавящимся электродом в среде аргона. Сварку ведут на постоянном токе.

Рисунок № 2 Схема сварки в аргоне с присадочной проволокой

Сущность этого вида сварки заключается в том, что электрическая дуга горит в среде аргона между неплавящимся вольфрамовым электродом и деталью. Сварка ведется с присадочным материалом. Детали соединяются за счет частичного расплавления их торцев и присадочной проволоки и получения общей сварочной ванночки. Аргон марки А или Б защищает расплавленный металл и вольфрамовый электрод от воздуха; таким образом, достигается стабильность горения электрической дуги и мелкокапельный перенос расплавленного металла. Шов получается прочным, гладким и плотным.

1.5 Металлургические процессы при сварке

Процесс электрической сварки плавлением характеризуется химическими реакциями, которые возникают между расплавленным металлом и окружающей его средой. При переносе металла с электрода в сварочную ванну капли и пары электродного металла, нагретые до высоких температур, взаимодействует с газовой атмосферой, окружающим её основным металлом.

При сварке плавлением в сварочном металле протекает физико- химические процессы, обуславливающие работоспособность и эксплуатационную надежность сварных конструкций. Взаимодействие титана с газами вследствие его высокой химической активности в нагретом и расплавленном состоянии приводит к образованию хрупких структур, химических соединений с титаном, холодных трещин в шве и резкому изменению его металличеких свойств.

Насыщенный азотом титан непригоден как конструкционный металл. Содержание азота в смеси аргона более 2% приводит к образованию трещин в шве под действием сварочных напряжений без приложения внешних сил.

Основные металлургические процессы в сварочной ванне - образование растворов (в отдельных случаях химических соединений), взаимная диффузия и очищение ванны от газов.

При сварке в инертных газах металлургические процессы протекают только между элементами, содержащимися в металле сварочной ванны. Кислород и азот воздуха оттесняются инертными газами из зоны сварки.

При сварке титана водород образует химическое соединение- гидрид титана. Гидрид титана существует при температурах не выше 700^ОС. Углерод в титановых сплавах неизбежная примесь. Углерод образует с кислородом нерастворимые соединения - угарный и углекислый газ. Эти газы могут быть источником образования пор в металле шва.

1.6 Методы подготовки кромок перед сваркой. Обработка швов после сварки

1.6.1 Методы подготовки кромок перед сваркой

Подготовка титана и его сплавов к сварке и сборка деталей должны производиться особенно тщательно. Перед сборкой поверхность детали у кромок, в местах наложения швов и околошовной зоне должно быть обработана наждачным кругом (шабером, напильникои и другими) на ширину не менее 20-25 мм от границ разделки кромок. Присадочную проволоку перед сваркой следует очистить от окислов наждачной бумагой и последующей протиркой салфеткой, смоченой в растворителе. Протирка производится до исчезновения следов загрязнения на салфетке. Кромки свариваемых деталей и проволока должны зачищаться так, чтобы был снят насыщенный кислородом альфированный слой. Проволока должна пройти вакуумный отжиг при температуре 900... 1000 ^OС в течение 4 часов.

Очистку металла проводят механическим способом и обезжириванием. Для предотвращения образования пористости шва при сварке в инертных газах необходимо тщательно удалять ржавчину и загрязнения с кромок основного металла и с поверхности сварочной проволоки. Сварочную проволоку диаметром 1,2-- 7 мм обычно поставляют после отжига в вакуумных печах при температуре 900--1000 °С для удаления водорода. Резка металла возможна обычными ножницами и плазменными резаками. Детали собирают под сварку с помощью кондуктора.

1.6.2 Обработка швов после сварки

После сварки швы и прилегающие к ним поверхность необходимо зачистить металлической щеткой или фибровыми дисками.

1.7 Сварочные материалы

1.7.1 Присадочный материал

При сварке короба из материала ПТ7М в качестве присадочного материала необходимо использовать сварочную проволоку, близкую по химическому составу к основному металлу, этому свойству удовлетворяет проволока по ГОСТ 27265-87 марки ПТ7Мсв диаметром 1,6 мм. Сварочная проволока, используемая для сварки короба должна иметь сертификат качества завода изготовителя. Химический состав проволоки приведен на таблице №3.

Таблица №3 Химический состав проволоки ПТ7Мсв

Марка	Ti	Al	V	Mo	Zr	Si	Fe	O2	H2	N	C	У прочих примесей
ПТ7Мсв	Осн	1.8-2.5	-	-	2,0-3,0	0,1	0,15	0,12	0,002	0,03	0,05	0,30

1.7.2 Неплавящийся электрод

Сварку выполняют неплавящимся вольфрамовым электродом. Марка электрода ЭВЛ диаметром 2мм, для избежания блуждающей дуги электрод затачивают под конус. Химический состав электрода приведен на таблице №4.

Таблица №4 Химический состав электрода ЭВЛ

Марка Электрода	Массовая доля, %
	Вольфрам, не менее	Присадки	Примеси, не более
		Окись лантана	Окись иттрия	Двуокись тория	Тантал	Алюминий, железо, никель, кремний, кальций, молибден (сумма)
ЭВЛ	99,95	1,1-1,4	-	-	-	0,05

1.7.3 Защитный газ

При сварке титанового сплава в качестве защитного газа используют аргон. Аргон является инертным газом, он тяжелее воздуха и обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Для сварки применяют аргон в соответствии с ГОСТ 10157-79 высшего сорта. Аргон обеспечивает прекрасную свариваемость, хорошее проплавление и качественный сварной шов. Аргон - широко распространенный защитный газ, применяемый для сварки неплавящимся электродом. Он позволяет получать и сохранять хорошую и устойчивую дугу от начала до конца сварки из-за его низкого ионизационного потенциала. Химический состав аргона приведен в таблицу №5.

Физические свойства аргона таблица №6.

Таблица №5 Химический состав Аргона

Газ	Сорт	Содержание основных компонентов	Температура насыщения К, не более
		Ar не менее	O3 не более	N2 не более	CO2 не более	Содержание водяных паров % не более
Аргон	Высший первый	99,992	0,0007	0,0006	0,0005	0,01	215

Таблица № 6 Физические Свойства аргона

Имя, символ, номер	Аргон (Ar), 18
Атомная масса	39,948 а.е.м (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ne] 3s2 3p6
Радиус атома	? (71)[71]пм

1.8 Напряжения и деформации при сварке, меры борьбы с ними

В результате неравномерного нагрева металла концентрированным источником теплоты в сварной конструкции возникают сварочные напряжения - временные и остаточные. Временные сварочные напряжения действуют только в период сварки при изменении температуры свариваемого металла. Напряжения, сохраняющиеся в металле после окончания сварки и полного остывания конструкции, называют остаточными сварочными напряжениями. Они возникают в результате стесненного термического расширения и стесненной усадки металла при его нагреве и остывании. Это стеснение обусловлено тем, что локально нагретый участок сварки со всех сторон окружен холодным металлом. Дополнительное закрепление свариваемых деталей (в приспоблении, при жестком закреплении) также препятствует нормальному протеканию процессов термического расширения и усадки, и возникают реактивные остаточные напряжения. Для снижения напряжений и деформаций в процесс сварки необходимо выбирать способ сварки с высокой степенью концентрации теплоты, способствующей сужению зоны подвергающейся пластической деформации. Таким способом сварки является автоматическая сварка в аргоне. Также необходимо соблюдать рациональный порядок наложения швов. Действительным методом борьбы является послесварочная термическая обработка. Титановые сплавы обладают низкой теплопроводность, низким коэффициентом линейного расширения, что обеспечивает при сварке незначительную усадку металла шва и как следствие небольшие деформации сварной конструкции.

1.9 Контроль качества сварного изделия

Надежность и долговечность конструкции во многом зависит от качества сварных швов. Контроль качества сварного изделия проводится в три этапа: 1 контроль подготовки кромок и сборки под сварку; 2 контроль процесса сварки; 3 контроль готовых сварных соединений.

1 Контроль сборки под сварку: при контроле проверяют правильность подготовки и зачистки кромок и поверхности, зазор между кромками собранного стыка, смещение кромок на соответствие нормативным документам, контроль проводится визуально и с помощью универсального шаблона сварщика.

2 Контроль процесса сварки заключается в постоянном наблюдении за стабильностью горения дуги и за режимами сварки с помощью контрольно- измерительной аппаратуры.

3 Контроль готового сварного изделия производится внешним осмотром. Внешним осмотром выявляют такие наружные дефекты, как непровары, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, трещины, поверхностные поры.

Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность основного металла на ширине не менее 20мм по обе стороны шва очищают фибровыми дисками. Швы осматривают невооруженным глазом или применяя лупу 6- кратного увеличения ГОСТ 21072 по всей их протяжености и обязательно с двух сторон.

2. Оборудование, оснастка и приспособление

2.1 Сварочное оборудование

2.1.1 Сварочные станки и установки

Для сварки изделия кожуха применяется установка для автоматической сварки состоящей из: 1) рельс для перемещения сварочной головки; 2) головка для сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки; 3) сварочного стол; 4) стойки; 5)механизм подачи проволоки;6) направляющая проволоки 7) пневмосистема. Установка эксплуатируется в закрытом помещении при положительных температурах.

Рисунок 3 Установка для сварки продольных швов

2.1.2 Источники питания

При сварке используют инверторный источник питания OrigoTig^TM Tig 3000i AC/DC, Ta24 AC/DC обеспечивает отличное зажигание и стабильность дуги. С наивысшим качеством можно сваривать все типы материалов любой толщины. Источник питания обеспечивает неоходимый режим для сварки в аргоне.

? Источник разработан для выполнения качественной TIG сварки для различных материалов.

? Функция QWave обеспечивает сварку переменным током с высокой стабильностью дуги и низким уровнем шума.

? Частота переменного тока и сбалансированное уплавление оптимизируют параметры сварочной ванны.

? Импульсная TIG сварка постоянным током обеспечивает контроль величины тепловложения.

? Функция ESAB 2-program. Возможность предварительного программирования, сохранения 2-х программ в памяти и изменения программы во время проведения сварки.

? Легкость эксплуатации. Все параметры представлены в удобной для восприятия форме. MMA сварки. Функции << Горячий старт>> ( Hot start), << Сила дуги>> (Arc force) и переключатель полярности. Источник имеет встроенный осцилятор

Таблица№7 Технические характеристики

OrigoTigTM Tig 3000i AC/DC, Ta24 AC/DC
Питание от сети переменного тока, В/Гц	400 50-60
Плавкий предохранитель, А	20
Максимальный ток при ПВ 35%, TIG, А	300
Максимальный ток при ПВ 60%, TIG, А	240
Максимальный ток при ПВ 100%, TIG, А	200
Баланс переменного тока,%	50-98
Время нарастания тока, с	0-10
Время падения тока, с	0-10
Напряжение холостого хода, В	54-64
Диапазон регулирования постоянного и переменного тока, А	4-300
Диапазон регулирования, А	16-300
Масса, кг	42

Так как ПВ=100% источник может работать на токе 200А неограничено долго. Так как источник удовлетворяет условия I_св<I_ном

То такой источник может использоваться на данном виде работ.

2.1.3 Сварочный аппарат

Автоматическая сварка с подачей присадочной проволоки требует применения головок, снабженных механизмами подачи. Такая головка содержит, как правило, горелку, механизм подачи проволоки с катушкой и направляющий шланг с наконечником. Условием надежной работы такой головки является точное направление проволоки в ванну и постоянство скорости подачи. Для этого служит система корректоров положения наконечника относительно горелки. Ролик прижимает проволоку к свариваемым кромкам. Кроме перечисленных корректоров, аппарат снабжен механизмами для корректировки положения горелки с присадочной проволокой относительно других элементов автомата. Присадочная проволока изолирована от сварочной цепи. Она подается в сварочную ванну в холодном состоянии.

Рисунок 4 Головка для сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки: 1 - горелка, 2 - поперечный корректор, 3 - катушка, 4- вертикальный корректор, 5 - механизм подачи, 6, 7- корректоры присадочной проволоки, 8-направляющий шланг, 9 - наконечник, 10 - прижимной ролик

2.2 Механическое оборудование

2.2.1 Оборудование для установки и перемещения сварочного аппарата

Данная сварочная головка перемещается по рельсу с помощью роликов, управление перемещения осуществляется дистанционно пультом управления.

2.3 Сборочное сварочное, сборочно-сварочное оборудование

Для установки деталей в определенное положение относительно сварочного инструмента в соответствии с чертежом применяют сборочно-сварочные приспособления.

К сборочно-сварочным приспособлениям предъявляется ряд требований:

- удобство в эксплуатации (предполагает доступность к местам установки деталей, зажимным устройствам, местам положения швов прихваток и т.д.)

- обеспечение последовательности сборки и наложении швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;

- обеспечение заданного качества сварного изделия;

- обеспечение сборки всей конструкции с одной установкой;

- обеспечение быстрого отвода тепла от места сварки для уменьшения коробления;

-технологичность деталей и узлов приспособления;

Сборочно-сварочное приспособление должно обеспечить;

- точность сборки;

- доступ к местам сварки и прихваток;

- предохранение всех базовых и установочных поверхностей;

- защиту базовых и установочных приспособлений;

- возможность сварки в нижнем положении;

- снижение сварочных деформаций в свариваемом узле;

- надежное закрепление свариваемого изделия.

Кондуктор состоит из основания, нижней стойки, поворотной консоли, прижимной балки. На прижимной балке установлены винтовые прижимы клавишного типа. Перед сваркой консоль поворачивается, на нее надевается короб, затем консоль подводят под прижимную балку и закрепляют ее конец на кронштейне. Сварочный аппарат, перемещаясь по направляющим, заваривает продольный шов короба.

2.4 Транспортное оборудование

Для транспортировки данной конструкции применяю транспортное оборудование кран-балку. На сегодняшний день кран- балка является наиболее распространенным грузоподъемным средством для перегрузочных, подъемно-транспортных, монтажных и ремонтных работ. В качестве грузоподъемного механизма на кран-балка устанавливается таль электрическая (тельфер) или электрическая лебедка установленная на специальную крановую тележку. Вид крана изображен на рисунке 5. Технические характеристики указаны таблице №8

металлургический сварка присадочный электрод

Рисунок 5 Кран балка опорная

Таблица№8 Техническая характеристика

Кран балка опорная
Г/П/ длина пролета	6м
1,0 т.	142730

3. Расчетная часть

3.1 Расчет и выбор режима сварки

К режимам сварочного процесса при автоматической аргонодуговой сварке неплавящимся электродом с присадочной проволокой относятся параметры: Сварочный ток, напряжение дуги, диаметр электрода, диаметр проволоки, скорость сварки, расход газа.

Диаметр проволоки- выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и положения в пространстве. С уменьшением диаметр проволоки при прочих равных условиях повышается устойчивость горения дуги, увеличивается глубина проплавления и коэффициент наплавки, уменьшается разбрызгивание жидкого металла. С увеличением диаметра проволоки должна быть увеличена сила тока.

Сварочный ток- с увеличением сварочного тока повышается глубина проплавления, это приводит к увеличению доли основного металла в шве. Ширина шва сначала несколько увеличивается а затем уменьшается. Сварочный ток устанавливают в зависимости от диаметра электрода от толщины свариваемого металла.

Напряжение дуги- с увеличением напряжения дуги глубина проплавления уменьшается а ширина шва увеличивается. Чрезмерное увеличение напряжения дуги сопровождается повышенным разбрызгиванием жидкого металла, ухудшением газовой защиты и образованием пор в наплавленном металле.

Скорость сварки- с увеличением скорости сварки уменьшаются все геометрические размеры шва. Скорость устанавливают в зависимости от толщины свариваемого металла и с учетом обеспечения хорошего формирования шва. Сварку металла большой толщины лучше выполнять более узкими валиками на большей скорости. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из зоны защиты и окислиться на воздухе. Малая скорость сварки приводит к чрезмерному увеличению сварочной ванны.

Расход защитного газа - зависит в основном от выбранного диаметра электродной проволоки и тепловой мощности дуги или от силы тока. Скорость сварки, конфигурация изделия и наличие движения воздуха в цехе, ветра, сквозняков также должны быть учтены при выборе расхода. Выбранные режимы сварки указаны в таблице №9.

Таблица №9 Выбранные режимы сварки

Толщина металла	Диаметр проволоки	Диаметр электрода	Сварочный ток	Напряжение дуги	Скорость сварки	Расход защитного газа
1,6	1,5	2	80-120	11-13	35-40	Подача аргона через горелку 13-18 л/мин, с обратной стороны щва 2-2,5 л/мин.

3.2 Расчет силовых элементов приспособления

Эскиз силового элемента

Рисунок 6 Прижим клавишного типа

Проверка приспособления на прочность

Усилия зажатия Р_заж, Н/м, приходящее на 1м шва должнобыть в определенных интервалах.

P_min < P_заж < P_mak'

Где P_min - минимальное значение усилия зажатия, Н/м

P_mak - максимальное значение усилия зажатия, Н/м

344531,25 < 448275,84< 956603,71 Н/м

Максимальное усилие зажатие находится из условия отсутствия смятия на контактируемых поверхностях определяется по формуле:

P_mak = (n*A*[у]_см)/ I

Где n- число прижимов с одной стороны шва

А- площадь контактирования прижима с изделием, м²

[у]_см - допускаемое напряжение смятия для данного металла, МПа

I- длина шва, м

P_mak = 1*676*10⁶*900*10⁶/ 0,635= 956603,71Н/м

[у]_см = 2 *у_т

у_т - предел текучести данного металла, МПа

у_т = 450 МПа

[у]_см = 2 *450=900

Минимальное усилие зажатия находится из условия предотвращения поперечных деформаций при сварке и определяется по формуле:

P_min= м* q_эф/ s*V_св

Где м- коэфициент поперечной деформации

q_эф - эфективная мощность сварочного источника тепла, ВА

s - толщина свариваемого металла, м

V_св - скорость сварки, м

0,35*6*300/1,6*25*10³=344531,25

q_эф= U_д*I_св*з_и

Где U_Д- напряжение дуги, В

I_св- Сила сварочного тока, А

з- коэфициент полезного действия источника

q_эф= 90*140*0,5=6300 ВА

Усилие зажатия на 1м шва определяется по формуле:

Р_заж= n*P₁/i₁

Где n- число прижимов;

P₁- усилие, создаваемое одним прижимом с учетом кинематики механизма, давления воздуха, масла и т.д. , Н;

P_заж=1*62068,96/0.25=448275,84

Определение усилия зажатия винтовым прижимом усилие зажатия винтовым прижимом определяется по формуле:

P₁= F*i₁/ [0,5 D_cp* tg (б+ц) + 1/2 м*D]

Где F - усилие, прикладываемое к рукоятке винта, F=150 H

i₁ - длина рукоятки, м

D_cp - средний радиус резьбы, м

б - угол наклона винтовой линии на торце винта б=2^о- 4^о

ц - приведенный угол трения, ^о

м - коэффициент трения скольжения на торце винта, м=0,1

D - Диаметр контакта между винтом и пятой, м

P₁=150*0,25/0,5*0,1*tg*8,25= 62068,86

3.3 Проверочный расчет сварных швов на прочность

Сварные швы не несут нагрузки, расчета на прочность не требуют.

3.4 Расчет норм расхода сварочных материалов.

3.4.1 Расчет нормы расхода присадочной проволоки

Расчет норм расхода сварочной проволоки. Норма расхода H_n, кг, определяется по формуле:

H_n= G_n* I_ш

Где G_n - удельная норма расхода на 1м шва, кг/м

I_ш - длина сварочного шва, м

H_n = 0,00184*6,4= 0,012= 120гр

На два шва 240гр

G_n= K_p *m

Где К_р - коэфициент расхода, учитывающий неизбежные потери

m - расчетная норма наплавленного металла кг/м

G_n=1,02* 0,0018=0,00184кг

m= с* A_ш

Где с- плотность металла, кг/м³

А_ш - площадь поперечного сечения наплавленного металла, м²

m= 4,5* 0,0004= 0,0018 гр/дм

3.4.2 Расчет нормы расхода неплавящегося электрода

Норма расхода Н_э, кг, неплавящегося электрода определяется по формуле:

Н_э=G_э*I_ш

Где G_э - удельная норма расхода электрода, кг

G_э=3,9гр

Н_э=3,9*0,635=2,47гр

3.4.3 Расчет нормы расхода защитного газа

Норма расхода H_r, дм³, защитного газа на сварное изделие определяется по формуле:

H_r=q_r*I_ш+q_доп

Где q_r - удельная норма расхода газа на 1м шва, дм³

q_доп- дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции, дм³

H_r=34,71*0,635*4=26,04 дм³

q_r= q*T_o

Где q- оптимальный расход защитного газа по ротаметру, дм³/мин;

T_o- основное время сварки на 1м шва, мин

q=20,3

q_r=20,3*1,71=34,71

Основное время при сварке неплавящимся электродом определяется по формуле:

Т_о=60/V_св

Где V_св- скорость сварки м/ч

V_св=35

T_o=60/35=1,71

Дополнительный расход газа

q_доп- 4дм³

3.5 Расчет норм времени на операции

3.5.1 Расчет нормы слесарной, сборочной, контрольной операций

Норма времени H_в, мин на операции в среднесерийном производстве рассчитывается по формуле:

H_в=УТ_оп[1+(б_обс+б_отл+б_пз)/100%]K₁*K₂

Где УТ_оп - сумма оперативного времени на выполнение приемов и комплексов слесарных работ, б_обс- время обслуживания рабочего места, б_отл- время на отдых и личные надобности, б_пз- подготовительно- заключительное время, K₁- коэффициент, учитывающий число деталей партии, К₂- коэффициент, учитывающий условия выполнения работ

H_в=1,48*[1+(21+9+17)/100]*1*1=2,18

3.5.2 Расчет нормы времени сварочной операции

Расчет нормы времени Н_в, мин сварочной операции производится по формуле:

Н_в= Т_ш+T_пз/n

Где Т_ш - норма штучного времени, мин

Т_пз - подготовительно- заключительное время, мин

n- количество изделий партий, шт

Т_пз=0.68мин

Н_в= 2,25+0,68/1=2,93

Т_ш= [(T_o+T_вш)К*I+Т_ви]*К_1-n

Где Т_о - основное время сварки, мин

Т_вш- вспомогательное время, связанное со сваркой шва, мин

I-длина шва, м

Т_ви- вспомогательное время, связанное с изделием

К_1-n- поправочные коэфициенты

Т_ш=[(1,71+0,40)*1*0,635+0,4]*1,03=2,25 мин

Список используемой литературы

1 Смурова Р.И. Методической пособие по выполнению курсового проекта.- Омск 2001

2 Конищев Б.П. Сварочные материалы для дуговой сварки том 1.- Москва 1989

3 Конищев Б.П. Сварочные материалы для дуговой сварки том 2.- Москва 1990

4 Юрьев В.П. Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники- М,: Энергия, 1972.

5 Мозберг Р.К. Материаловедение- Москва, 1991.

6 П. С. Долматов Оборудование для электрической сварки плавлением- Омск,: Омавиат, 2007.

7 Балабух Л.И., Алфутов Н.А., Усюкин В.И. Строительная механика ракет- Москва, 1988.

8 Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку детали и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного производства- Москва, Машиностроение, 1982

9 Гитлевич А.Д., Этингер Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства.- Москва,: Высшая школа,1971

10 Г.А. Николаев Сварка в машиностроении- Москва,: Машиностроение, 1978

11 Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на дуговую сварку в среде защитных газов.- Москва,: Экономика, 1989

12 Г.Г. Чернышев Сварочное дело. Сварка и резка металлов- Москва, 2002

Размещено на Allbest.ru