Содержание
Введение…………………………………………………………………..…….5
1. Описание и назначение конструкции, условия ее работы, ТУ на изготовление изделия, требования к сварным соединениям…………..………7
2. Материал свариваемого изделия……………………………………………..10
3. Свариваемость основного металла изделия…………………………………11
4. Оценка технологичности конструкции…………………………………...…13
5. Описание и анализ существующего технологического процесса, его недостатки……………………..…………………………………………………18
6. Описание заготовительных операций…………………………………….....20
7. Обоснование выбора вида сварки……………………………………………24
8. Выбор сварочных материалов………………………………………………..25
9. Расчет режимов сварки……………………………………………………….28
10. Выбор источников сварочного тока………………………………………..48
11. Сварочные автоматы и полуавтоматы, сварочные установки, роботы и вспомогательное сварочное оборудование………………………………….…51
12. Механизация процесса производства….…………………………………...53
13. Сборочные и сборочно-сварочные приспособления………………….…..53
14. Технологический процесс сборки и сварки …………………….…………54
15. Сварочные напряжения и деформации и меры борьбы с ними…………..56
16. Выбор и обоснование методов контроля качества сварной конструкции и исправления дефектов…………………………………………..……………….58
Список использованной литературы…...………………………………………61
Введение
Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Сварка - технологический процесс, как и обработка металлов резанием, литье, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили её широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, турбин, котлов, реакторов, мостов и других металлических конструкций. Перспективы сварки как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развитию ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники.
В современном производстве сварка получила большое развитие и является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Достоинства сварных соединений обеспечили их широкое применение в изделиях разного назначения. Использование сварки при создании конструкций позволяет экономить материалы и время. При этом открываются возможности механизации и автоматизации производства, создаются предпосылки для повышения производительности и улучшаются условия труда работающих.
Преимущество сварных конструкций в настоящее время не вызывает сомнений. Соединения, получаемые сваркой, характеризуются высокими механическими свойствами, небольшим расходом металла, низкой трудоемкостью и невысокой себестоимостью, что обеспечивает их высокую технологичность. Применение сварки даёт не только экономию металла (на 20-25% по сравнению с клёпкой и до 50% по сравнению с литьём), времени и рабочей смены, уменьшение расходов на оборудование цехов по изготовлению металлоконструкций, улучшение условий труда, но и позволяет решить ряд сложных технических задач по созданию новых конструкций.
Предметом исследования в данной дипломной работе является проектирование технологического процесса изготовления балки поперечной. Целью дипломной работы является усовершенствование заводского технологического процесса, обеспечивающего технологичность изготовления балки поперечной при снижении экономических затрат.
Задачами данной дипломной работы являются:
- изучение конструкции балки поперечной и технологии ее изготовления;
- усовершенствование технологического процесса производства балки поперечной;
- подбор сварочных материалов и оборудования;
- выполнить расчет количества рабочих мест, площадей сборочно-сварочного участка и складов.
1. Конструкция сварочного узла, его назначение и условия работы. Технические условия на сборку, сварку.
Балка поперечная применяется при изготовлении автогрейдеров «ДЗ-98» и испытывает динамические, статические и вибрационные нагрузки.
Балка поперечная состоит листа опорного поз.1, опор поз.3 (3шт.), поз.4 пальцев шаровых (3шт.), поз.5 листа бокового, поз.6 верхних листов (2шт.), из косынок поз.9 и поз.10 (3шт.), планок поз.12 (2шт.), поз.13 и бонок поз.15.
Для изготовления балки поперечной применяются качественная низкоуглеродистая, низколегированная сталь 15ХСНД выпускаемая по ГОСТ19281-89 и сталь20Х ГОСТ 4543-71.
Рисунок 1-Устройство балки поперечной
Технические условия на материал
Все исходные материалы, предназначенные для изготовления сварных конструкций должны иметь сертификаты, при их отсутствии документации, подтверждающие соответствие качества требованиям стандартов или техническим условиям. Материалы, применяемые при изготовлении металлических конструкций должны удовлетворять требованиям ГОСТ или ТУ и должны выбираться с учётом условий эксплуатаций среды, в которой будет работать изделие. На поверхности листов не допускаются пузыри, трещины, раковины и они должны иметь равномерную толщину.
В качестве защитной среды применяются как инертные, так и активные газы, а также их смеси. Применяемый для изделия газ должен соответствовать ГОСТ или ТУ. Сварочная электродная проволока выбирается в соответствии с химическим составом основного металла и должна обеспечивать меньшую склонность металла шва к трещинам. Проволока должна быть сухой и не иметь на поверхности загрязнений. Сварочная проволока должна содержать минимальное количество серы и углерода. Для сварки применяется сварочная проволока марки СВ-08Г2С, СВ-12ГС ГОСТ2246-70.
Технические условия на сборку и сварку
Сварные соединения должны соответствовать требованиям рабочих чертежей, технических условий на изделие и требованиям ГОСТ. Швы, не
оговоренные соответствующим стандартам, должны быть изображены на чертеже с указаниями размеров сварного соединения и сварного шва согласно ГОСТ 2.312-72.
Правка деталей должна производиться, как правило до сборки под сварку. Необходимость механической обработки кромок деталей должна быть указана в чертеже или технической документации. Детали поступающие, на сборку под сварку не должны иметь заусенцев и острых кромок.
Кромки и поверхность детали в местах расположения сварных швов на ширину не менее 20 мм должны быть очищены от ржавчины, влаги, масел, окалины и других загрязнений непосредственно перед сборкой под сварку. Зачистку поверхностей под сварку разрешается производить любыми способами, обеспечивающими требуемое качество. Детали с трещинами и надрывами к сборке под сварку не допускаются.
Заполнение увеличенных зазоров пучками проволоки, огарками электродов запрещается. Детали следует прихватить только в местах расположения сварных швов. Размеры и количество прихваток должны быть указанными в карте технологического процесса и выбираются в пределах (10-50 мм), расстояние между прихватками (100-500 мм). По окончанию работ прихватки должны быть зачищены от шлака.
При транспортировке и кантовке собранных под сварку металлоконструкций должны быть приняты меры, обеспечивающие сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.
При выполнении сварных работ не допускается отступление от указанной в карте технологического процесса последовательности сварных операций, отклонения режимов сварки от заданных в технологическом процессе, зажигание дуги при ручной и полуавтоматической сварке на основном металле вне границ шва и вывод кратера на основной металл.
При многослойной электродуговой сварке поверхность наплавленного слоя до наложения последующего должна быть зачищена от шлака и брызг. Обнаруженные дефекты устранить. Отклонение геометрических размеров сварных швов должны соответствовать требованиям действующих государственных стандартов на швы сварных соединений.
В процессе сварки швы должны контролироваться в соответствии с последовательностью сварки согласно технологическому процессу, а также отдельные швы и слои в многослойном шве и режимы сварки. Контроль сварных швов осуществляется визуально-измерительным контролем.
Швы должны иметь геометрические размеры, которые указаны на чертеже, в ГОСТ. Иметь равномерную чешуйчатость, ширину шва, плавный переход от
металла шва к основному металлу. В швах сварных соединений не допускаются кучно расположенные поры. Допускаются единичные поры, но не более четырёх на 100 мм шва при расстоянии между порами не менее 10 мм. Количество пор и включений диаметром не более 0.2 мм не регламентируются. В швах сварных соединений допускаются без исправления участки с подрезами глубиной до 10% от толщины свариваемого металла, но не более 0,5 мм. При сварке деталей разной толщины глубина подреза определяется в процентах от толщины той детали, со стороны которой он имеется. Цвета побежалости на лицевой и обратной стороне сварного шва браковочным признаком не являются. Трещины и не провары всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавление и около шовной зоне, а также прожоги, не допускаются и подлежат исправлению, если сварное соединение не является окончательным браком.
2. Материал свариваемого изделия.
Для изготовления «Балки поперечной» применяется низкоуглеродистая, низколегированная, качественная сталь 15ХСНД выпускаемая по ГОСТ 19282-89. Сталь 15ХСНД применяется для изготовления элементов сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450°C.
Химический состав и механические свойства приведены в таблицах
Таблица 1-Химический состав в процентах
| Содержание химических элементов, % |
|||||||||
| С |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Ni |
Cu |
As |
N |
| до 0,12 |
0,4-0,7 |
0,4-0,7 |
0,035 |
0,4 |
0,6 |
до 0,3 |
0,2 |
0,08 |
0,008 |
Таблица 2-Механические свойства стали 15ХСНД ГОСТ 19282-89.
| Марка стали |
Предел текучести , МПа |
Предел прочности , МПа |
Относительное Удлинение , % |
Относительное сужение ,% |
Ударная вязкость KCU, Дж/см2 |
| 15ХСНД |
345 |
490 |
21 |
63 |
30 |
Также применяется качественная низкоуглеродистая, низколегированная сталь 20Х выпускаемая по ГОСТ 4543-71. Сталь 20Х применяется для изготовления сварных металлоконструкций, различных деталей: втулок, шестерен, обоймы, поршневых пальцев и т.д. к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450°C.
Химический состав и механические свойства приведены в таблицах
Таблица 3-Химический состав в процентах сталь 20Х ГОСТ 4543-71.
| Содержание химических элементов, % |
|||||||||
| С |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Ni |
Cu |
As |
N |
| до 0,2 |
0,5-0,8 |
0,17-0,37 |
0,035 |
0,035 |
0,7-1 |
до 0,3 |
0,3 |
- |
0,008 |
Таблица 4-Механические свойства сталь 20Х ГОСТ 4543-71.
| Марка стали |
Предел текучести , МПа |
Предел прочности , МПа |
Относительное Удлинение , % |
Относительное сужение ,% |
Ударная вязкость KCU, Дж/см2 |
| 20Х |
635 |
780 |
11 |
59 |
59 |
3. Свариваемость металла балки поперечной
Для оценки свариваемости стали 15ХСНД определяется эквивалентное содержание углерода без учета толщина металла по формуле
Cэ = C + × (Mn + Cr) + × Ni + × Mo (1)
Cэ = 0,12 + × (0,4 + 0,6) + × 0,3 = 0,24 %
Тогда полный эквивалент углерода с учётом толщина металла определяется по формуле
Cэ = Cэ × (1 + 0.005 × S) (2)
где S – толщина металла; мм
Cэ = 0,24 × (1 + 0,005 × 20) = 0,26 %
Так как Cэ ≤ 0,35, то сталь не склонна к холодным трещинам, сваривается хорошо и не нужен предварительный подогрев.
Для оценки свариваемости стали 20Х определяется эквивалентное содержание углерода без учёта толщина металла по формуле (1)
Cэ = 0,2 + × (0,5 + 0,7) + × 0,008 = 0,33 %
Тогда полный эквивалент углерода с учётом толщины металла определяется по формуле (2)
Cэ = 0,33 × (1 + 0,005 × 10) = 0.34 %
Так как Cэ ≤ 0,35, то сталь не склонна к холодным трещинам, сваривается хорошо и не нужен предварительный подогрев. Введение легирующих элементов в состав сталей придаёт следующие свойства: хром увеличивает коррозионную стойкость, никель повышает прочность и коррозионную стойкость стали, кремний повышает прочность, медь увеличивает коррозионную стойкость и прочность стали, а также пластичность. Легирующие элементы в данной стали не оказывают влияние на её свариваемость, так как их содержание незначительно.
Критериями при определении диапазона режимов выполнения сварочных работ и температур предварительного подогрева служат допустимые максимальная и минимальная скорости охлаждения металла околошовной зоны. Максимально допустимые скорости охлаждения принимаются таким образом, чтобы предотвратить образование холодных трещин в металле околошовной зоны. Сварку сталей необходимо выполнять более короткой дугой с меньшим значением погонной энергии для предупреждения выгорания легирующих элементов, строго соблюдать последовательность выполнения швов, чтобы избежать возникновение напряжений и деформаций.
4. Описание технологичности конструкции
Балка поперечная представляет собой сварную конструкцию размерами 1450х500х180 мм. Состоит из листа опорного (поз.1) и приваренных к нему пластин разной толщины.
Для изготовления балки поперечной применяются 2 материала: сталь 15ХСНД и сталь 20Х.
Такие металлы обычно имеют ограниченное содержание углерода (C), никеля (Ni), кремния (Si), серы (S) и фосфора (P), поэтому при соблюдении режимов сварки и правильном применении присадочных материалов горячие трещины отсутствуют.
При изготовлении необходимо выдерживать некоторые установочные размеры, что усложняет процесс сборочно-сварочных работ. Однако, применение необходимого технологического оснащения значительно упрощает процесс сборки.
Разность толщин деталей незначительная, следовательно отсутствует жестких требований к квалификации сварщика, для проведения сварочных работ.
Критериями при определении диапазона режимов выполнения сварочных работ и температур предварительного подогрева служат допустимые максимальная и минимальная скорости охлаждения металла околошовной зоны. Максимально допустимые скорости охлаждения принимаются таким образом, чтобы предотвратить образование холодных трещин в металле околошовной зоны. Сварку сталей необходимо выполнять более короткой дугой с меньшим значением погонной энергии для предупреждения выгорания легирующих элементов, строго соблюдать последовательность выполнения швов, чтобы избежать возникновение напряжений и деформаций.
Для оценки материалоемкости необходимо провести расчет коэффициента использования материала по формуле:
КИМ=mи/mm*100%, (3)
Где mи – масса нашего изделия, а mm – масса введенного материала.
Для изготовления деталей позиции 1 и позиции 13 будем использовать листы 20 мм х 1500мм х 3000мм, сталь 20Х ГОСТ 19903-2015 «Прокат листовой горячекатаный. Сортамент». Карта раскроя листа 20мм х 1500мм х 3000мм, сталь 20Х представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Карта раскроя листа 20мм х1500мм х 3000мм.
Рассчитаем массу листа
mл=Sл х 156,6
где Sл – площадь, введенного в раскрой листа
156,6 кг – масса 1м2 листа толщиной 20мм.
mл=4,5 х 156,6=704,7 кг.
Рассчитаем массу деталей толщиной 20мм после раскроя
mд = Sд х 156,6
где Sд – площадь, деталей толщиной 20 мм после раскроя
mд = 3,9 х 156,6=610,7 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 610/704,7*100=86,6 %
Для изготовления деталей позиций 5 и 6 будем использовать листы 20мм х1500мм х 3000мм сталь 20Х, ГОСТ 19903–2015. Карта раскроя листа 20мм х1500мм х 3000мм представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Карта раскроя листа 20мм х1500мм х 3000мм.
Рассчитаем массу листа
mл=Sл х 156,6
где Sл – площадь, введенного в раскрой листа
156,6 кг – масса 1м2 листа толщиной 20мм.
mл=4,5 х 156,6=704,7 кг.
Рассчитаем массу деталей толщиной 20 мм после раскроя
mд = Sд х 156,6
где Sд – площадь, деталей толщиной 8 мм после раскроя
mд = 3,8 х 156,6=595,1 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 595,1/704,7*100=84,5 %
Для изготовления деталей позиций 9, 10, 12 будем использовать листы 15мм х 1100мм х 2100мм сталь 20Х, ГОСТ 19903–2015. Карта раскроя листа 15мм х 1100мм х 2100мм представлена на рисунке 4.
Рисунок 4. Карта раскроя листа 15мм х 1100мм х 2100мм.
Рассчитаем массу листа
mл=Sл х 117,5
где Sл – площадь, введенного в раскрой листа
117,5 кг – масса 1м2 листа толщиной 15мм.
mл=2,3 х 117,5=270,3 кг.
Рассчитаем массу деталей толщиной 15 мм после раскроя
mд = Sд х 117,5
где Sд – площадь, деталей толщиной 15 мм после раскроя
mд = 1,8 х 117,5=211,5 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 211,5/270,3*100=78 %
Для изготовления деталей позиции 15 будем использовать пруток ø58мм х 2000мм сталь 20Х ГОСТ 2590-2006. Добавить Раскроечный лист
Согласно ГОСТ 2590-2006 масса прутка mп=41,2 кг
Рассчитаем массу деталей ø 55мм
mд = Vд х 7830
где Vд – объем деталей
mд = 0,003 х 7830=20,2 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 20,2/41,2*100=49 %
Для изготовления деталей позиции 3 будем использовать пруток ø130мм х 2000мм сталь 15ХСНД ГОСТ 2590-2006.
Согласно ГОСТ 2590-2006 масса прутка mп=204,8 кг
Рассчитаем массу деталей ø 126 мм
mд = Vд х 7830
где Vд – объем деталей
mд = 0,011 х 7830=87 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 87/204,8*100=42,5 %
Для изготовления деталей позиции 4 будем использовать пруток ø100мм х 2000мм сталь 15ХСНД ГОСТ 2590-2006.
Согласно ГОСТ 2590-2006 масса прутка mп=123,3 кг
Рассчитаем массу деталей ø 96 мм
mд = Vд х 7830
где Vд – объем деталей
mд = 0,009 х 7830=68,9 кг.
Рассчитаем КИМ
КИМ=mи/mm*100% = 68,9/123,3*100=56 %
Рассчитаем КИМ для всего нашего изделия
КИМ=mи/mm*100%=1593,4 /2049*100%=77,76%
Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод, что наше изделие является технологичным.
.
5. Описание и анализ существующего технологического процесса, его недостатки
Сборочно-сварочный процесс изготовления балки поперечной производится на сборочно-сварочной плите (рисунок 5). Устанавливают лист опорный поз. 1 на плиту. Собирают лист опорный поз. 1 с бонками поз. 15 (6шт.). Кантуют узел на 180 градусов в порядке сборки. Далее приваривают бонки поз. 15 (6шт.) к листу опорному поз. 1. Кантуют узел на 180 градусов в порядке сварки. Затем узел снимают и убирают на место складирования.
Рисунок 5 – Плита сборочно-сварочная
Устанавливают опоры поз. 3 (3 шт.) на плиту и собирают с пальцами шаровыми поз. 4 (3 шт.) по отверстиям. Прихватывают пальцы шаровые поз. 4 (3 шт.) к опорам поз. 3 (3 шт.). Затем приваривают пальцы шаровые поз. 4 (3 шт.). Выставляют лист опорный поз. 1 в сборе с бонками поз. 15 (6 шт.). Фиксируют струбцинами (2шт.) и прихватывают сваркой. Выставляют лист верхний поз. 6 на лист опорный поз. 1 согласно эскизу и выдерживают размер 33±2 мм базируясь за отверстия в бонках поз. 15. Выставляют сверху лист верхний поз. 6 (второй) предварительно установив с двух сторон вовнутрь шаблоны 2 шт. выдерживают размер 12±2 мм. Прихватывают листы верхние поз. 6 (2 шт.) между собой, прихватывают лист верхний поз. 6 к листу опорному поз. 1. Выставляют на лист опорный поз. 1 лист боковой поз. 5 согласно эскизу, перпендикулярно выравнивают по торцам. Подрезают при необходимости торцы. Прихватывают лист боковой поз. 5 к листу опорному поз. 1 и листу верхнему поз. 6 (2шт). Выставляют согласно эскизу косынки поз. 9 (1 шт.) и 10 (3 шт.) до сопряжения с листом опорным поз. 1 и листами поз. 5 и 6. Выдерживают размеры 75±4, 50±4 мм. Прихватывают косынки поз.9 (3шт.) и 10 к сопрягаемым деталям. Выставляют на лист верхний поз. 6 планку поз.13 согласно эскизу и выдерживают размер 12±2, 300±5 мм. Прихватывают планку поз.13 к листу верхнему поз. 6. Приваривают к листу опорному поз. 1 лист боковой поз. 5 и лист верхний поз.6 швом №2. Приваривают лист верхний поз. 6 (второй) к листу боковому поз. 5 швом №2. Приваривают листы верхние поз. 6 (2 шт.) между собой швом №4. Приваривают косынки поз. 9 и 10 к листу верхнему поз. 6 швом №3. Приваривают косынки поз. 9 (2 шт.) и 10 к листу опорному поз. 1 и листу боковому поз.5 швом №3. Приваривают планку поз. 13 к листу верхнему поз. 6 швом №3. Узел кантуют для удобства на 90 градусов 4 раза. Выставляют на собранный узел шаровые пальцы поз. 4 (3шт.) в сборе с опорами поз. 3 (3 шт.) согласно эскизу. Поджимают с помощью фиксаторов к листу поз. 6 выдерживают размер 1250±5 и 80±3. Прихватывают пальцы поз. 4 (3 шт.) к листу поз. 6. Отводят фиксаторы (3шт.). Приваривают пальцы поз. 4 (1шт.) к листу поз. 6. Далее выставляют планки поз. 12 (2шт.) к торцам балки. Затем прихватывают планки поз. 12 (2 шт.) к торцам балки. Заваривают ¼ шва №4. Затем балку кантуют на 90 градусов. Заваривают второй участок шва №4. Далее приваривают третий участок шва №4. Далее кантуют балку на 90 градусов. Заваривают четвертый участок шва №4. Проваривают швы №2 по линии сопряжения опор поз. 3 (3 шт.) с листами поз. 5 и швы №5 (15±3) по линии сопряжения опоры поз. 3 (2 шт.) с листом поз. 5. Швы № 6 (10±3, 10±3) по линии сопряжения опоры поз. 3 с листом верхним поз. 6. Зачищают узел от сварных брызг. Передают узел на склад готовых деталей.
Прихватка и сварка выполняется механизированным способом в среде двуокиси углерода, проволокой Св-08Г2С диаметром 1.6 мм ГОСТ 2246-70. Для питания сварочной дуги и подачи проволоки используют полуавтомат ПДГО-510 и выпрямитель ВДУ506.
Применение двуокиси углерода сопровождается крупнокапельным переносом электродного металла, интенсивным разбрызгиванием и зачастую неблагоприятным формированием швов, что приводит к большим непроизводительным потерям электродной проволоки и высокой трудоемкости работ по зачистке изделия от брызг и доводке швов.
Применение сварочного полуавтомата ПДГО510 и выпрямителя ВДУ506 тоже влечет за собой ряд причин, такие как: нестабильность процессов сварки, высокое электропотребление, большая занимаемая производственная площадь, низкий процент производительности.
Также к недостаткам можно отнести выполнение сварочно-сборочных операций без применения специализированной оснастки для позиционирования деталей узла при сварке, что влечет за собой трудности при выдерживании размеров чертежа.
6. Описание заготовительных операций
Перед процессом сборки и сварки любого сварного изделия необходимо провести ряд мероприятий по подготовке узлов и деталей к сварке. К таким мероприятиям относятся: приемка, резка, очистка, правка, гибка, обработка кромок под сварку.
Для изготовления балки поперечной требуется сначала произвести резку заготовок и изготовление деталей.
При подготовке детали к сварке применяют гидроабразивную резку металла. Особенностью гидроабразивной резки является воздействие на обрабатываемый материал водой с абразивными частицами. Скорость струи увеличивается с увеличением давления в сосуде, где она находится. Когда открывается отверстие диаметром 1 мм, вода движется через него со скоростью, превышающей скорость звука в 2 — 3 раза. Добавление в жидкость абразива увеличивает разрушающую силу воды.
С помощью гидроабразивной резки водой можно разрезать любые материалы. В некоторых случаях этот метод является единственным эффективным способом разрезать материал. К самым прочным материалам, которые можно резать таким способом, относятся такие: керамогранит, камень, металл, стекло и др.
Гидроабразивную резку заготовок из листового материала производят на установке гидроабразивного раскроя с ЧПУ Hydro-Jet 3020. Технические характеристики установки приведены в таблице 5
Таблица 5 – технологические характеристики установки Hydro-Jet 3020
| Параметр |
Значение |
| зона резания |
3000x2000 мм |
| технологический ход, ось Z |
250 мм |
| допустимая нагрузка стола |
600 кг/м² |
| макс. скорость подачи |
16 м/мин |
| Tочность |
|
| точность позиционирования |
(auf 500 mm) ± 0,1 / (across 20") ± 0,004" |
| Cистема высокого давления ECOTRON 40.37 |
|
| мощность двигателя гл. привода |
37 кВт |
| производительность (макс.) |
3,8 л/мин |
| макс. доп. рабочее давление |
4000 бар |
| макс. давление при длительной нагрузке |
3800 бар |
| число подач |
35 об/мин |
| объем ёмкости для масла |
130 л |
| подача воды |
0,5 дюйм |
| необходимая сила тока |
125 А |
| Размеры и масса станка |
|
| габариты |
4360x3250x4000 мм |
| масса без воды |
2950 кг |
Рисунок 5 – установка Hydro-Jet 3020.
Резка и обработка деталей балки поперечной из круглого проката производится на токарно-винторезном станке DMTG CDS6250B.
Технические характеристики токарно-винторезного станка прмведены в таблице 6.
Таблица 6 – Технические характеристики токрно-винторезного станка DMTG CDS6250B
| Характеристика |
Значение |
| Электропитание |
|
| Мощность двигателя шпинделя |
7,5 кВт 380 В ~50 Гц (опция: 11 кВт) |
| Станочные данные |
|
| Диаметр обработки над станиной |
500 мм |
| Диаметр обработки над суппортом |
290 мм |
| Диаметр обработки в выемке станины |
760 мм |
| Длина выемки станины |
280 мм |
| Межцентровое расстояние |
1000 мм |
| Ширина станины |
394 мм |
| Максимальный вес обрабатываемой заготовки |
300 кг |
| Шпиндель |
|
| Число оборотов шпинделя |
26-2000 об/мин |
| Количество скоростей шпинделя |
16 |
| Крутящий момент шпинделя |
2370 Нм |
| Габаритные размеры |
|
| ДхШхВ |
2930х1230х1295 |
| Масса DMTG CDS6250B/1000 станка |
2170 кг |
Рисунок 6 – токарно-винторезный станок DMTG CDS6250B
Разметка заготовок при гидроабразивной резке и токарных операциях не требуется. Резка заготовок на установке для гидроабразивного раскроя производится по программе. А при токарных операциях контроль размеров производится по линейкам токарно-винторезного станка.
При производстве заготовок на установке гидроабразивного раскроя могут образовываться неровности реза (гребенка). Поэтому производят процесс зачистки. Зачистка кромок деталей производится с помощью шлифовальной машины.
7. Обоснование выбора способа сварки.
Новым уровнем в улучшении сварочных процессов стало применение газовых смесей на основе аргона поэтому, для сварки и прихватки балки поперечной применяется механизированная сварка в смеси аргона (85%) и углекислого газа (15%). Механизированной (полуавтоматической) дуговой сваркой называется дуговая сварка, при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла или относительное перемещение дуги и изделия выполняется с помощью механизмов. При механизированной сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения, порошковая и самозащитная порошковая проволока. В случае применения проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки для защиты сварочной дуги и наплавленного металла применяются защитные газы. Защитный газ, обтекая зону дуги, защищает её от окружающей среды. При отсутствии специальных защитных мер химический состав и механические свойства наплавленного металла резко ухудшаются. Теплотой дуги расплавляется основной и присадочный металл. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. Технология сварки в защитной среде с применением сварочных газовых смесей значительно повышает качество работ и эффективность производства сварочных работ. Механизированная сварка в защитных газах является более высокопроизводительным процессом по сравнению с РДС за счёт большей плотности тока в электроде. Меньше расход сварочных материалов, меньше потери электродного металла за счёт уменьшения разбрызгивания и отсутствий огарков, возможность сварки в любом пространственном положении. Преимущества сварки в защитном газе: хорошая защита зоны сварки от воздействия кислорода и азота; хорошее механические качества сварного шва; высокая производительность, достигающая при ручной сварке 50…60 м/ч, а при механизированной 200 м/ч; отсутствие необходимости применять флюс и последующей очистки шва от шлаков; возможность наблюдения за процессом формирования сварного шва; малая зона термического влияния; возможность полной автоматизации сварки.
8. Выбор сварочных материалов.
Для выполнения прихваток и сварки при изготовлении сварочного узла балки поперечной применяется сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1.6 мм ГОСТ 2246-76. Применение этой проволоки обусловлено тем, что она предназначена для низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Данная проволока обеспечивает механический состав, механические свойства металла шва аналогичные основному металлу. При сварке в углекислом газе, газ оттесняет от сварочной ванны окружающий воздух и защищает расплавленный металл только от азотирования. В области высокой температуры дуги двуокись углерода разлагается на углерод и атомарный кислород. При сварке в углекислом газе на участке повышенной температуры металл активно окисляется по формуле
Fe + O ↔ FeO ↓
Fe + CO2 ↔ FeO + CO ↑ (3)
Si + 2O ↔ SiO2 ↓
C + O ↔ CO ↑
На участке пониженных температур металл активно раскисляется по формуле
2FeO + Si ↔ 2Fe + SiO2
FeO + Mn → Fe + MnO ↓ (4)
FeO + C ↔ Fe + CO ↑
Непрерывный уход активных раскислителей марганца и кремния в процессе сварки и кристаллизации в атмосферу и шлак приводит к заметному уменьшению их в металле шва. Поэтому при сварке в углекислом газе низкоуглеродистой стали проволокой Св-08 из-за протекания реакции окисления углерода в кристаллизационной части ванны шва получаются пористыми. Для уменьшения выгорания марганца и кремния и получения швов с высокими прочностными и пластическими свойствами следует использовать сварочную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния. При применении проволоки Св-08Г2С происходит подавление реакции раскисления за счёт углерода, поэтому шов получается с меньшим содержание пор.
Химический состав проволоки приведён в таблице 5
Таблица 5-Химический состав в процентах
| Содержание химических элементов, % |
|||||||
| Марка проволоки |
Углерод С |
Марганец Mn |
Хром Cr |
Никель Ni |
Кремний Si |
Фосфор P |
Сера S |
| Св-08 |
0,5-0,11 |
0,35-0,60 |
0,15 |
0,3 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
| Св-08Г2С |
0,5-0,11 |
1,8-2,1 |
0,2 |
0,25 |
0,7-0,095 |
0,03 |
0,025 |
Для защиты сварочной ванны применяется аргонно-углекислотная смесь К-15 выпускается по ГОСТ ТУ 2114-004-00204760-99.
Данная смесь имеет следующий состав, аргон 85% и диоксид углерода 15%. Смесь К-15 применяется для сварки углеродистых, конструктивных и некоторых легированных сталей. Аргон газообразный высшего сорта (99,993%); CO2 — двуокись углерода газообразная высшего сорта (99,8%). Аргон — наиболее распространенный в воздухе инертный газ. В 1 м3 содержится примерно 0,09 см3 ксенона, 1,1 см3 криптона, 5,2 см3 гелия, 18,2 см3 неона, 9000 см3 аргона. Являясь тяжелее воздуха, аргоновая струя надежно защищает металл во время сварки. Получение и промышленное производство этого газа происходит как выделение сопутствующего газа при добыче азота и кислорода из атмосферного воздуха. Наиболее простой метод — это глубокое охлаждение и ректификация с последующей доочисткой от примесей.
Углекислый газ в нормальных условия представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. При повышении давления и низкой температуре, углекислый газ переходит в жидкое и твёрдое состояние. Под давлением 528 кПа и температуре -56 градусов Цельсия углекислота может находиться во всех трёх состояниях. Масса одного литра жидкой углекислоты при температуре +20 градусов Цельсия равна 0,77 кг, а при температуре -11 градусов Цельсия жидкая углекислота становиться тяжелее воды. При испарении одного килограмма жидкой углекислоты образуется 509 литров газа. В промышленном масштабе углекислоту получают в специальных установках путем извлечения её из дымовых газов, образующихся при сжигании топлива, из газов брожения в спиртовой промышленности и газов, получающихся при обжиге известняка.
При сравнении эффективности данной комбинации с аналогичными показателями сварки на чистых газах обнаруживается, что этот сварочный состав обеспечивает струйный перенос вещества электрода. Кроме того, швы на готовом изделии в отличие от сваривания на чистой углекислоте, получаются более ровными и пластичными. При работе с указанной смесью газов заметно снижается возможность образования пор.
Сварочная газовая смесь поставляется: в стальных баллонах под давлением 150 кгс/ ; в моноблоках БМКБ — под давлением 200 кгс/ . Баллоны окрашены в черный цвет и имеют белую надпись «смесь Ar-CO2».
Преимущества сварочной смеси в баллонах, основу которой составляет аргон, очевидны:
• производительность сварки за единицу времени гораздо больше, в сравнении с традиционной сваркой;
• потери электродного металла на разбрызгивание снижаются до 80%;
• качество сварного шва приводит к снижению пористости металла и уменьшению неметаллических включений
• количество прилипания брызг в районе сварного шва снижается, вследствие чего уменьшается трудоемкость их удаления;
• увеличивается глубина провара шва, что приводит к большей прочности конструкций;
• повышается стабильность процесса сварки;
• повышение плотности и пластичности металла шва;
• улучшаются условия труда;
• сохраняется здоровье сварщика;
• общая экономия средств составляет не меньше 15 – 20%.
Одним из важных факторов почему многие предприятия не используют в своем производстве газовые смеси является разница в цене между баллоном углекислоты и баллоном аргона. Однако, как показывает опыт, использование газа при производстве как правило несет очень маленький процент в общем объеме себестоимости но позволяет существенно увеличить скорость производственного цикла, а также качество выпускаемой продукции.
9. Выбор режимов сварки.
Площадь сечения наплавленного металла для первого прохода расчитывается по формуле (3)
FП=(6÷8)dЭ (3)
Площадь сечения наплавленного металла для последующих проходов расчитывается по формуле (4)
FП=(8÷12)dЭ (4)
№1 6 швов Т1-УП-D5 ГОСТ14771-76
Эскиз подготовленных кромок и сварного шва приведён на рисунке 2
Рисунок 2 - Эскиз подготовленных кромок и сварного шва Т1-УП-D5 ГОСТ14771-76
где S,S1 – толщина металла, мм;
k – катет шва, мм.
Эскиз площади сечения наплавленного металла приведён на рисунке 3
Рисунок 3 - Эскиз площади сечения наплавленного металла при сварке
где q – высота шва, мм;
e – ширина шва, мм;
A1,A2 – площадь сечения геометрической фигуры, мм2.
Площадь сечения наплавленного металла определяется по формуле
A = A1 + A2 (5)
Площадь фигуры A1 определяется по формуле
A1 = (6)
A1 = = 12,5 (мм)2
Площадь фигуры A2 определяется по формуле
A2 = 0,75 × e × q (7)
Ширина шва определяется по формуле
e = (8)
e = = 7 (мм)
Высота шва определяется по формуле
q = 30% × k, не менее (9)
q = 0,3 × 5 = 1,5 (мм)
A2 = 0,75 ×7×1,5 = 7,8 (мм)2
A = 12,5+7,8 = 20,3 (мм)2
Сварка выполняется за один проход, т. к. площадь сечения первого прохода приблизительно равна расчетной площади сечения шва А.
A = Aшв1 (10)
Aшв1 = 20,3 (мм)2
Сила сварочного тока определяется по формуле
Iсв = (200-300) × dпр (11)
где dпр – диаметр электродной проволоки, мм;
200-300 – коэффициент. Принимаем коэффициент равный 200.
Iсв = 200 × 1,6 = 320 (A)
Напряжение на дуге выбирается в пределах
Uд = (25-30) В [5]
Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле
Vпп = (13)
где αр – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/Ач;
m – масса одного метра электродной проволоки, г.
Коэффициент расплавления электродной проволоки определяется по формуле
αр = 7,4 + 0,075 × Iсв / dпр (14)
αр = 7,4 + 0,075 × 320 / 1,6 = 22,4 (г/Ач)
Масса одного метра электродной проволоки определяется по формуле
m = (15)
где p – плотность металла, г/см3.
m = = 15,8 (г)
Vпп = = 453,6 (м/ч)
Ориентировочная скорость сварки определяется по формуле
Vсв = Vпп × (16)
где Апр – площадь сечения электродной проволоки, мм2.
Площадь сечения электродной проволоки определяется по формуле
Aпр = (17)
Aпр = = 2 (мм)2
Vсв = 453,6 × = 44,6 (м/ч)
Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку приведён на рисунке
где kпр – катет прихватки, мм.
Рисунок 4 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку
Площадь сечения наплавленного металла при прихватке определяется по формуле
Aприх = (18)
Aприх = = 8 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично сварки:
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость при прихватке определяется по формуле
Vприх = Vпп × (19)
Vприх = 453,6 × = 113,4 м/ч
На шве длинной 176 мм (6шт) принимаем две прихватки длинной по 10 мм, Nпр1=2.
Общее количество прихваток определяется по формуле
Nобщ = 6Nпр1 (20)
где Nпр1 – количество прихваток на одном шве.
Nобщ = 6 × 2 = 12 (шт.)
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lпробщ = Nобщ × Lприх (21)
где Lприх – длинна одной прихватки, мм.
Lпробщ = 12 × 10 = 120 (мм)
№2 12 швов Т1-УП-D10 ГОСТ14771-76
Эскиз подготовленных кромок и сварного шва приведён на рисунке
Рисунок 5-Эскиз подготовленных кромок и сварного шва Т1-УП-D10 ГОСТ14771-76
Эскиз площади сечения наплавленного металла приведён на рисунке
Рисунок 6-Эскиз площади наплавленного металла при сварке
Площадь фигуры A1 определяется по формуле (6)
A1 = = 50 (мм)2
Площадь фигуры A2 определяется по формуле (7)
Ширина шва определяется по формуле (8)
e = = 14,14 (мм)
Высота шва определяется по формуле (9)
q = 0,3 × 10 = 3 (мм)
A2 = 0,75 × 14,14 × 3 = 31,8 (мм)2
Площадь сечения наплавленного металла определяется по формуле (5)
A = 50 + 31,8 = 81,8 (мм)2
Сварка выполняется за два прохода
Сечение наплавленного металла за один проход определяется по формуле
Aшв = + 5 (22)
где – количество проходов
Aшв = + 5 = 46 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично шву №1.
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость сварки определяется по формуле (16)
Vсв = 453,6 × = 19 (м/ч)
Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку приведён на рисунке
Рисунок 7 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку
Площадь сечения наплавленного металла на прихватку определяется по формуле (18)
Aприх = = 12,5 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично сварке.
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость при прихватке определяется по формуле (19)
Vприх = 453,6 × = 72,5 (м/ч)
На швах длинной 375 мм (3шт) принимаем 3 прихватки по 10 мм Nпр1=3, на швах 298,3 мм (6шт) принимаем 3 прихватки по 10 мм Nпр2=6, а на шве 1400 мм (2шт.).
Количество прихваток определяется по формуле
Nпр3 = (23)
где Lшв – длинна шва, (мм);
Lприх – длинна прихватки, (мм);
a – расстояние между прихватками, (мм).
Nпр3 = = 6 (шт.)
Общее количество прихваток определяется по формуле
Nобщ = 3 +3 +2 (24)
где – количество прихваток на одном шве.
Nобщ
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lприхобщ = 6Nпр1 × Lприх1 + 3Nпр2 × Lприх2+ 3Nпр3 × Lприх3 (25)
где Lприх1,2,3 – длина прихваток на швах разной длины, мм
Lприхобщ = = 570 (мм)
№3 5 швов Т3-УП-D6 ГОСТ14771-76
Эскиз подготовленных кромок и сварного шва приведён на рисунке
Рисунок 8 - Эскиз подготовленных кромок и сварного шва Т3-УП-D6 ГОСТ14771-76
Эскиз площади сечения наплавленного металла приведён на рисунке
Рисунок 9-Площади сечения наплавленного металла
Площадь фигуры A1 определяется по формуле (6)
A1 = = 18 (мм)2
Ширина шва определяется по формуле (8)
e = = 8,48 (мм)
Высота шва определяется по формуле (9)
q = 0,3 × 6 = 1,8 (мм)
Площадь сечения фигуры A2 определяется по формуле (7)
A2 = 0,75 × 8,48 × 1,8 = 11,44 (мм)2
Площадь сечения наплавленного металла определяется по формуле (5)
A = 18 + 11,44 = 29,44 (мм)2
Сварка выполняется за один проход
Aшв = Aшв1= 29,44 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично шва №1
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость сварки определяется по формуле (16)
Vсв = 453,6 × = 30,3 (м/ч)
Эскиз площади наплавленного металла на прихватку приведён на рисунке
Рисунок 10 – Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку
Площадь сечения наплавленного металла при прихватке определяется по формуле (18)
Aприх = = 8 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично сварке.
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость при прихватке определяется по формуле (19)
Vприх = 453,6 × = 113,4 (м/ч)
На швах длинной 190 (2шт) и 185 (2шт) принимаем две прихватки по 10 м =2, =2, на шве длинной 395 (1шт) принимаем три прихватки по 10 мм,
Общее количество прихваток определяется по формуле
Nобщ = 2 +2 + (26)
Nобщ = 2 × 2 + 2 × 2 + 1× 3 = 11 (шт.)
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lприхобщ = 4N1 × Lприх1 + 4N2 × Lприх2+ 6N3 × Lприх3 (27)
где N1, N2 ,N3 – кол-во прихваток на шве
Lприх1 – длина одной прихватки
Lприхобщ = 4 × 10 + 4 × 10 + 3 × 10=110 (мм)
№4 3 шва У4-УП-D6 ГОСТ14771-76
Эскиз подготовленных кромок приведён на рисунке
Рисунок 11 - Эскиз подготовленных кромок и сварного шва У4-УП-D6 ГОСТ14771-76
Эскиз площади сечения наплавленного металла приведён на рисунке
Рисунок 12 - Эскиз площади сечения наплавленного металла
Площадь сечения наплавленного металла, ток, напряжение, скорость подачи проволоки и ориентировочная скорость сварки аналогично шву №3
Aшв = 29,44 (мм)2, Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. Vсв = 30,3 (м/ч) [3]
Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку приведён на рисунке
Рисунок 13 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку
Площадь сечения наплавленного металла при прихватке определяется по формуле (18)
Aприх = = 8 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично сварке.
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость при прихватке определяется по формуле (19)
Vприх = 453,6 × = 113,4 (м/ч)
На шве длинной 500 мм который выполняется по замкнутому контуру принимаем 4 прихватки по 10 мм и рационально распределим их по всей длине шва
Количество прихваток на шве длинной 1400 мм определим по формуле (22)
Nприх = = 6 (шт.)
Общее количество прихваток определяется по формуле
Nобщ = 2 + (28)
где – количество прихваток на швах разной длины.
Nобщ = 2 × 4 + 1 × 6=14 (шт.)
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lприхобщ = N1×Lпр1+ N2×Lпр2 (29)
где N1 – кол-во прихваток на шве длинной 500 (мм)
N2 - кол-во прихваток на шве длинной 1400 (мм)
Lпр1 – длинна прихватки для шва длинной 500 (мм)
Lпр2 - длинна прихватки для шва длинной 1400 (мм)
Lприхобщ = 8 × 10 + 6 × 20 = 200 (мм)
№5 2 шва нестандартный
Эскиз подготовки кромок и сварного шва приведён на рисунке
Рисунок 14 - Эскиз подготовленных кромок и сварного шва
Эскиз площади сечения наплавленного металла на сварку приведён на рисунке
Рисунок 15 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на сварку
Площадь фигуры A1 определяется по формуле (6)
A1 = = 50 (мм)2
Площадь фигуры A2 определяется по формуле (7)
A2 = 0,75 × 15 × 2 = 22,5 (мм)2
Площадь сечения наплавленного металла определяется по формуле (5)
A = 50 + 22,5 = 72,5 (мм)2
Сварка выполняется за два прохода
Сечение наплавленного металла за один проход определяется по формуле (22)
Aшв = + 5 = 41,25 (мм)2
Ток, напряжение и скорость подачи электродной проволоки аналогично шву №1
Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч. [3]
Ориентировочная скорость сварки определяется по формуле (16)
Vсв = 453,6 × = 22 (м/ч)
Эскиз площади наплавленного металла при прихвате приведён на рисунке
Рисунок 16 - Эскиз площади сечения наплавленного металла при прихвате
Площадь сечения прихватки, ток, напряжение, скорость подачи проволоки и ориентировочная скорость подачи электродной проволоки аналогично шву №2
Aприх=12,5 , Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч.
На швах длинной 125 принимаем две прихватки по 10 мм,
Общее количество прихваток определяется по формуле
Nобщ = 2 (30)
где – количество прихваток на одном шве.
Nобщ = 2 2 = 4 (шт)
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lприхобщ =4Nпр1 (31)
где Nпр1– кол-во прихваток на шве
Lприхобщ = 4 × 10= 40 (мм)
№6 1 шов нестандартный
Эскиз подготовленных кромок и сварного шва приведён на рисунке
Рисунок 17 - Эскиз подготовленных кромок и сварного шва
Эскиз площади сечения наплавленного металла на сварку приведён на рисунке
Рисунок 18 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на сварку
Площади сечения наплавленного металла на сварку, ток, напряжение, скорость подачи проволоки и ориентировочная скорость сварки аналогично шву №2
A =81.8 (мм)2, Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч, Vсв = 19 (м/ч) [3]
Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку приведён на рисунке
Рисунок 19 - Эскиз площади сечения наплавленного металла на прихватку
Площадь сечения наплавленного металла на прихватку, ток, напряжение, скорость подачи электродной проволоки и ориентировочная скорость прихватки аналогично шва №2
Aприх=12,5 , Icв = 320А, U = 25÷30 В, Vп.п= 453,6 м/ч, Vприх=72,5 м/ч.
На шве длинной 122,5 мм принимаем две прихватки по 10 мм =2
Общее количество прихваток определяется по формуле (30)
Nобщ =
где – количество прихваток на одном шве.
Nобщ = = 2 (шт)
Общая длинна прихваток определяется по формуле
Lприхобщ =2N1 (32)
где N1– кол-во прихваток на шве
Lприхобщ = 2 × 10= 20 (мм)
10. Выбор источника сварочного тока.
Основным элементом любой сварочной установки является источник сварочного напряжения или источник питания.
Одной из основных характеристик сварочного процесса является статическая вольтамперная характеристика (ВАХ) сварочной дуги, отражающая связь между напряжением и силой тока сварочной дуги. Вследствие особенностей ионизации атомов металла в столбе дуги характеристика самой дуги состоит из трех участков – падающего, статического и возрастающего. Статическая вольтамперная характеристика сварочной дуги показана на рисунке 18.
Рисунок 18. Статическая вольтамперная характеристика дуги.
При сварке методом MIG/MAG дуга горит на стабильном участке вольтамперной характеристики, поэтому источник питания для такого метода сварки должен иметь жесткую или пологопадающую вольтамперную характеристику.
Сварочные трансформаторы.
Одной из особенностей сварочной дуги переменного тока является периодическое изменение тока и напряжения источника питания из-за перерывов в горении дуги при переходе кривой тока через нулевые значения (дуга гаснет). Внешне это проявляется резким звуком горящей дуги и повышенным разбрызгиванием жидкого металла. Все
сварочные трансформаторы являются трансформаторами напряжения. Вольтамперные характеристики трансформаторов являются крутопадающими.
Сварочные выпрямители.
Сварочными выпрямителями называются источники питания, в которых постоянный ток получается путем выпрямления переменного тока промышленной
частоты с использованием полупроводниковых вентилей. Сварка на постоянном
токе обеспечивает получение сварного соединения более высокого качества по сравнению со сваркой на переменном токе. Из-за отсутствия нулевых значений тока повышается стабильность горения дуги, увеличивается глубина проплавления, снижается разбрызгивание, улучшается защита дуги, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва, снижается количество дефектов шва, а пониженное разбрызгивание улучшает использование присадочного материала и упрощает операции зачистки сварного соединения от шлака и застывших брызг металла. Все это привело к тому, что для сварки качественных швов ответственных соединений больше применяют сварку на постоянном токе. Вольтамперные характеристики являются жесткими.
Сварочные инверторы.
Благодаря малому весу и размерам понижающего трансформатора инверторные источники питания так же оказываются небольшими по габаритам и легкими, что, собственно говоря, и является основным достоинством этих источников. Их рекомендуют использовать в тех условиях, где имеют значение такие параметры как масса и габариты – при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах.
Другим достоинством является их универсальность, так как их
внешние вольтамперные характеристики могут быть любой формы, поскольку формируются искусственно с помощью системы управления с использованием обратных связей по току и напряжению.
Наиболее подходящим, более новым и универсальным для сварки нашей конструкции является сварочный инвертор. Именно такого типа источник питания мы будем использовать при сварке нашей конструкции.
Благодаря своим высоким динамическим свойствам (то есть высокому быстродействию) и возможности управления параметрами сварки в реальном масштабе времени эти источники питания обладают лучшими сварочными свойствами по сравнению с другими типами источников питания, а также часто наделяются дополнительными функциями, которые способствуют улучшению процесса сварки, такими как дистанционное управление, мягкий старт.
11. Сварочные автоматы и полуавтоматы, сварочные установки, роботы и вспомогательное сварочное оборудование
Для механизированной сварки в среде защитных газов, рассмотрим несколько источников фирмы BLUEWELD.
BLUEWELD - торговая марка крупнейшего европейского производителя сварочных аппаратов, которые обладают высоким потребительским спросом во всем мире, гарантируют непревзойденное качество сварки и экономичность использования
Рассмотрим три сварочных полуавтомата фирмы BLUEWELD:
Сравнение вышеперечисленных сварочных полуавтоматов приведено в таблице 4.
| Название аппарата |
BLUEWELD MEGAMIG 400S |
BLUEWELD MEGAMIG 500S |
BLUEWELD GALAXY 400 SYNERGIC |
| Вес |
106kg |
128kg |
42kg |
| Габаритные размеры/высота |
850mm |
830mm |
880mm |
| Габаритные размеры/ширина |
600mm |
565mm |
375mm |
| Габаритные размеры/длина |
1000mm |
945mm |
795mm |
| Макс. сварочный ток |
400A |
500A |
400A |
| Мин. сварочный ток |
50A |
50A |
10A |
| Частота сети |
50-60Hz |
50-60Hz |
50-60Hz |
| Сетевое напряжение |
380V |
380V |
380V |
| Продолжительность включения |
60% |
60% |
60% |
| Максимальная потребляемая мощность |
20 кВт |
25 кВт |
15 кВт |
| Механизм подачи проволоки |
Раздельный |
Встроенный |
Встроенный |
Для сварки и прихватки используется инверторный сварочный комплект BLUEWELD GALAXY 400 SYNERGIC (произведен в Италии).
Рисунок 20 – Сварочный полуавтомат BLUEWELD GALAXY 400 SYNERGIC
Сварочный полуавтомат BLUEWELD GALAXY 400 SYNERGIC идеально подобран для работы с помощью микропроцессорного и цифрового управления. Данный прибор дает возможность осуществлять высококачественную сварку при различных типах сварочных токов – от сварки короткими замыканиями до токов струйной дуги. Не смотря на то, что данный источник питания не много дороже рассматриваемых моделей , он является более универсальным, более мощным и наиболее подходящим для нас. Исходя из всего этого, выполнять сварку будем на данном источнике.
12. Механизация процесса производства.
При изготовлении балки поперечной используется ручное позиционирование деталей узла, что влечет за собой трудности при выдерживании установочных размеров чертежа, а также требует не малого времени для выставления деталей относительно друг друга.
В связи с вышеизложенным в данной курсовой работе предлагаю рассмотреть применение сварочного кантователя для сборки и сварки балки поперечной.
Механизация имеющегося технологического процесса заключается в выставлении деталей узла относительно друг друга согласно размерам чертежа и вращении узла в любом положении необходимом для выполнения сварочных швов. Сам кантователь установлен через подшипниковые узлы на стойку кантователя. Фиксация положения узла осуществляется с помощью ручного стопора.
13. Сборочно-сварочное приспособление.
Для сборки и сварки балки поперечной применяется сборочно-сварочный кантователь. Чертеж кантователя представлен на рисунке 21.
Рисунок 21 – Кантователь сварочный
Это приспособление позволяет избежать случайных сдвигов и напряжений в процессе сборки и сварки за счёт жесткого закрепления и установки деталей по базам приспособления, что позволяет изготовить узел с большой точностью. Также уменьшается трудоемкость процесса, потому что не требуется транспортировка узла со сборочного приспособления на сварочное, возможность выполнения сварных швов в более удобном положении. При применении сборочно-сварочной оснастки уменьшается количество задействованных рабочих, на этой операции. Уменьшается производственная площадь и уменьшается количество затрачиваемого сварочного оборудования, так как сборка и сварка выполняется на одном приспособлении и необходим один источник питания. Применение сборочно-сварочного приспособления обеспечивает снижение себестоимости изготовления узла.
14. Технологический процесс изготовления балки поперечной
Технологический процесс изготовления балки поперечной состоит их двух операций: сборочно-сварочной на плите и сборочно-сварочной на сборочно-сварочном кантователе. Устанавливают лист опорный поз. 1 на плиту. Собирают лист опорный поз. 1 с бонками поз. 15 (6шт.). Кантуют узел на 180 градусов в порядке сборки. Далее приваривают бонки поз. 15 (6шт.) к листу опорному поз. 1. Кантуют узел на 180 градусов в порядке сварки. Затем узел снимают и убирают на место складирования.
Устанавливают опоры поз. 3 (3 шт.) на плиту и собирают с пальцами шаровыми поз. 4 (3 шт.) по отверстиям согласно эскизу. Прихватывают пальцы шаровые поз. 4 (3 шт.) к опорам поз. 3 (3 шт.). Затем приваривают пальцы шаровые поз. 4 (3 шт.). Собранные узлы транспортируются на сборочно-сварочный кантователь для последующей сборки и сварки. В кантователь выставляют лист опорный поз. 1 в сборе с бонками поз. 15 (6 шт.). Фиксируют пальцами (2шт.). Поджимают к базам кантователя с помощью съемных упоров (4 шт.). Выставляют лист верхний поз. 6 на лист опорный поз. 1 согласно эскизу и выдерживают размер 33±2 мм базируясь за отверстия в бонках поз. 15. Выставляют сверху лист верхний поз. 6 (второй) предварительно установив с двух сторон вовнутрь шаблоны 2 шт. выдерживают размер 12±2 мм. Прихватывают листы верхние поз. 6 (2 шт.) между собой, прихватывают лист верхний поз. 6 к листу опорному поз. 1. Выставляют на лист опорный поз. 1 лист боковой поз. 5 согласно эскизу, перпендикулярно выравнивают по торцам. Подрезают при необходимости торцы. Прихватывают лист боковой поз. 5 к листу опорному поз. 1 и листу верхнему поз. 6 (2шт). Выставляют согласно эскизу косынки поз. 9 (1 шт.) и 10 (3 шт.) до сопряжения с листом опорным поз. 1 и листами поз. 5 и 6. Выдерживают размеры 75±4, 50±4 мм. Прихватывают косынки поз.9 (3шт.) и 10 к сопрягаемым деталям. Выставляют на лист верхний поз. 6 планку поз.13 согласно эскизу и выдерживают размер 12±2, 300±5 мм. Прихватывают планку поз.13 к листу верхнему поз. 6. Приваривают к листу опорному поз. 1 лист боковой поз. 5 и лист верхний поз.6 швом №2. Приваривают лист верхний поз. 6 (второй) к листу боковому поз. 5 швом №2. Приваривают листы верхние поз. 6 (2 шт.) между собой швом №4. Приваривают косынки поз. 9 и 10 к листу верхнему поз. 6 швом №3. Приваривают косынки поз. 9 (2 шт.) и 10 к листу опорному поз. 1 и листу боковому поз.5 швом №3. Приваривают планку поз. 13 к листу верхнему поз. 6 швом №3. Узел кантуют для удобства на 90 градусов 4 раза. Выставляют на собранный узел шаровые пальцы поз. 4 (3шт.) в сборе с опорами поз. 3 (3 шт.) согласно эскизу. Поджимают с помощью фиксаторов к листу поз. 6 выдерживают размер 1250±5 и 80±3. Прихватывают пальцы поз. 4 (3 шт.) к листу поз. 6. Отводят фиксаторы (3шт.). Приваривают пальцы поз. 4 (1шт.) к листу поз. 6. Далее выставляют планки поз. 12 (2шт.) к торцам балки. Затем прихватывают планки поз. 12 (2 шт.) к торцам балки. Заваривают ¼ шва №4. Затем балку кантуют на 90 градусов. Заваривают второй участок шва №4. Далее приваривают третий участок шва №4. Далее кантуют балку на 90 градусов. Заваривают четвертый участок шва №4. Проваривают швы №2 по линии сопряжения опор поз. 3 (3 шт.) с листами поз. 5 и швы №5 (15±3) по линии сопряжения опоры поз. 3 (2 шт.) с листом поз. 5. Швы № 6 (10±3, 10±3) по линии сопряжения опоры поз. 3 с листом верхним поз. 6. Зачищают узел от сварных брызг. Передают узел на склад готовых деталей.
15. Сварочные напряжения и деформации. Меры борьбы с ними.
Сварка, как и другие процессы обработки металлов (литье, термообработка, штамповка и др.), вызывает возникновение в деталях собственных (внутренних) напряжений. Во многих случаях собственные напряжения бывают настолько высокими, что вызывают значительные деформации детали и снижение ее работоспособности.
Основные причины возникновения напряжений и деформаций следующие:
Наиболее эффективное средство снижения собственных напряжений — подогрев детали перед сваркой и медленное охлаждение после нее. Предварительный подогрев в значительной степени снижает тепловые и усадочные напряжения, а медленное охлаждение предотвращает структурные превращения, особенно в околошовной зоне.
Стали, податливые закалке, с содержанием углерода 0,35% и более подогревают до температуры 150—280 °C. Для получения наплавленного слоя высокого качества высокоуглеродистые (более 0,35% углерода) и легированные стали после сварки или наплавки подвергают термической обработке, которая не только улучшает качество шва, но и снимает собственные напряжения. В некоторых случаях применяют высокотемпературный отпуск стали после наплавки, т. е. нагрев до температуры 600—650 °C, выдержка при этой температуре из расчета 2—3 мин на 1 мм толщины металла и медленное охлаждение вместе с печью.
Исходя из данных раздела 3 данной курсовой работы свариваемость материалов балки поперечной позволяет производить сварку без предварительного подогрева. Конструкция балки поперечной имеет ребра жесткости, что позволяет сварной конструкции сохранять установочные размеры после сварки без последующей термообработки.
16. Выбор и обоснование методов контроля качества сварной конструкции
Для обеспечения качества сварного узла «Балка поперечная» контроль должен выполняться на всех стадиях технологического процесса. Контроль включает в себя входной, пооперационный и выходной контроль. Входной контроль включает контроль основного металла, контроль сварочных материалов и контроль сборочно-сварочного оборудования.
Основной материал проверяют на наличие сертификата, на равномерность толщины, наличие расслоений и трещин, загрязнений (ржавчин, окалин). При отсутствии сертификата определяется химический состав, механические свойства и свариваемость.
Сварочная проволока проверяется на наличие сертификата, чистоту поверхности и наличие влаги. При отсутствии сертификата определяют
диаметр, химический состав проволоки и выполняют обязательно сварку контрольных образцов. После сварки проверяют химический состав и механические свойства металла шва и наплавленного металла. Смесь аргона и двуокиси углерода проверяют на наличие примесей и влаги при появлении дефектов. Пооперационный контроль включает контроль заготовок.
При сборке контролирует порядок установки деталей, зазор между кромками,
выполнение прихваток и их размеров. После сборки проверяют качество зачистки прихваток и установочные размеры 12±2, 50±4, 22±2, 300±5, 85±2,
75±4, 80±3, 20±5, 75±4, 33±2, 1250±5, 80+3 мм, которые обеспечиваются
установочными элементами и шаблонами.
Контроль швов включает в себя контроль формирование швов
(чешуйчатость, плавность перехода металла шва к основному металлу, равномерность высоты и ширины шва). Измерение геометрии швов №1-D5, №2-D10, №3-D6, №4-D6, №5-15±3 №6-10±3 контроль допустимых и недопустимых дефектов. Сварные соединения проверяют на отклонение от соосности. В процессе производства, состояние приспособления контролируют систематически и в сроки, установленные в зависимости от характера производства и выпускаемой продукции. В сборочно-сварочном приспособление контролируют исправность зажимных устройств: проверяют резьбу и жёсткость закрепления, пригодность установочных поверхностей, надёжность стопорных устройств.
Перед работой периодически проверяют квалификацию сварщика. Для проверки квалификации сварщика администрация предприятия организует квалификационную комиссию. Испытание проводят по теории и практике сварочных работ с включением образцов соответствующего изделия.
Список используемой литературы
14.ГОСТ 19521-74 Сварка металлов. Классификация.
15.ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения
сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры,
1977.
16.ГОСТ 2246-70. Проволока сварочная, технические условия, 1970
17.РД 36-62-00. Оборудование грузоподъемное. Общие технические
требования.
18.ГОСТ 19903-2015. Прокат листовой, горячекатанный. Сортамент
Милютин В.С Источники питания для сварки:/ В.С. Милютин, М.П.
Шалимов, С.М. Шанчуров.-М: Айрис-пресс, 2007
19.Сварка в машиностроении. Справочник. М.: Машиностроение.
Т. 1,2,3,4 1978.
20.https//taina-svarki.ru/svarivaemost
postmaster@kursovik1.ru
RUB
UAH
USD