43468

Разработка технологии и проектирование оснастки для изготовления консоли рамы лесовоза

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Использование сварки позволяет экономить материалы и время при производстве конструкций. В наше время практически ни одна отрасль народного хозяйства не обходится без сварки. С развитием научно-технологического процесса расширяется возможность сварки деталей различных толщин материалов а в связи с этим и набор применяемых способов сварки. Габаритные размеры: длина – 7468 мм ширина –2580 мм высота – 600 мм масса конструкции – 35764 кг Сборка и сварка узлов изделия осуществляется на специализированных...

Русский

2013-11-05

352.5 KB

19 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

              Кафедра "Оборудование и технология сварочного производства"

          ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по курсу "Производство сварных конструкций"

Тема: Разработать технологию и спроектировать оснастку для изготовления консоли рамы лесовоза

Проект выполнил студент Цыбульский В.А.

Руководитель проекта  доцент  Серенко В.А.

                           

г. Мариуполь,

                             Введение

Сварка - прогрессивный технологический процесс получения неразъемных соединений деталей, позволяющая создавать  конструкции с высокими эксплуатационными характеристиками.

Использование сварки позволяет экономить материалы и время при производстве конструкций. При этом открываются большие возможности механизации и автоматизации производства.

Продукция, выпускаемая машиностроительными комбинатами и   предприятиями, пользуются высоким спросом, как в Украине, так и за её пределами.

В наше время практически ни одна отрасль народного хозяйства не обходится без сварки. Сварка применяется в машиностроении, судостроении, для изготовления различных сварных конструкций. Сварку широко применяют  для изготовления конструкций следующих типов: балки, колонны, решетчатые конструкции, оболочковые конструкции, корпусные транспортные конструкции, детали машин и приборов.

С развитием научно-технологического процесса расширяется возможность сварки деталей различных толщин материалов, а в связи с этим и набор применяемых способов сварки. Наибольший эффект технологической подготовки достигается при комплексном решении вопросов технической отработки самих конструкций, разработки технологических процессов и их оснащения на всех этапах производства. От прогрессивности применяемых сварочных процессов и качества выполняемых работ во многом зависит качество и надежность готовых конструкций, и эффективность производства в целом.

          В мире 70% стали отводится на производство сварных конструкций.

 

  1.  Описание сварной конструкции, её назначение, степень ответственности, анализ технологичности

            Конструкцией является консоль рамы вагона платформы для труб, толстолистового проката, пиломатериала и лесоматериала. Данная конструкция испытывает постоянную нагрузку. К сварным швам предъявляются требования прочности и плотности.

            Консоль рамы представляет собой  объемную конструкцию    

(см.рисунок 1.1)  

     Консоль рамы состоит из:

  1.  Балка центральная – 1 шт.
  2.  Балка передняя – 1 шт.
  3.  Диафрагма шкворневая  -2шт.
  4.  Лист  шкворневой нижний – 1 шт.
  5.  Балка  боковая – 1 шт.
  6.  Балка  боковая – 1 шт.

Габаритные размеры:

     длина – 7468 мм

     ширина –2580мм

     высота – 600 мм

     масса конструкции – 3576,4 кг

Сборка и сварка узлов изделия осуществляется на специализированных механизированных и автоматизированных стендах, что упрощает и ускоряет процесс, повышая при этом качество сборки и сварки.Конструкция изготовляется из стали 09Г2С

Таблица 1.1- Описание.

Марка :

09Г2С

Классификация:

Сталь конструкционная низколегированная для сварных  

конструкций

 Применение:

изготовление арматуры периодического профиля класса Ат -IVК, Ат -V, предназначенной для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций


Таблица 1.2- Химический состав материала 09Г2С в %, ГОСТ 19281-89  

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0,05 – 0,15

0,7 - 1

1,5 – 2,3

  до   0,3

  до   0,025

  до   0,3

  до   0,3

  до   0,3

Таблица1.3 – Механические свойства стали 09Г2С, ГОСТ 19281-89

Состояние

σ-В, МПа

σ-Т, МПа

ξ, %

Δ, %

НВ

 

415

270

68

29

115

Нормализация 950 град, работа при 20 град

460

300

63

31

/

Нормализация 950 град, работа при 300 град

420

220

56

25

н

Нормализация 950 град, работа при 475 град

360

180

67

34

н

 

500

350

 

21

 

         Технологичность конструкции – это форма, размер и материалы, которые обеспечивают высокие эксплуатационные качества конструкции при экономичном ее изготовлении.

Показателями технологичности являются косвенные признаки:

- возможность применения современных методов заготовки деталей;

- наличие стандартных сварных швов;

- комплексная механизация и автоматизация сборочно-сварочных процессов;

- снижение деформаций отдельных узлов и всего изделия, и способы их  понижения.

           -   возможность расчленения конструкции на мелкие узлы.

           -   удобное расположение сварных швов.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что данная конструкция является технологичной ввиду хорошей свариваемости материала и высокого уровня механизации и автоматизации ее изготовления.

  1.  Основные требования  технических условий на изготовление приёмку и испытание конструкции

      Технические условия – это совокупность условий, которых необходимо придерживаться при изготовлении изделия, относительно основных и сварочных материалов и контроля качества конструкции.

      2.1. Технологические условия на изготовление сварной

конструкции.

2.1.1Материалы,применяемые для изготовления     метал -локонструкций должны удовлетворять требованиям, соответственно стандартов и технических условий, должны удостоверяться паспортами заводов поставщиков, а при их отсутствии – данными лабораторных испытаний завода-потребителя, осуществляемых методами, предусмотренными стандартами или ТУ.

2.1.2Металл,применяемыйдля изготовления металлоконструкции, должен иметь гарантии завода-поставщика на свариваемость.

2.1.3 На поверхности деталей не должно быть загрязнений, заусениц, наплывов после газовой резки, трещин, надрывов и пережогов.

2.1.4 Сборка конструкции должна производиться только из тщательно выбранных деталей, очищенных от загрязнений, грязи, масла, ржавчины, влаги, льда.

2.1.5 Кромки деталей, подлежащих сварке и прилегающих к ним поверхности на ширине не менее 20 мм, а также места примыкания выводных планок должны быть сухими, очищенными от ржавчины, окислов, масла, краски и других загрязнений до чистоты.

2.1.6 Зазоры между деталями, собранными под сварку, и смещений кромок деталей при стыковой сварке должны соответствовать требованиям соответственных стандартов на швы сварных соединений.

2.1.7 Прихватки, накладываемые для соединений, собираемых деталей, должны размещаться в местах расположения сварных швов, разрешается наложение прихваток вне места расположения сварных швов для временного скрепления деталей в процессе их обработки (пакетного скрепления, гибки и так далее). Эти прихватки после выполнения своего назначения должны быть зачищены до чистоты металла (максимальная длина 100 мм).

2.1.8 Размеры швов прихваток должны быть минимально необходимыми и обеспечивать перекрытие их при наложении основных швов с обеспечением сплавления.

            2.2 Требования к сварочной проволоке

Стальную сварочную проволоку изготовляют по ГОСТ    

2246-70.

Химический состав и механические свойства металла шва и наплавленного металла должны соответствовать требованиям настоящих технических условий.

Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, окалины, масла и других загрязнений.

Проволока в мотках, кассетах, бухтах должна состоять из одного отрезка, свернутого не перепутанными  рядами, чтобы исключить возможность распушивания.

                   2. 3 Технические условия на сварочный флюс

Флюсы для автоматизированной сварки должны:

  •  обеспечивать стабильность горения дуги и процесса сварки;
  •  обеспечивать получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;
  •  обеспечивать хорошее формирование сварных швов;
  •  обеспечивать получение швов без трещин с минимальным (допустимым) количеством шлаковых включений и пористости;
  •  обеспечивать лёгкую отделимость шлаковой корки от поверхности швов;
  •  обеспечивать требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения;
  •  обладать низкой стоимостью и возможностью промышленного их изготовления;
  •  При сварке стали 09Г2С наиболее рационально применять флюс АН-60.

Табл. 2.1 – Химический состав флюса АН-60, %.

SiO2

Al2O3

MnO

CaO

MgO

CaF2

FeO

S

P

42-46,5

≤6

36-41

≤10

≤3

5,5-5,8

≤0,9

0,15

0,15

 2.4 Требования к защитному газу

Требования к углекислому газу.

Сварочная углекислота должна изготавливаться по ГОСТ 8050-85.Сварочная углекислота должна содержать  не менее 99,5 %, влаги не более 0,184 г/м³, масел 0,1 мг/кг.

2.5. Требования к сварке

Для качественного и производительного выполнения сварочной операции необходимо обеспечить :

 - сборку соединений с оптимальным зазором;

- доступность зоны соединения для инструмента;

- рациональное чередование сборочных и сварочных операций и

  соответствующая последовательность наложения швов;             

- позиционирование свариваемых кромок в пространстве и    

  относительное перемещение инструмента и изделия,

  соответствующие оптимальным условиям сварки.

     

2.6. Требования к контролю качества

При осуществлении контроля качества изготовления конструкции следует руководствоваться настоящими техническими условиями и технологическим процессом изготовления конструкции.

На предварительном контроля следует контролировать качество исходных материалов, состояние и исправность сварочного оборудования, оснастки, инструментов; осуществлять периодическую аттестацию сварщиков; контроль заготовок.

В процессе изготовления конструкции следует осуществлять пооперационный контроль, с целью проверки качества сборки, подготовки под сборку, качества сварки, соблюдения технологической дисциплины.На стадии приемосдаточных испытаний производить контроль готовой продукциии.

Выбранные методы контроля должны гарантировать отсутствие наружных и внутренних дефектов. Не допускаются трещины, непровары, поры, несплавления по кромкам, шлаковые включения, подрезы, наплывы большой протяженности. Допускаются одиночные подрезы, наплывы.Внешним осмотром должны контролироваться 100% всех сварных швов.Допускается исправление дефектов с последующим повторным контролем согласно настоящим техническим условиям.

  1.  Способ сварки конструкции, род тока, полярность, сварочные материалы, сварочное  оборудование, параметры режимов сварки, методы контроля качества

  1.  Технологический процесс сборки и сварки металлоконструкции

          Комплектование:

Электромостовым краном подать на участок сборки все позиции согласно спецификации чертежа. Проверить на каждой позиции наличие дефектов и соответствие геометрических размеров чертежу. Детали, поступившие на участок из других цехов предъявить ОТК.

Сборка :

         Прихватки в процессе сборки  выполнять полуавтоматической сваркой в среде  по ГОСТ 8050-85 сварочной проволокой СВ 08Г2С диаметром 1,6 – 2мм  ГОСТ 2246 – 70 на режиме :

I св=260A

Uд =28В

Vсв = 28м/ч

Расход  =16-20 л/мин

          

Сварка :

          Сварку выполнять на постоянном токе обратной полярности  полуавтоматической сваркой в среде  по ГОСТ 8050-85 сварочной проволокой СВ 08Г2С диаметром 1,6 – 2мм  ГОСТ 2246 – 70 на режиме :

I св=280 -300A

Uд =28-30В

Vсв = 25-30м/ч

Расход  =16-20 л/мин

Сварные швы согласно чертежу.

После сварки швы зачистить от шлака и брызг.

Технический контроль:

        Инструменты : рулетка, угольник, катетометр.

         Изделие предъявить на ровной плите, технический контроль геометрических сварных швов, геометрических размеров согласно чертежу, режиму сварки.  

       Внешним осмотром должны контролироваться 100% всех сварных швов.Допускается исправление дефектов с последующим повторным контролем согласно настоящим техническим условиям. Набить клеймо ОТК.

Сварочное оборудование:

Сварочный выпрямитель   ВС -600, ВДУ-506;  ВДМ – 1001; ВКСМ – 1000;

Сварочный полуавтомат ПДГ – 508.Сварочное оборудование, применяемое для сварки, должно соответствовать паспортным данным.

Таблица 3.1 – Технические характеристики сварочного выпрямителя ВДУ-506

Характеристика

Значение

Номинальный сварочный ток, А

500

Номинальное рабочее напряжение, В

50

Напряжение холостого хода при номинальном напряжении, В

69

Пределы регулирования сварочного тока, А

50-500

Габаритные размеры, мм

830х550х840

Номинальная мощность, кВ*А

50

  Таблица 3.2 – Техническая характеристика выпрямителя ВС-600

                       Параметры

      Значение

Напряжение сети питания, В

          380

Номинальный сварочный ток, А

         608

Пределы регулирования сварочного тока, А

        120-608

Напряжение холостого хода, В

           43

Вторичное напряжение, В

           32

Мощность, Кв*А

            58

Габаритные размеры

  830*400*710

  Таблица 3.3 – Техническая характеристика полуавтомата ПДГ-508

                  Параметры

Значение

Номинальный сварочный ток, А

      500

Диаметр электродной проволоки

      1,2-2,0

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч

   120 - 960

Габариты, мм

1275*816*940

Масса, кг

        18

Таблица 3.4 – Химический состав проволоки СВ-08Г2С  

                       Гост2246 70 ТУ 14-1-4855-87

Марка проволоки

                 Содержание элементов, %

    С

    Mn

   Si

   S

   P

 Ni     Zr

СВ-08Г2С

0,11

1,8-2,1

   0,9

0,025

0,025

 _        _

3.2 Методы контроля качества изготовления конструкций

 

Высокое качество сварных конструкций обеспечивается при условии соблюдения пооперационного контроля, который делится на три этапа:

- предварительный контроль перед сваркой, в который входит проверка начальных материалов, которые применяются для изготовления конструкции, проверка сварочного оборудования, инструментов, квалификации сварщиков. На данном  этапе необходима проверка сварочных материалов на соответствие сертификатам качества, путем проведения внешнего осмотра;

- контроль в процессе производства с целью проверки правильности сборки, соблюдения технологических режимов, размеров и качества сварных швов, последовательности их наложения, во избежание опасности образования

деформаций. Контроль правильности выполнения сварных швов осуществляется линейками, измерительными приборами, шаблонами.

- контроль готовой продукции – приемо-сдаточные испытания проводятся для определения наличия возможных дефектов, внутренних и наружных. Для конструкции стационарная опора применяют внешний осмотр. Внешнему осмотру подлежат 100 % всех швов. Простейшим приложением визуально-оптического  контроля служит внешний осмотр готовых соединений, он является самым дешевым и быстрым путем обнаружения наружных дефектов. Проверяют наличие трещин, подрезов, прожогов, свищей. Для выявления внутренних дефектов необходимо использовать ультразвуковой контроль. При ультразвуковом контроле

обнаруживают поры, непровары, трещины, шлаковые включения и другие

несплошности.  

                   4. Анализ базового технологического процесса

            Консоль рамы  изготавливается в ОАО  «ГСКТИ» в  цехе -134 в условиях серийного  производства. Изготовление конструкции начинается с заготовительных операций. Заготовительные операции выполняют на устарелом оборудовании: установка воздушно- плазменной резки, сверлильные станки,  широко применяется разметка. Сборку консоли рамы выполняют на сборочном стенде. При сборке применяют струбцины, откидные прижимы, часто при сборке выполняют подгонку деталей, что является малопроизводительным и трудоемким процессом. Сборку и сварку выполняют полуавтоматической сваркой в среде , источник питания – ВДУ-506; ВС-600 ; ВКСМ – 1000.После изготовления конструкции контроль качества выполняют внешним осмотром. Транспортные операции выполняют электро - мостовым краном.

В связи со всем вышеперечисленным возрастает неточность сопряжения кромок, неточность сборочных операций и вероятность возникновения проблем при сварке изделия. Это также приводит к повышению затрат электроэнергии и времени.

Сварка стыкового шва зетовых профилей выполняется в несколько приемов: сначала обрезанный в размер профиль собирается в балку по чертежу и технологическому процессу, затем собранная балка устанавливается на цепной кантователь и производится заварка корневого шва полуавтоматической сваркой в среде СО2, после чего изделие поступает на стенд для правки. Затем балку устанавливают в положение, удобное для сварки и заваривают шов снаружи автоматической сваркой под флюсом. Используемое при этом оборудование является устаревшим, не отвечающего современным требованиям и вообще не поддается конструктивной критике.

Отсутствие приспособлений, обеспечивающих установку в удобное для сварки положение приводит к большей трудоемкости  подъемно-транспортных операции (перемещение и кантовка узлов ведутся с помощью мостовых кранов).Для устранения выявленных недостатков в курсовом проекте предлагаются следующие мероприятия:

  1.  Заменить резку зетового профиля в размер ручной ацетиленово-кислородной резкой на резку профиля в заготовительных цехах четырехзвенной дисковой пилой.
  2.  Заменить способ сварки с существующего малопроизводительного на более быстрый и производительный способ сварки на флюсомедной подушке.
  3.  Заменить устаревшее сборочно-сварочное оборудование на более производительное и модернизированное.
  4.  Разработать сборочно-сварочный стенд с пневмоприжимами
  5.  Заменить полуавтоматическую сварку зетовых профилей в среде углекислого газа, на автоматическую сварку под флюсом

5.Обоснование и выбор способов изготовления деталей и заготовок

Заготовки, применяемые для изготовления балки хребтовой, характеризуются средними толщинами и средними длинами, что дает возможность использовать механическую резку. Для резки зетового профиля в размер целесообразно применить резку на четырехзвенной дисковой пиле, предназначенной для резки сортового и фасонного проката. Детали, изготавливаемые из листового проката, необходимо выправить для устранения дефектов, возникших в результате транспортировки. Предлагаемое оборудование характеризуется рядом преимуществ перед другими способами резки в данном случае следующим:

  •  обеспечивается высокое качество реза;
  •  обеспечивается  большая скорость резки;
  •  универсальность (резка металлов с использованием одного и того же оборудования);
  •  исключается применение жидких и газообразных горючих;
  •  облегчаются условия автоматизации.

Таблица 5.1. Заготовительные операции

Эскиз детали

Наименование

Операция

Оборудование

Зетовый профиль

1. Обрезка профилей.

1. Четырехзвенная дисковая пила.

2.Зачистка.

2. Шлиф машинка ИП2203 ГОСТ 122001 - 74

3. Правка.

3. Роликовый стенд для правки сортового проката.

4. Контроль приемка.

  

  1.  Выбор оборудования для изготовления заготовок и их  

Транспортировки

В качестве оборудования для резки зетового профиля целесообразно применить четырехзвенную дисковую пилу, обеспечивающую легкую автоматизацию операций резки и исключительную точность и чистоту реза с минимальным деформированием кромок. Для деталей из листового материала (накладка, планки против истирания, диафрагмы) целесообразно использовать универсальные режущие машины для вырезки деталей различной конфигурации, приводящие к исключению из техпроцесса разметочных операций.  Приемлемой является комплекс числовым программным управлением ОМНИМАТ, который несет в себе информацию о зажигании и отключении резаков, их траектории перемещения, вводимой с помощью специальной программы, имеет высокое качество реза. Технические характеристики дисковой пилы и комплекса ОМНИМАТ представлены в таблице 6.2 и 6.3 соответственно.

Для правки используем многовалковые листоправильные машины, которые обеспечивают высокую скорость и хорошее качество правки.

Табл. 6.1. Технические характеристики многовалковой листоправильной машины UBR 40x3200

Параметр  

Значение

Наибольшая ширина листа, мм

Наибольшая толщина листа, мм

Наименьшая толщина листа, мм

Диаметр правильных валков, мм

Скорость правки, м/ч

3200

40

6

180

9

Табл. 6.2. Технические характеристики четырехзвенной дисковой пилы

Сечение разрезаемого проката, мм:

балок

600*250

уголков

250*250

швеллеров

№40

временное сопротивление разрезаемой стали, кг/мм2

68

Окружная скорость диска, м/сек

93

Электродвигатель диска пилы:

мощность, кВт

200

скорость вращения, об/мин

985

Габариты, мм:

длина (перпендикулярно оси прокатки)

5800

ширина (параллельно оси прокатки)

4500

высота

3000

Табл. 6.3. Технические характеристики газорезательного комплекса ОМНИМАТ

Система копирования

Фотокопир

Масштаб копирования

1/5-1/10

Габариты обрабатываемой заготовки, мм:

толщина,

ширина,

длина,

5-30

3000

8500

Наибольший размер вырезаемой детали по диаметру, мм

3000

Наименьший размер вырезаемой детали по диаметру, мм

50

Количество резаков

2-4

Скорость резки, м/ч

50

Расход газов на 1 резак, м/ч

Кислород

Природный газ

до50

0,96-1,92

Рабочее давление, кгс/см²

Кислород

Природный газ

до 12

0,7

  Окончательной заготовительной операцией является контроль качества – визуальный осмотр и металлографические исследования. Проверяется соблюдение формы и внешнего вида элементов сварных конструкций после заготовительных операций в соответствии с чертежами и техническими условиями; точность размеров; качество разделки кромок, зачистки; правильность нанесения маркировки на детали и соответствии её чертежу.   

  1.  Выбор и обоснование методов сборки конструкции. Структурная схема сборки и сварки конструкции

В ввиду того что ограниченное число деталей, а также учитывая массивность зетовых профилей, которые являются основой конструкции мы применяем сборку методом наращивания. Наиболее предпочтительным является такой способ, так как габаритность и большая масса конструкции делает неудобной транспортировку, к тому же существует опасность поломки собранной конструкции при транспортировке, а также трудность в разработке специализированного сборочного приспособления для общей сборки.  

Таблица 7.1 Наименование и номер позиции деталей

№ в схеме

Наименование детали

Кол-во

1

зетовый профиль

2

2

Балка передняя

1

3

Диафрагма шкворневая

2

4

Лист шкворневой нижний

1

5

Балка боковая

1

6

Балка боковая

1

                                   

                   

Рисунок 7.1. Структурная схема сборки и сварки конструкции

  1.  Выбор и технико-экономическое обоснование способов

сварки

Выбор способа сварки определяется исходя из толщины свариваемого металла, используемых основных материалов, серийности выпускаемой продукции и требований, предъявляемых к ней, а также с учетом определения и анализа технических и экономических показателей каждого из способов сварки. При производстве центральной балки консоли рамы вагона  основными способами сварки могут быть следующие:

  •  полуавтоматическая сварка в среде защитных газов;
  •  автоматическая сварка под флюсом.

Полуавтоматические механизированные способы сварки сплошной и порошковой проволокой в защитных газах осуществляют с целью формирования внешнего вида, повышения производительности и уменьшения разбрызгивания, увеличения глубины проплавления свариваемых соединений, а с учетом повышенных скоростей сварки создают относительно небольшую зону структурных превращений, что вызывает меньшие деформации конструкции. При полуавтоматической сварке можно выполнять швы без перерывов, которые при обычной сварке покрытыми электродами возникают из-за необходимости их замены. Наиболее существенными недостатками полуавтоматического способа сварки в защитных газах является меньшая маневренность из-за привязанности сварочной горелки к подающему механизму полуавтомата и меньшей доступностью к стыковым местам в сварных конструкциях.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа производится на постоянном токе обратной полярности. Если применять переменный ток, то процесс сварки усложняется недостаточно надёжным повторным зажиганием дуги, разбрызгиванием, худшим качеством шва. При сварке на прямой полярности заметно увеличивается скорость плавления электродной проволоки, что экономически нецелесообразно.

Применение же постоянного тока обратной полярности характеризуется стабильным горением дуги, малой чувствительностью на колебания напряжения в сети, удобным регулированием сварочного тока и напряжения, лучшим качеством сварного шва.

Автоматическая сварка под слоем флюса более производительная, чем полуавтоматическая, она позволяет получить швы наилучшего качества вследствие автоматического выполнения плавления и формирования свариваемого соединения. Высокая производительность этого способа сварки достигается благодаря возможности его выполнения на форсированных режимах сварки (в первую очередь сварочного тока). Но этот способ сварки недостаточно универсален: его невозможно применить в труднодоступных местах.

Для сварки низкоуглеродистой и низколегированной стали 09Г2С в защитных газах целесообразно применять сварочную проволоку типа Св-08Г2С, изготавливаемую в соответствии с ГОСТ 2246-70. При автоматической сварке низкоуглеродистых, низколегированной стали 09Г2С применяют марганцевую проволоку Св – 08ГА. Химический состав проволок приведен в таблицах 3.1 и 3.2.

Исходя из этого при сварке консоли рамы вагона  следует применять сварку в углекислом газе для коротких швов и автоматическую сварку под слоем флюса для сварки длинных швов.

8.1 Расчет и выбор режимов сварки

Для сварки балки хребтовой из зетового профиля конструктивно назначим глубину проплавления h=10мм. Исходя из этого рассчитаем режимы процесса сварки:

                                                                                                    (9.1)

для данного случая примем ζ=100

                              

Исходя из значений сварочного тока конструктивно назначаем диаметр электродной проволоки, используемой для автоматической сварки стыка балки под слоем флюса d=5мм.

Исходя из принятых и рассчитанных значений определим напряжение на дуге:

                                                                   (9.2)

         

Определим скорость сварки:

                                                                                   (9.3)

                               

Зная, что при выбранном способе сварки коэффициент наплавленного металла составляет αн=14,2 г/Ач, определим скорость подачи проволоки:

                                                                                      (9.4)

Таблица 8.1. Режимы сварки стыков зетов балки

Iсв

Uд

Vсв,м/час

Vпп,м/час

1000

401

2025

92,8

8.2. Выбор оборудования и источников питания

Для сварке с учетом особенностей сварочных стендов целесообразнее применять аппараты рельсового типа – они имеют ряд преимуществ, так как дают возможность отказаться от специальных устройств для выхода автомата в конец шва, позволяют применять установки в которых рельс, а следовательно и аппарат крепится к несущей конструкции независимо от изделий.

Для сварки длинных швов балки хребтовой рационально использовать аппарат для автоматической сварке под флюсом А – 1416, выпрямитель ВДУ 1201.

Таблица 8.2. Технические характеристики автомата А-1416

Напряжение питающей сети трехфазного переменного тока, В

380

Номинальный сварочный ток при ПВ=100%, А

1000

Диаметр электродной проволоки, мм

2-5

Скорость подачи электрода, м/ч

40-500

Скорость сварки, м/ч

12-120

Регулировка скорости подачи электрода

ступенчатая

Регулировка скорости сварки

ступенчатая

Маршевая скорость, м/ч

950

Вертикальное перемещение сварочной головки:

ход, мм

скорость, м/ч

250

0,49

Поперечное перемещение сварочной головки, мм

75

Угол наклона электрода от вертикали, град

25

Способ слежения за стыком

указатель световой

Флюсоаппаратура:

ёмкость бункера для флюса, дм3

расход воздуха (не более), м3

давление воздуха в питающей магистрали, кгс/см2

высота всасывания флюса (не более), м

25

30

5

2

Габаритные размеры, мм:

высота

ширина

длина

1860

860

960

Масса (без электродной проволоки и флюса), кг

320

 

Таблица 8.3. Технические характеристики выпрямителя ВДУ-1201

Номинальный сварочный ток

1250

Режим работы, ПВ, %

100

Напряжение холостого хода, не более, В

85

Номинальное рабочее напряжение, В

56

Пределы регулирования сварочного тока, А

300-1250

Пределы регулирования рабочего напряжения, В

26-56

Первичная мощность, кВ*А

118

КПД, %

83,5

Габаритные размеры, мм

1350850920

Масса, кг

730

Для выполнения вспомогательных работ по производству балки  предлагается использовать полуавтомат для выполнения сварочных швов в среде защитного углекислого газа ПДГО-602 с источником питания ВДГ-601 с жесткой внешней характеристикой для сварки в СО2. Полуавтомат такого типа хорошо зарекомендовал себя в данном виде работ, имея следующие преимущества перед предыдущими моделями:

  •  ступенчатая регулировка подачи электродной проволоки с помощью шестерен;
  •  обеспечение надежности и стабильности подачи проволоки наличием ступенчатого редуктора и асинхронного двигателя;
  •  обеспечение стабилизации скорости подачи проволоки и обратной связи по напряжению на двигателе подачи проволоки;
  •  позволяет производить качественную сварку на расстоянии до 30 м от сварочного источника;
  •  стабильная скорость подачи сварочной проволоки при длине шлейфа горелки до 5 м и изгибах шлейфа;
  •  автоматическое управление газовым трактом, сварочным источником и подающим механизмом посредством кнопки на горелке;
  •  применение мощного 4-х роликового механизма подачи обеспечивает повышенное тяговое усилие и возможность работы с горелками длиной до 5 м;
  •  зубчатое зацепление подающего и прижимного роликов;
  •   универсальное тормозное устройство европейского качества;
  •  тарирование усилия прижимного устройства;
  •  штыревое подсоединение горелки;
  •  обеспечение установки кассеты с проволокой массой 15 кг, диаметром 300 мм;
  •  подача сварочной проволоки может осуществляться непосредственно с кассеты или бухты, уложенной на разматывающее устройство.

Табл. 8.4. Технические характеристики полуавтомата ПДГО-602

Напряжение питающей 3-х фазной сети переменного тока, В

380

Номинальный сварочный ток, А

600

Количество роликов, шт

4

Диаметр электродной проволоки, мм:

стальная

порошковая

1,2-2,0

1,2-3,2

Регулировка скорости подачи проволоки

ступенчатая

Кол-во ступеней регулирования скорости подачи проволоки

30

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч

104-980

Мощность двигателя привода подачи проволоки, Вт

180

Тип разъема сварочной горелки

штыревой

Вместимость сварочной кассеты, кг

15

Масса (без кассеты с проволокой), кг

26

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота

550

350

340

Табл. 8.5. Технические характеристики выпрямителя ВДГ-601

Номинальный сварочный ток

630

Режим работы, ПВ, %

60

Напряжение холостого хода, не более, В

90

Номинальное рабочее напряжение, В

66

Пределы регулирования сварочного тока, А

100-700

Пределы регулирования рабочего напряжения, В

18-66

Первичная мощность, кВ*А

69

КПД, %

82

Габаритные размеры, мм

9001140920

Масса, кг

550

8.3. Контроль качества сварки центральной балки

Контроль качества сварных швов проводится представителем ОТК предприятия изготовителя. Контроль производится двумя способами:

1. Внешний осмотр сварных швов. Производится не вооруженным взглядом либо с применением оптических устройств. Проверяется внешнее состояние сварных швов, наличие внешних дефектов: пор, раковин, непроваров, подрезов. Внешнему осмотру подлежат 100 % всех швов.

2. Ультразвуковая дефектоскопия. При помощи УЗД проверяется внутреннее состояние сварных швов на наличие внутренних дефектов соединений: пор, неметаллических включений, непроваров. Чувствительность данного метода высокая, что позволяет выявлять дефекты малых размеров. Для контроля применяются ультразвуковые дефектоскопы типа ДУК-6В, УД-11ПУ. Ультразвуковой дефектоскопии подлежат 30 % всех швов.

  1.  Нормирование сборочно-сварочных операций

Норма времени на сборку металлоконструкции под сварку рассчитывается, как сумма затрат времени на выполнение отдельных укрепленных переходов. Штучное время на сборку определяется по формуле:

                                                                                                

Где Тyi – время на установку отдельных деталей, мин;

Ткрi – время на крепление отдельных деталей, мин;

ty = 4.5+7=11.5мин;

tкр =0.13*14=1.28 мин;

tпр =21*0,17=3,57мин;

Подставив в формулу (10.1) полученные значения определяем норму времени на сборку:

Тш.сб =11.5+1.28+3,57=16.89 мин.

Основное время сварки определяем по формуле:

                                                                                                                                    (14.2)

где Vсв – скорость сварки, м/ч.

                        То = 60/25 = 2,4 мин.

Вспомогательное время связанное со свариваемым швом будет равно сумме затрат на:

зачистку и осмотр свариваемых кромок – 1 мин ;

корректировка электрода относительно оси шва – 0,2 мин ;

очистка шва от шлака и промер шва – 0,4 мин

                       tвш = 1 + 0,2 + 0,4 = 1,6 мин.

Расчетная длина шва составляет l = 3,800м.

  Вспомогательное время связанное с изделием и работой оборудования  

  будет равно сумме затрат на:

подготовку флюсовой подушки – 3 мин ;

установка автомата в начале шва – 1,6 мин;

отключение автомата после сварки – 0,5 мин ;

клеймение шва на один знак – 0,1 мин.

                       tви = 3 + 1,6 + 0,5 + 0,1 = 5,2 мин.

            Тш = [(2,4+1,6)*3.800+5,2]*1,1 = 22.44 мин

9.1 Расчет потребности в сварочных материалах.

В общем случае потребность в сварочных материалах для сборки и сварки заданной конструкции определяется раздельно для каждого из выбранных способов сварки.

Определим расход электродной проволоки на один погонный метр шва:

                                                                                (13.1)

где  Gпр - расход электродной проволоки, кг/м;

mн.м. - масса наплавленного металла, кг;

1,05 — коэффициент, учитывающий потери на угар, разбрызгивание и потери при наладке режима сварки;

                                                                  (13.2)

где    S - площадь поперечного сечения шва, мм2 ;

L - общая длина всех швов, м;

γ – удельная плотность материала (для стали 09Г2С - 7.8 г/см3)

                       

                        

Итак, мы получили, что расход электродной проволоки на сварку конструкции весом 1056 кг составляет 7,9 кг.

Т.к. масса наплавленного металла не составляет 2% от всей массы конструкции, то процесс сварки считается технологичным.

Расход флюса считаем в зависимости от режима сварки:

                      
9.2 Расход электроэнергии

Расход электроэнергии рассчитываем по формуле:

                         Qэл.энэ * Mн.м

Где Аэ – удельный расход электроэнергии на 1 кг расплавленного металла = 5-6 Вт/кг

Qэл.эн=5,5 * 7,9 = 238,97=239 Вт

       9.3 Расчет необходимого количества оборудования

Расчет необходимого количества оборудования  при годовой норме 2084 шт.  рассчитываем по формуле:

                         Nоб = Тшт * П/Ф *Кв * К

Где Тшт время на 1 операцию; П- годовая программа; Ф- действительный фонд времени работы оборудования; Кв – коэффициент выполнения норм=1,1 ; К- плотность бригады

                        Ф =521*3*8*0,95=5722,8

 Nоб = 25*2084/5722,8*0,95 = 8,6=9

  1.  Описание технологической оснастки

При изготовлении центральной балки выполняются такие виды операций, как транспортировка и подача деталей и заготовок к местам сборки, их правильная установка, закрепление, сварка изделия. Для увеличения производительности процесса изготовления конструкции, уменьшения трудоемкости, себестоимости проектируемое оборудование и оснастка разрабатывается с учетом максимального сокращения времени на основные и вспомогательные операции с применением механизированных и автоматизированных устройств.

В качестве транспортирующего устройства применяется электромостовые краны.

Для изготовления конструкций высокого качества, прежде всего, требуется правильная сборка деталей свариваемого изделия, то есть их правильная взаимная установка и закрепление.

Процесс сборки состоит из ряда последовательных операций. Прежде всего детали и заготовки необходимо подать к месту сборки. При изготовлении центральной балки детали подаются на стенд из цехового стеллажа или магазина накопителя  с помощью электромостового крана. Их устанавливают по упору, выставленному в размер, в правильном пространственном положении. В этом положении уложенные детали фиксируются. Прижимы должны обеспечивать правильное положение и направление прижимного усилия для закрепления деталей без сдвигов; надежное закрепление деталей в продолжении всего процесса сборки; быстроту действия; возможность удобной установки деталей в приспособление, безопасность в работе.

При сборке балки центральной используем не винтовые, а пневматические прижимы, которые имеют следующие преимущества по сравнению с винтовыми:

  •   создание значительно больших прижимных усилий;
  •  быстроту действия;
  •  облегчение условий труда;
  •  возможность дистанционного применения;
  •  возможность одновременного включения нескольких прижимов.

Стенд для сборки и сварки зетовых профилей:

Габариты стенда: ширина – 1500мм, длина – 4120мм, высота – 1100мм.

Детали, входящие в состав стенда приведены в таблице 10.1

Таблица 10.1 Состав стенда для сборки и сварки хребтовой балки

Наименование

Кол-во

Фундамент

1

рама

1

Концевые прижимы

2

Вертикальные прижимы

8

боковые прижимы

4

Зетовые профили устанавливаются по упорам и зажимаются пневмоприжимами. Конструкция стенда обеспечивает соблюдение всех основных размеров и центрирование стыка.

После того, как деталь cобрана, производится сварка стыка с помощью сварочного портала ВPP. Сварочные порталы серии BPP разработаны для сварки продольных балок или больших плоских деталей, таких, например, как платформы.

Портал оборудован сервоприводом переменного тока с   обратной связью и датчиком положения.
Основное перемещение по оси Х может быть дополнено другими приводными или неприводными суппортами для перемещения одной или нескольких горелок. Слежение за стыками осуществляется любыми типами датчиков либо механичесскими устройствами.
Стандартно предлагается возможность программирования рабочих перемещений посредством системы управления SATE-DV (перемещение по оси X) или SATE-PC (2-4 управляемые оси).

Балка портала представляет собой массивную сварную конструкцию, изготовленную из стальных коробчатых профилей, которая монтируется на две несущие колонны. Несущая колонна оснащена роликами для перемещения. На приводной колонне может монтироваться платформа для размещения источников тока, катушек сварочной проволоки, пультов управления и т.д.

Табл. 10.2. Технические характеристики портала BPP 1000

Скорость передвижения по оси Х, м/мин:

До 8

Габариты, мм:

длина

высота

ширина

4060

2020

3120

Макс.перемещение по оси Y,Z, мм

1000*4000

Энергоснабжение

3*400В,50/60Гц

  1.  Технологический процесс сборки, сварки и контроля качества продукции

Из магазина накопителя либо цехового стенда для поштучной выдачи зетовых профилей мы подаем 2 профиля с расхождением по высоте не более 3-х мм, но чтобы нижние горизонтальные полки были строго параллельны и на одном уровне,

с помощью мостового крана к стенду сборки-сварки. Там подаваемый профиль устанавливается в стенд по упору, причем таким образом, чтобы он был как можно плотнее прижат к максимально возможной поверхности корпуса. Затем также устанавливается второй профиль и оба профиля зажимаются в стенде пневмоприжимами. Конструкция стенда обеспечивает внутренний размер 350 мм таким образом, стык балки как раз находится над флюсомедной подушкой. Благодаря своей гибкой конструкции, флюсомедная подушка обеспечивает наилучшее положение стыка для сварки даже при условии некоторого расхождения по высоте профилей. Затем производится контроль сборки балки, проверяется равномерность стыковки, выставление профилей по упору, надежность прижатия конструкции. После этого производится заварка стыка балки по рассчитанным параметрам за один проход. После сварки конструкция подается на другие участки цеха и производится зачистка швов и термообработка – нормализация. Проводится визуальный контроль всего шва и ультразвуковая дефектоскопия до 30% длины шва.

  1.  Мероприятия по технике безопасности, охране труда, пожарной безопасности и предотвращению загрязнения окружающей среды

Обязательно строгое выполнение действующих «Правил устройства электроустановок», «Правил техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах», особенно общих требований и требований по газоэлектрической (плазменно-дуговой) резке, а также ведомственных руководящих материалов и указаний по технике безопасности, содержащихся в инструкциях по эксплуатации оборудования.

Основные требования по электробезопасности заключаются в надежном заземлении оборудования на участке резки и обеспечении ограждений и сигнализаций, исключающих возможность доступа к частям, находящимся под напряжением. За исправностью всех электрических устройств должны следить высококвалифицированные электромонтеры.

Действующими правилами допускается напряжение холостого хода до 180 В при ручной и до 500 В при машинной резке (в аппаратах с дистанционным управлением). Дисковая резка сопровождается сильным шумом, который в сочетании с ультразвуком опасен для обслуживающего персонала.

Необходимо обеспечить безопасность при работе со сборочно-сварочными приспособлениями. Приспособления и устройства должны обеспечивать надежное крепление свариваемых заготовок.

При организации работ необходимо уделять серьезное внимание гигиене труда и производственной санитарии. В процессе сварки под флюсом в окружающую среду выделяются вредные газы. Участки для сварки должны быть расположены в хорошо вентилируемых помещениях, по объему и площади соответствующих санитарным нормам. В общем случае потребность в сварочных материалах для сборки и сварки заданной конструкции определяется раздельно для каждого из выбранных способов сварки.Рабочие должны быть обеспечены термостойкой одеждой и головными уборами.

При контроле за состоянием воздушной среды на рабочих местах необходимо определять содержание флюсовой пыли с последующим нахождением в их составе растворимых и не растворимых фторидов, марганца, кремния, железа, титана, а в газовой среде – содержание фтористого водорода, фтористого кремния, окиси углерода, азота и окислов азота. Во избежание получения предельной концентрации пыли и газа в цехах и попадания его в окружающую среду используют пылегазоприемники и воздуховоды.

Для предупреждения пожаров необходимо выполнение противопожарных правил и мероприятий.

Список использованной литературы

  1.  Николаев Г. А., Куркин С. А., Винокуров В. А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб. Пособие. – Высшая школа, 1983. – 344с.
  2.  Сварка в машиностроении: Справочник/Ред. В.А.Винокуров. – М.: Машиностроение, 1979. – Т.3. – 567с.
  3.  Рыжов Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении. Организация и технология. – М.: Машиностроение, 1980. – 375с.
  4.  Гитлевич А.Д., Этингоф А.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. – М.: Машиностроение. 1979. – 280с.
  5.  Севбо П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования. – К.: Наук. Думка, 1978. – 400с.
  6.  Альбом оборудования для заготовительных работ в производстве сварных конструкций: Учеб. Пособие. – М.: Высшая школа, 1977. – 136с.
  7.  Куркин С.А., Ховов В.М., Рыбачук А.М. Технология, механизация и автоматизация сварочных конструкций: Атлас. – М.: Машиностроение, 1989. – 328с.
  8.  Гитлевич А.Д., Живопинский Л.А., Жманин Д.Ф. Техническое нормирование технологических процессов в сварочных цехах, М.: МАШГИЗ, 1962. – 172с.
  9.  Прох Л.Ц, Шпаков Б.М. Справочник по сварочному оборудованию. К.: Технiка, 1978. – 152с.
  10.  Терещенко В.И., Либанов А.В. Выбор и применение способов сварки при изготовлении конструкции.
  11.  Справочник по сварке /Ред. Е.В. Соколов. –  М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960. – Т.1. – 556с.
  12.  Справочник по сварке /Ред. Е.В. Соколов. –  М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. – Т.2. – 664с.

Содержание

Стр:

    Введение

  1.  Описание сварной конструкции, её назначение, степень ответственности, анализ технологичности
  2.  Основные требования  технических условий на изготовление                       

    приёмку и испытание конструкции

  Технологические условия на изготовление сварной   

   конструкции

 Требования к сварочной проволоке

  Технические условия на сварочный флюс

  Требования к защитному газу

  Требования к сварке

  Требования к контролю качества

  1.  Способ сварки конструкции, род тока, полярность, сварочные    

   материалы, сварочное  оборудование, параметры режимов сварки,   

    методы контроля качества

    Технологический процесс сборки и сварки металлоконструкции

    Методы контроля качества изготовления конструкций                                         4.   Анализ базового технологического процесса

5.   Обоснование и выбор способов изготовления деталей и заготовок

6.  Выбор оборудования для изготовления заготовок и их  

     транспортировки

7.Выбор и обоснование методов сборки конструкции.                            

  Структурная схема сборки и сварки конструкции

8. Выбор и технико-экономическое обоснование способов сварки

   Расчет и выбор режимов сварки

   Выбор оборудования и источников питания

   Контроль качества сварки центральной балки

 9.Нормирование сборочно-сварочных операций

    Расчет потребности в сварочных материалах.

    Расход электроэнергии

10.Описание технологической оснастки

11.Технологический процесс сборки, сварки и контроля                         

     качества продукции

12.Мероприятия по технике безопасности, охране труда, пожарной   

     безопасности и предотвращению загрязнения окружающей среды

Список использованной литературы


1-
1шт

1-1шт

сборка

контроль

сварка

контроль

 2 1шт

 3  2шт

5 1шт

4 1шт

6 1шт

сборка

контроль

сварка

контроль

5-3шт

4-1шт


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58116. Військові звання і знаки розрізнення. Начальники та підлеглі, старші та молодші, їх права і обовязки 182.5 KB
  Мета: Вивчити поняття щодо суті і значення військової дисципліни; Назвати статути Збройних сил України основні їх вимоги. Статути Збройних Сил України це зведення законів військової служби на основі яких проходять повсякденне життя виховання навчання бойова діяльність військ...
58118. Функции финансов, как экономической категории 15.22 KB
  Именно через эту функцию реализуется общественное назначение финансов – обеспечение каждого субъекта хозяйствования и государства необходимыми ресурсами, использ. в форме денежных фондов целевого назначения.
58119. Финансы как экономическая категория в системе социально-экономических категорий 15.17 KB
  Каждая наука оперирует определенным кругом понятий, имеет особые, специфические категории, которые являются концентрированным выражением общих, наиболее существенных признаков, качеств, закономерностей и взаимосвязей объектов той сферы
58120. Создание Интернет-страниц 32 KB
  Он требует терпения и знания основ «программирования» на языке html, который, по сути, языком программирования не является. Итак. Для работы нам будет достаточно программы Блокнот. И даже более того, достаточно будет использовать только меню FILE.
58121. СУСПІЛЬНО-ІСТОРИЧНІ УМОВИ РОЗВИТКУ УКРАЇНСЬКОЇ ЛІТЕРАТУРИ ХХ ст., ОСНОВНІ СТИЛЬОВІ НАПРЯМИ 120.5 KB
  Цi хронологiчнi межi визначаються не тiльки перебiгом революцiї 1905–1917 рр., а й вiдходом iз життя I. Франка (1916 р.) та М. Коцюбинського й Лесi Українки (обоє померли в 1913 р.). Формування пiсля 1905 р. Києва як лiтературної столицi України, поширення загальноукраїнської лiтературної перiодики
58122. ВВЕДЕНИЕ. МИР В XVI – XVIII ВВ 46 KB
  В более узком смысле история — это наука, изучающая всевозможные источники о прошлом для того, чтобы установить последовательность событий, исторический процесс, объективность описанных фактов и сделать выводы о причинах событий.
58123. Задачи бухгалтерского учета в общественном питании 34 KB
  Контроль за финансовыми показателями (размер прибыли, источники поступления средств и порядок их расходования, оборотные средства, отчисления от прибыли и.т.д.) за правильностью расчетов с поставщиками и покупателями, за своевременным поступлением платежей в бюджет, за правильностью использования банковских кредитов...
58124. Сущность и виды государственной финансовой политики 17.12 KB
  В любом цивилизованном обществе правительство использует финансовые отношения для достижения определенных целей, для осуществления своих функций и задач. В этой связи финансовая политика выступает инструментом воздействия на экономические интересы отдельных слоев населения и общества в целом.