Восстановление задней балки кузова автосамосвала "Haulpak"

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика и назначение восстанавливаемого изделия

2. Условия восстановления платформы

3. Специальная часть

3.1 Выбор материала

3.1.1 Выбор основного материала

3.1.2Выбор вспомогательного материала

3.2 Технология изготовления и замены задней балки

3.2.1 Выбор способа и режима сварки

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

В городе Нерюнгри широко развита угледобывающая и углеперерабатывающая промышленность. Самым крупным предприятием является ОАО ХК “Якутуголь”.

При добыче и транспортировки добываемого угля производство сталкивается с такой проблемой как износ оборудования и различного рода поломок транспорта и разливного оборудования. Именно по этому был построен ремонтно-механический завод “РМЗ”, в котором проводится изготовление различных деталей, ремонт и восстановление оборудования и отдельные его частей.

В данном курсовой работе поставлена задача капитального ремонта кузова автосамосвала "Haulpak" 830Е (№ серии AFE50-K). Произведем подбор стали российского производителя по аналогии завода изготовителя.



1. Характеристика и назначение восстанавливаемого изделия

Условия эксплуатации карьерных самосвалов в Нерюнгри легкими не назовешь. Разброс температуры воздуха в карьере колеблется от -50°C до +30°C, его глубина сегодня достигает 200м, а подъемы - до 6-8 процентов. Расстояния, которые приходится преодолевать груженым самосвалам, тоже не маленькие - плечо транспортировки угля более 10км. Трудится эта техника круглосуточно. В ГУП "Якутуголь" соотношение импортных и отечественных карьерных самосвалов примерно одинаковое. За время их эксплуатации накоплен колоссальный опыт, позволяющий делать некоторые сравнения. Самыми экономичными автомобилями являются Dresser Haulpak 830E, затем идут "вскрышные" 180-200-тонные БелАЗы, потом Komatsu. БелАЗы здесь проигрывают: нормативный пробег углевоза БелАЗ-75199 - в среднем 350 тыс. км, БелАЗ-75215 и БелАЗ-75216 - 400-500 тыс. км, Komatsu HD 1200E - 550-600 тыс. км, а Dresser Haulpak 830E - 800 тыс. км. Техническая характеристика автосамосвала «Haulpak» 830Е показаны в таблице 1. Несмотря на такое явное превосходство импортной техники, в дальнейшем в Нерюнгри планируют закупать в основном белорусские самосвалы грузоподъемностью 220 т и выше, оснащенные дизелями импортного производства. БелАЗы оказываются зачастую лучше приспособлены к тяжелым условиям эксплуатации в Нерюнгри, да и по цене они значительно более привлекательны, чем импортные аналоги. Поскольку автосамосвалы импортного производителя менее приспособлены к работе в суровых условиях нашего города, они более подвержены к различным поломкам, быстрого износа деталей и сильных деформаций кузовов при погрузке угля вскрыши. Их более часто приходится ставить на ремонт. Карьерные самосвалы - предназначены для перевозки кусковых или сыпучих пород из открытых карьеров месторождений полезных ископаемых, для строительства крупных промышленных объектов или гидротехнических сооружений (плотин, дамб) - одним словом, там, где необходимо перевезти максимально большой объем породы на коротком плече. Объем самосвальной платформы карьерных самосвалов в зависимости от объема выполняемых работ варьируется от 20 до 220 м3, а по грузоподъемности - от 30 до 363т.

Таблица 1-Техническая характеристика автосамосвала «Haulpak» 830Е (№ серии AFE50-K)

Наименование показателей	Норма
Завод изготовитель	«Haulpak» (США)
Номинальная масса перевозимого груза, т.	218
Полная масса самосвала, т.	385
Максимальная скорость движения с номинальной массой груза на горизонтальном участке дороги, км/ч.	56,8
Габаритные размеры, длина/ширина/высота(без груза), мм.	13510х7320х6880
Высота по козырьку поднятой платформы, мм.	13410
База, мм.	6360
Наружный радиус поворота по крайней внешней точке, м. не более	28,4 два радиуса
Погрузочная высота по боковому борту платформы, мм.	6710
Уклон, на котором стояночная тормозная система обеспечивает неподвижность самосвала, градус	15
Контрольный расход топлива, л/100 км. Не более	202+10

Основным инструментом автосамосвалов является кузов.

Кузова большегрузных карьерных автосамосвалов (см. рисунок 1) V-образные, ковшового типа, представляют собой сварную конструкцию, состоящую из образованного двумя лонжеронами и поперечинами основания, к которому привариваются передний и боковые борта, сваренные из листового проката, усиленного вертикальными контрфорсами корытообразного сечения и козырек для защиты кабины. Днище кузова представляет собой стальную плиту толщиной 18--25,4 мм. Толщина боковых бортов до 16 мм.

Наиболее вероятными местами разрушения кузовов являются соединения главных лонжеронов с опорами и днищем кузова, а также сами опоры. Часто наблюдаются разрушения соединений днища кузова с бортами, переднего борта и поперечин с контрфорсами. В других местах повреждения возникают из-за ударов кузова ковшом экскаватора или негабаритными кусками породы при погрузке.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Причины и условия разрушения основных узлов кузова автосамосвала. Кузов автосамосвала является сложной сварной конструкцией, которая предназначена для транспортировки горных пород больших масс и приспособлен выдерживать очень большие механические нагрузки при различных температурных режимах, так как работа кузова протекает на открытом воздухе как летом так и зимой в условиях больших температурных перепадов. Но все же как и любая сварная конструкция работающая под нагрузками кузова выходят из строя, что выявляется износами футеровки, образованиями трещин и деформации бортов.

Отказы большегрузных карьерных автосамосвалов можно подразделить на четыре основные группы:

1. по схеме возникновения -- внезапные, постепенные;

2. по причине возникновения -- конструктивные, технологические, износовые;

3. по характеру проявления -- явные и неявные.

Хрупкое разрушение деталей при одновременном действии низких температур и нагрузок, не превышающих допустимые, относятся к релаксационным. Установлено, что одним из главных видов отказов, снижающих работоспособность автосамосвалов, являются отказы металлоконструкций, тяжесть последствия которых - материальные и финансовые затраты достигают 80 % общих затрат на текущие ремонты.

При выполнении автосамосвалом рабочего процесса транспортирования горной массы на его несущие металлоконструкции воздействуют значительные рабочие усилия динамического характера, которые определяются сложным взаимодействием перевозимой горной породы с кузовом автосамосвала, автосамосвала с дорогой, элементов металлоконструкций автосамосвала между собой и с элементами привода, а также инерционными силами, обусловленными условиями движения автосамосвала, ударными нагрузками, возникающими при погрузке экскаватором горной массы в кузов автосамосвала, при разгрузке и при выполнении других технологических операций. Поэтому, процесс нагружения несущих металлоконструкций большегрузных карьерных автосамосвалов нужно рассматривать в общем случае как нестационарный случайный.

Установлено, что наработка на отказ несущих металлоконструкций карьерных автосамосвалов определяется, в основном, величиной напряжений в наиболее нагруженных сечениях конструкций и степенью изменения свойств, применяемого стального проката, вызываемых влиянием горнотехнических и погодно-климатических условий эксплуатации. Усталостные повреждения с последующим хрупким развитием трещин и хрупкое разрушение, обусловленные снижением вязкости (пластичности) стального проката в процессе эксплуатации, являются основными причинами отказов автосамосвалов и составляют, соответственно, 36 % и 40 % от общего их количества. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о преобладании механизма многоциклового разрушения. Испытания образцов стали, вырезанных из работавшей в течение 5 лет металлоконструкции, показали, что предел прочности и предел текучести снизились на 10 %, а ударная вязкость при температуре -60 °С -- на 40 %.

Известно, что при транспортировании карьерными автосамосвалами взорванных скальных пород в металлоконструкциях автосамосвалов возникают переменные напряжения в широком частотном диапазоне -- от десятых долей герца до десятков и сотен герц. У большегрузных карьерных автосамосвалов амплитуда колебаний напряжений с частотой 10--11 Гц является основной и принимается для прочностных расчетов элементов металлоконструкций. Совмещение графиков относительной частоты хрупких разрушений узлов металлоконструкций с кривыми распределения ударной вязкости сталей позволяет более подробно рассмотреть причины хрупких разрушений конструкций (см. рисунок2). В тех случаях, когда разрушение металлоконструкций происходит при высоком уровне гарантированной ударной вязкости стали, то причина разрушения кроется или в несовершенстве конструкции (конструктивные концентраторы напряжений), или несовершенстве технологии изготовления (технологические концентраторы напряжений) и термообработки металла (структурные изменения, карбидизация).

На рисунке 2 приведены характерные места зарождения и развития хрупких трещин в металлоконструкциях большегрузных карьерных автосамосвалов отечественного и зарубежного производства.

Рисунок 2 - Места разрушения лонжеронов и опор кузовов



2. Условия восстановления платформы

При ремонте и восстановлении кузова необходимо укрытое место от неблагоприятных погодных условий, где будут учтены все условия максимально удобные для проведения работ. Для этого необходим цех, оснащенный всем необходимым оборудованием для проведения сварных работ. Обязательно должна быть вентиляция и хорошее освещение.

Ремонт и восстановление задней балки кузова автосамосвала "Haulpak" мы будем проводить в сварочно-заготовительном цеху РМЗ. Преждевременный выход из строя кузова из стали 15ХСНД происходит из-за высокой ее чувствительности к концентраторам напряжений и роста трещин при температурах ниже минус 30 °С, зарождающихся в дефектах структуры металла, угловых швах, а также в ЗТВ (зона термического влияния) сварного шва. Результаты исследования этой стали, проведенные институтом физико-технических проблем Севера, показали, что у нее прочностные и пластические свойства при различных температурах испытаний укладываются в нормы.

Результаты анализа отказов основных узлов кузовов автосамосвалов, работающих в условиях ХК «Якутуголь», показывают, что причинами отказов могут быть:

- нарушение правил технической эксплуатации -- несоблюдение режимов движения;

- перегрузка автосамосвала;

- удары ковша по бортам кузова;

- падение ковша на автосамосвал (при отказах системы динамического торможения механизма подъема) и др.

Наряду с охрупчиванием металла под действием низких отрицательных температур (снижение уровня хладноломкости) весьма важным фактором, влияющим на величину наработки на отказ, является наличие конструкционных, технологических и эксплуатационных концентраторов напряжений. Очевидно, что, наряду с высокими требованиями к ударной вязкости сталей, должно выполняться требование равномерности распределение напряжений по сечению детали, для чего необходимо исключить внешние и внутренние концентраторы напряжений (места резкого изменения сечений, неравномерность сечения сварных швов и неоднородность структуры металла в сварном соединении).

Высоконапряженные металлоконструкции большегрузных карьерных автосамосвалов (грузоподъемность ПО-- 250 т) -- такие как кузов, должны отвечать требованиям высокой трещиностойкости и усталостной прочности, износостойкости и удовлетворительной свариваемости. Только при соблюдении этих требований гарантируется сохранение их работоспособности в рамках назначенного ресурса машин. Кроме этого, материалы, используемые в металлоконструкциях, работающих при низких отрицательных температурах, должны обладать достаточной прочностью и пластичностью в диапазоне рабочих температур, легко обрабатываться и свариваться, в деформированном состоянии не менять своих свойств и быть дешевыми.

Сохранение работоспособности и повышение эффективности эксплуатации автосамосвалов в условиях Севера возможно только при своевременном и качественном их ремонте. Особую важность и сложность в этих условиях приобретает процесс восстановления металлоконструкций из-за больших габаритов и металлоемкости базовых узлов, ремонт которых часто производится при низких отрицательных температурах. Очень важным видом ремонтных работ является сварка конструкций, от качества выполнения которой зависит работоспособность базовых узлов автосамосвалов. Качество ремонтных работ обеспечивается сочетанием требований к основному металлу свариваемых (ремонтируемых) деталей и сварочному материалу, к конструкции сварного соединения и режиму сварки, к термообработке сварного соединения и методам контроля, к квалификации сварщика.

3. Специальная часть

3.1 Выбор материала

При изготовлении и ремонте кузовов автосамосвалом большая ответственность ложится на применяемый материал, поэтому подбор материала ведется особо тщательно в зависимости от места и условий эксплуатации, различного типа нагрузок, температурных режимов, и износ изделия. Сварочные материалы делятся на два вида основные, из которого изготовляют изделия, и вспомогательные они необходимы для изготовления изделия.

3.1.1 Выбор основного материала

Основным материалом для кузова является сталь листового проката различных толщин.

Сталь это сплав железа с углеродом.

По качеству стали обычно подразделяют на обыкновенные, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Основное различие между ними заключается в количестве вредных примесей. По химическому составу стали могут быть углеродистые и легированные:

По содержанию углерода:

- низкоуглеродистые - 0 до 0,25%;

- среднеуглеродистые - 0,25 до 0,46%;

- высокоуглеродистые - 0,46 до 2,14%.

По содержанию легирующих элементов:

- низколегированные - более 2,5%;

- среднелегированная - от 2,5 до 10%;

- высоколегированная - не более 10%.

Возникает вопрос, какую сталь выбрать, для того, чтобы изготовить данную конструкцию и чтобы сталь сохраняла свои свойства при больших перепадах температур, а также при длительном воздействии низких температур. Всем этим требованиям соответствуют более дорогие, легированные стали, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с углеродистыми сталями.

Легированные стали имеют и некоторые недостатки: более дорогие, могут проявлять склонность к отпускной хрупкости. Необходимо также следить за оптимальным содержанием легирующих элементов, иначе легирование может привести к обратному результату. Так, превышение количества карбидообразующих элементов (W, Ti, Nb, Zr и др.) может вызвать охрупчивание стали в связи с выделением на границах зерен большого количества карбидов и др.

Низколегированные стали получили широкое применение благодаря тому, что они, обладая повышенными механическими свойствами, позволяют изготавливать строительные конструкции более легкими, а отсюда и экономичными. Из этих сталей изготавливают ответственные конструкции, такие как: трубопроводы, котлы, сварные конструкции мостов, применяют в строительстве и др.

Для изготовления задней балки кузова автосамосвала "Haulpak" 830Е применяется конструкционная низколегированная сталь 15ХСНД, общие сведения стали марки приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Общие сведения стали марки 15ХСНД

Марка: 15ХСНД	Заменитель: 16Г2АФ, 15ГФ, 14ХГС, 16ГС,
Классификация: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций	Применение: элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450° С

При изготовлении задней балки применяем именно эту марку стали, потому что она имеет высокую пластичность и хорошо свариваются, а также они не образуют холодных и горячих сварочных трещин и менее склонны к старению, хладноломкости и коррозии. Одним из важных механических свойств ударная вязкость см. таблицу 4.

Таблица 3 - Химический состав в % стали марки 15ХСНД

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
0.12 - 0.18	0.4 - 0.7	0.4 - 0.7	0.3 - 0.6	до 0.04	до 0.035	0.6 - 0.9	до 0.008	0.2 - 0.4	до 0.08

Свариваемость металлов и сплавов зависит от многих факторов - химической активности металлов, степени легирования, содержания примесей и структуры. Химический состав и содержание примесей показаны в таблице 3.

По свариваемости стали делятся по следующим признакам:

1. без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки.

2. ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100 - 120? С и последующей термообработке.

3. трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200 - 300? С при сварке, термообработка после сварки - отжиг.

Сталь марки 15ХСНД относится к группе свариваемости - без ограничений, так как эта сталь сваривается любыми способами без применения особых приемов (подогрев, термическая обработка). [2]

Таблица 4

Ударная вязкость, Дж/см2 (ГОСТ 19281 - 73), ГОСТ 19283 - 73

Состояние поставки	Сечение, мм	Температура, ?С
		- 40	- 70
		не менее
		KCV
Сортовой и фасонный прокат	От 5 до 10 От 10 до 20 Св. 20 до 32	39 29 29	34 29 -
Листы и полосы (образцы поперечные)	От 5 до 10 От 10 до 32	KCU
		39 29	29 29

3.1.2 Выбор вспомогательного материала

К вспомогательным материалам относится все материалы, с помощью которых будет производится сборка и ремонт изделия. Это такие материалы как покрытые электроды для ручной дуговой сварки (РДС), угольные электроды для воздушно дуговой резки (РВД), шлифовочные круги, кислород и пропан.

Покрытые электроды. Для ручной дуговой сварки сталей широко применяют плавящиеся металлические электроды в виде стержней длиной до 450 мм из сварочной проволоки с нанесенным на них слоем покрытия, обеспечивающим устойчивое горение дуги, защиту от вредного воздействия воздуха и металлургическую обработку сварочной ванны.

Электроды для ручной дуговой сварки классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, алюминия и т. п.), по виду покрытия, по физико-химическим и механическим свойствам металла шва.

Покрытые металлические электроды для сварки и наплавки сталей по ГОСТ 9466 - 75 систематизируются следующим образом:

по назначению:

- для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа (60 кгс/мм2) - У (условное обозначение);

- для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (60 кгс/мм2) - Л;

- для сварки легированных теплоустойчивых сталей - Т;

- для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - В;

- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами - Н.

по толщине покрытия:

- тонкое - М;

- среднее - С;

- толстое - Д;

- особотолстое - Г;

по качеству изготовления, состоянию поверхности покрытия, сполшности металла шва, содержанию серы и фосфора на группы: 1, 2 и 3;

по видам покрытия:

- кислое - А;

- основное - Б;

- целлюлозное - Ц;

- рутиловое - Р;

- прочее - П;

по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки:

- для всех положений - 1;

- для всех положений, кроме вертикального сверху вниз - 2;

- для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - 3;

- для нижнего и нижнего «в лодочку» - 4;

Тип электродов регламентирован ГОСТ 9467 - 75, ГОСТ 10051 - 75 и ГОСТ 10052 - 75.

При изготовлении и монтаже задней балки автосамосвала мы возьмем покрытые электроды марки УОНИИ - 13/55-4 и УОНИИ - 13/55-5.

Э50А-УОНИИ-13/55-4,0-УД-2

Е-432 (5) - Б 10

- Э - электрод

- 50 - временное сопротивление ?в = 50 кг·с/мм

- Э50А - тип электрода

- УОНИИ - 13/55 - марка электрода по ГОСТу

- 4 - dэ = 4 мм

- У - для сварки углеродистых сталей

- Д - толстое покрытие по обычной пластичности

- 432(5) - условное табличное обозначение химического состава электродного (наплавленного) металла

- Б - основное покрытие

- 1 - положение сварки (для сварки в любом пространственном положении)

- 0 -I(-) постоянный ток обратной полярности

Механические свойства металлов шва, предельное содержание в наплавленном металле серы и фосфора, характеристика электродов общего назначения для сварки сталей, электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей и характеристика расплавления представлены в таблицах 5, 6, 7, 8, 9 [3]

Таблица 5 - Механические свойства металлов шва при дуговой сварке металлическими электродами (ГОСТ 9467 - 57) для конструкционных сталей

Тип электрода	Металл шва и наплавленный	Угол загиба для металла соединения, сваренного электродами диаметрами не менее 3 мм, град С
	Относительное удлинение 5,%	Ударная вязкость, кгс · м/см2
Э50А	20	13	150
Э55	20	12	150

Таблица 6 - Предельное содержание в наплавленном металле серы и фосфора, %

Тип электрода	Сера	Фосфор
	Группа электродов по ГОСТ 9466 - 75
	1	2	3	1	2	3
Э50А	0,035	0,03	0,025	0,04	0,035	0,03
Э55	0,035	0,03	0,025	0,04	0,035	0,03



Таблица 7 - Характеристика электродов общего назначения для сварки сталей

Тип электрода	Марка электрода	Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246 - 70	Ток и полярность	Положение сварки	Коэффициент наплавки, г/(А·ч)	Режим прокалки
						температура, град ?С	время, мин
Углеродистые и низколегированные стали (тип электрода по ГОСТ 9467 - 75)
Э50А	УОНИ - 13/55	Св - 08, Св-08А	Постоянный на электроде (+)	Все положения	9	350	60

Таблица 8 - Электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

Марка Электрода	Диаметр, мм	Сварочный ток, А	Производительность, г/(А·ч)	Режим прокалки	Расход на 1 кг наплавленного металла, кг
УОНИ-13/55	2 2,5 3 4 5	40 -70 50 - 80 60 - 100 110 - 160 140 - 270	9	350? С, 1 ч	1,7

Таблица 9 - Характеристика расплавления

Режим сварки	Производительность г/мин (при токе, А)	Выход наплавленного металла, в %
Диаметр, мм	Ток, A
3,0	70-100	12,0 (85)	93
4,0	130-150	21,0 (140)
5,0	160-200	27,0 (180)

3.2 Технология изготовления и замены задней балки

В курсовой работе поставлена задача, разработать технологический процесс на ремонт и восстановления кузова карьерного автосамосвала "Haulpak". После осмотра кузова дефектологами были выявлены серьезные повреждения различных узлов кузова, такие как: сильный износ футеровки кузова, деформация, трещины на бортах, козырьке и задней балки.

В этом дипломном проекте рассмотрим процесс изготовления и замены задней балки.

На участок УРОООФ и ТО АТА (Участок ремонта обогатительного оборудования обогатительной фабрики ГМУ) поступил кузов, с выше перечисленными повреждениями. Были проведены работы по выявлению дефектов и разрушений, на РМЗ в отделе ОГК были созданы чертежи для ремонта и изготовления изношенных узлов кузова. Затем чертежи были переданы в ОГС, где разработали технологический процесс по изготовлению и замене задней балки.

Технологический процесс изготовления задней балки кузова карьерного автосамосвала "Haulpak" приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Задняя балка кузова самосвала "Haulpak"

1. На сборочную плиту подать краном лист металла из стали марки 15ХСНД толщинами 8мм. 16мм. и 25мм.

2. Производим разметку для изготовления деталей, согласно сборочному чертежу: правый и левый кронштейны (позиция 2,3) - лист 8мм масса 132кг; правой и левой торцевых пластин (позиция 4,5) - лист 16мм масса 64кг; перегородок (позиция 6) - две штуки лист 8мм масса 9,5кг и перегородки (позиция 7) - две штуки лист 8мм масса 7,2кг; крышка задней балки (позиция8) - две штуки лист 8мм масса 5,6кг; стойка средняя (позиция 9) одна лист 25мм масса 45кг.

3. Лист с разметкой для средней стойки (позиция 9) из листа 25мм. Укрепляем с помощью захватов на стропы крана и транспортируем на стол фотокопира, где по шаблону вырезаем нужную деталь, затем тщательно шлифуется до металлического блеска.

4. Остальной размеченный металл подаем с помощью крана на гильотину, где вырубаем по разметке нужные детали.

5. После вырезки, заготовки кронштейна (позиция 2,3) отправляем на листогибочный станок, где по линии разметки гнем под углом 90°. Заготовленные детали подаем на сборочную плиту, где производим сборку задней балки: выставляем на сборочной плите правый кронштейн (позиция 2) к нему прихватываем торцевую пластину (позиция 4) длина прихваток 50мм шаг 200мм. От края правого кронштейна на расстоянии 674±10 устанавливается перегородка (позиция 1) с прихватками 20 шаг 100. Затем на торец правого кронштейна прихватываем крышку (позиция 8) задней балки в соответствии с чертежом прихватки 20 шаг 100. Все прихватки делают с хорошим проваром чтобы они соответствовали качеству сворного шва. После сборки правого кронштейна сбиваем шлак со всех прихваток и зачищаем их с помощью металлических щеток до металлического блеска. После чего провариваем все стыки: стык кронштейна с торцевой пластиной односторонним тавровым швом (Т1) катетом 8мм., шов начинаем накладывать обратноступенчатым способом от центра к краям чтобы снизить напряжение металла,; перегородки провариваем двухсторонним тавровым швом (Т3) с катетам 5мм по незамкнутому контуру; крышку задней балки провариваем угловым швом (У4) по незамкнутому контуру. Левый кронштейн собирается в той же последовательности.

6. Со склада берем подъемную раму (позиция 1) две штуки, и транспортируем краном на сборочную плиту.

7. Стыкуем подъемную раму со средней стойкой (позиция 9) так, чтобы края средней стойки выпирали по краям на 20±1мм., прихватки делаем по 20мм. шагом 100мм., вторую раму стыкуем тем же методом ко второй стороне средней стойки. Сварку начинаем с боковых швов, чтобы раму не выгнуло вверх. Для этого кантуем с помощью крана на бок подъемную раму, чтобы швы можно было варить в нижнем положении, накладывание шва начнем от нижней части к верхней, это уменьшит вероятность отрыва прихваток и отклонение пластины. Провариваем стык тавровым односторонним швом Т-1 катетам 8мм. После наложения швов раму краном кантуют на другой бок и проваривают стыки таким же способом. Когда сварка боковых швов закончена подъемную раму ставят краном дном к верху для сварки оставшихся стыков. Верхние стыки провариваем угловым швом У-6 сплошным швом.

8. К подъемной раме краном подают правый и левый кронштейн. Выставляем в соответствии с чертежом, затем делаем прихватки по контуру по 20мм шагом 100мм. После того, как все надежно прихвачено, заднюю балку кантуем на бок и начинаем варить стык нижней части балки к верхней с заходом на верхний стык на 20мм., затем кантуем краном балку один раз верхним стыком к верху, начинаем шов от бокового шва захватывая на 20-15мм. Шов применяем тавровый Т-6 катетом 8мм., сплошной. После окончания сварки краном кантуем заднюю балку на второй бок, и провариваем стык тавровым швом катетом 15мм сплошным многослойным швом.

9. После окончания сварочных работ необходимо отбить шлак и зачистить швы до металлического блеска при помощи шлифовальной машинки и насадке в виде металлической щетки.

10. Проводим дефектоскопию измерением геометрии шва и внешнем осмотром на отсутствие дефектов таких как подрезы, непровары, поры и т.д. все выявленные дефекты должны быть устранены.

11. После осмотра дефектоскопистами и утверждения что изделие соответствует требованиям чертежа, подходит под стандарты и пригодно к использованию, к задней балке приваривают технологические петли для строповки, петли должны приварены усильным швом так как они долы выдерживать большой вес. После чего ее краном погружают на грузовой автомобиль и перевозят на участок УРОООФ АТА. С кузова автосамосвала срезаем с помощью РВД (резка воздушно дуговая) дефектную заднюю балку. Рез делаем строго по сварным швам таким образом, чтобы не подрезать основной металл платформы, угольный электрод направляем в сторону реза не более чем на 45° чтобы струя воздуха свободно выдувала расплавленный металл.

12. Зачищаем места реза от науглероживающего слоя и остатков шва с помощью шлифовальной машинки.

13. Зацепляем краном за технологические петли заднюю балку и выставляем на грузовой платформе в соответствии с чертежом. Делаем прихватки по всему контору длиной 100мм. шагом 500мм. После чего отбиваем шлак и зачищаем стыки от загрязнений и ржавчины. Срезаем технологические петли при помощи РВД и зачищаем места реза шлифовочной машинкой.

14. Привариваем подъемную раму (позиция 1) обратноступенчатым тавровым швом Т-1 катетом 14мм, от центра к краям по двум сторонам задней балки одновременно четыре сварщика. С одной стороны к подъемной раме прилегают две поперечины, которые привариваем тавровым швом Т-6, с боков накладываем вертикальные швы с переходом на нижнее положение по обеим сторонам поперечин на 20мм., после чего соединяем эти швы сплошным швом. Привариваем кронштейны тавровым Т-1 сплошным многослойным швом катетом 14мм. Торцевую пластину привариваем тавровым швом Т-1 катетом 8мм. непрерывным швом от подъемной рамы к краю балки. Крышки задней балки привариваем также тавровым швом катетом 8мм. сплошным швом.

15. Отбиваем шлак и зачищаем швы для проведения дефектоскопии внешнем осмотром и измерения параметров швов.

Последовательность выполнение операций сварочного процесса расписывают в маршрутной карте схема маршрутной карты показан в схеме 1

Схема 1 - Маршрутная карта

3.2.1 Выбор способа и режима сварки

Для изготовления и замены задней балки применяем ручную дуговой сварку (РДС) покрытыми электродами. РДС один из распространенных способов сварки, является универсальным и простым в применении, даем нам возможность проводить работы в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, при которой обеспечивается устойчивое горение дуги и получение швов заданных размеров, формы и свойств. Параметры режима подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам относят диаметр электрода, силу сварочного тока, его род и полярность, напряжение дуги; к дополнительным -- состав и толщину покрытий, положение шва в пространстве, число проходов.

Диаметр электродов выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве. Примерное соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода d при сварке шва в нижнем положении приведено в таблице 10

Таблица 10 - Соотношение диаметра электрода с толщиной металла

S, мм	1...2	3...5	4...10	12...24	30...60
d, мм	2...3	3...4	4...5	5...6	6 и более

Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы независимо от толщины свариваемого металла выполняют электродами небольшого диаметра (до 4 мм), так как при этом меньше отекание жидкого металла и шлака из сварочной ванны. При сварке многослойных швов для лучшего провара корня шва первый шов сваривают электродом диаметром 3... 4 мм, а последующие -- электродами большего диаметра.

Силу сварочного тока обычно устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электрода. При сварке швов в нижнем положении силу тока подсчитывают, пользуясь эмпирическими формулами

Iсв = К dэ (1)

или

Iсв = (20 + 6 dэ) dэ (2)

Где К -- коэффициент, зависящий от диаметра электрода;

dэ -- диаметр электрода, мм.

Рассмотрим значения К с учетом dэ таблица 11

кузов балка автосамосвал работоспособность



Таблица 11 - Коэффициент зависящий от диаметра электрода

dэ, мм	2	3	4	5	6
К	25...30	30...45	35...50	40...45	45...60

При сварке на вертикальной плоскости силу тока уменьшают на 10...15%, а в потолочном положении - на 15... 20 % по сравнению со значением, выбранным для нижнего положения.

Род тока и полярность устанавливают в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины. При сварке постоянным током обратной полярности на электроде выделяется больше теплоты. Исходя из этого, обратную полярность применяют при сварке тонких деталей для предотвращения прожога и при сварке электродами с основным покрытием.

Ручную сварку можно проводить во всех пространственных положениях шва, однако предпочтительнее сварка в нижнем положении как более удобная и обеспечивающая лучшие условия для достижения высокого качества сварного шва.

В нашем случае при работе со сталью различных толщин от 8мм до 25мм мы возьмем электроды диаметром 4мм и 5мм и по данной выше формуле подберем силу тока: для электродов с диаметром 4 потребуется сила тока примерно от 140А до 200А и для электродов диаметра 5 от 200А до 225А в зависимости от толщины металла [1].



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы была проведена работа по изготовлению и замене задней балки платформы кузова автосамосвала «Houlpak» 830Е.

Проделана работа по расчету и подбору основных и сварочных материалов, режимов сварки, что дает возможность организовать технологический процесс сборки и сварки задней балки, на высоком технологическом уровне в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству данной конструкции и ее эксплуатационным характеристикам.

С целью повышения эксплуатационных характеристик была произведена подборка основного металла низколегированной стали марки 15ХСНД листового проката, которая обладает хорошей свариваемостью и соответствует эксплуатационным требованиям, имеет высокую пластичность, а также она не образует холодных и горячих сварочных трещин и менее склонна к старению и хладноломкости, коррозии.

В соответствии с выбранным металлом подобрали марку электродов наиболее подходящих к данной марки стали для изготовления качественного шва. Проведены расчета наиболее оптимальных параметров режима сварки, для получения качественных сварных соединений, обладающих высокой технологической прочностью сварных швов. Размеры катетов сварных швов выбран исходя из толщины металла использованного для изготовления задней балки.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. акад Б. Е. Патона М., «Машиностроение», 1974. 768 с.

2 Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. /А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко -- М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: илл.

3 ГОСТ 9467-75: Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы.

Размещено на Allbest.ru