Технология сварочных работ по производству подкрановой балки

метки: Сварочный, Производство, Балка, Сварка, Конструкция, Сварной, Соединение, Формула

В настоящее время сварка является крупным самостоятельным видом производства и применяется для создания и возведения принципиально новых конструкций и сооружений, для ремонта машин и аппаратов, получение изделий со специальными свойствами. Сварные конструкции работают при сверх высоких и сверхнизких температурах, при давлениях, значительно превосходящих атмосферное, и в условиях космического вакуума. Современные достижения в области сварки позволяют соединять не только металлы, но и пластмассы, стекло, керамику и другие материалы.

В зависимости от потребностей современные технологии позволяют выполнять сварку практически при любых условиях, в частности в водной среде или в вакууме. Практически любое современное производство сложно представить без использования технологий сварки.

Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).

Создание учеными новых концентрированных источников энергии — электронного и лазерного луча — обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки, которые успешно применяются в промышленности. С развитием обитаемых космических станций сварка потребовалась в космосе.

В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ важное значение имеет постоянное повышение уровня подготовки — теоретической и практической — квалифицированных специалистов.

Закономерности сварки плавление излагаются в тесной связи со спецификой отдельных ее видов. Наибольшее внимание уделено дуговой сварке, занимающей ведущее положение по сравнение с другими видами сварки.

Широко применяются такие процессы дуговой сварки металлическим электродом, как сварка плавящимся электродом в защитных газах, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертных газах и плазменная сварка.

Молодость сварки, ее широта и универсальность, высокая экономичность реактивность служат залогом дальнейшего развития сварочной науки и техники. Применение сварки способствует совершенствованию машиностроения развитию таких отраслей техники как ракетостроение, атомная энергетика.

Сварке металлов и неметаллов, несомненно, принадлежит будущее.

Глубоко символичен девиз широко известной немецкой фирмы, выпускающей сварочное оборудование: «Мир вращается вокруг сварки».

Термические виды сварки: электрошлаковая, газовая и дуговая сварка под флюсом

... сварки электрод постоянно подается специальным механизмом, который также обеспечивает колебания электрода вперед–назад при сварке ... в высоком вакууме. Такие естественные условия имеются в космическом пространстве, где ... сдавливании. У более важных для техники металлов твёрдость настолько велика, ... разделить на следующие основные виды сварки: электрическая дуговая, где источником тепла является ...

Нужно сказать, что именно сварка один из ответственных и распространенных строительных процессов. В стройке применяются разные вид соединений, такие как стыковые, угловые, нахлесточные, тавровые, торцовые соединения. Эти различные по своим характеристикам соединения важны в строительстве, так как иногда приходится варить различные формы металла. Конечно, с движением научно-технического прогресса и в строительстве применяются различные новые виды сварки, но неизменным остается одно — в любой стройке сварочные работы присутствуют, они актуальны и важны.

Цель выполнения данного проекта: разработать технологический процесс изготовления сварной двутавровой подкрановой балки.

1. Теоретическая часть

1.1 Классификация сварных конструкций по конструктивной форме и прилагаемой нагрузки

Сварные конструкции используются в разных отраслях — это и строительство зданий, и монтаж трубопроводов разного назначения и пр. Для разных целей применяются определенные виды сварных конструкций.

Конструктивное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.), по способу получения заготовок (листовые, сортопрофильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампованные).

Для создания типовых технологических процессов целесообразна классификация по конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок. По этим признакам выделяют решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.

Балками называют конструкции таврового, двутаврового, коробчатого или других видов сечения, работающие в основном на поперечный изгиб. К ним относят поперечные и продольные балки мостовых кранов, балки подкрановых путей, строительные колонны, пролетные балки мостов и т.п.

Условно все конструкции можно разделить на три группы:

• группа 1 — особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п.);

• группа 2 — ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);
• группа 3 — неответственные конструкции — все прочие.

Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции. Балка, перекрывающая один пролет и поддерживающаяся двумя опорами, называется разрезной. Разрезные подкрановые балки проще монтировать, они не являются чувствительными к осадке опор но к их недостаткам относится повышенный расход стали.

Неразрезная многопролетная балка перекрывает несколько пролетов и имеет больше двух опор. Этот вид балочной продукции более экономичен по расходу металла (12-15%), но ее тяжелее монтировать из-за сложности устройства стыков. Если опоры подвергаются осадке, на балку возникает дополнительная нагрузка.

Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов ...

... -78 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах курсового проекта. 1. Основные размеры Балка подкрановая должна изготовляться пролетом 6 м (5,5 м). Балки, в зависимости от места их расположения, ... -75. 6. Контроль сварных швов Контроль должен осуществляться на следующих стадиях изготовления, монтажа и приемки при: а) изготовлении деталей; б) сборке элементов и конструкций под клепку, ...

Металлоконструкция ответственного назначения воспринимает статические нагрузки от собственного веса и динамические от веса крана и поднимаемого им груза. Верхний пояс работает на сжатие, а нижний на растяжение. Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны состоят: из подкрановых балок, воспринимающих вертикальные крановые нагрузки D; тормозных конструкций, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия T; связей, обеспечивающих жесткость и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов с элементами крепления и упоров

По данному подпункту можно сказать, что подкрановые балки подразделяются на: однопролетные разрезные балки, неразрезные балки.

Балки предназначены для знакопеременных нагрузоки выдерживают большие нагрузки изгибающего момента, поэтому чаще всего используются в качестве подкрановых балок.

1.2 Назначение и применение подкрановой двутавровой балки

Балки — это конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Балка представляет собой конструктивный элемент сплошного сечения, предназначенный для работ на поперечный изгиб. Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны. Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, то чаще всего используют балки двутаврового сечения. Сварочные двутавровые балки целесообразны и экономичны. Они позволяют изготовить профили с различными отношениями, с разной шириной и толщиной вертикальных листов, а также горизонтальных. Двутавровая балка представляет собой катаный или сварной металлический профиль, сечение которого напоминает букву-Н. Двутавр, широко применяется в промышленном, общегражданском, крупнопанельном строительстве как элемент несущих конструкций, подвесных путей, колонных конструкций, в составе тяжелых механизмов и машиностроении. Чаще всего двутавровые балки применяются при возведении высотных зданий, шахтных перекрытий, мостов, где служит для перераспределения вертикальных и горизонтальных нагрузок на несущую конструкцию. Балки подкранового типа используются в качестве опор для рельсовых путей, по которым перемещаются краны. Подкрановые балки с уложенными к ним рельсами образуют пути для движения мостовых кранов и, выполняя роль продольных связей.

Основное назначение:

• восприятие подвижной вертикальной нагрузки от крана, оказывающей динамическое воздействие на балку;
• воздействие сравнительно больших сосредоточенных давлений от колес крана, передающихся через поясные соединения на стенку балки и вызывающее ее смятие. Они должны быть максимально надежными и долговечными.

1.3 Технологический процесс изготовления подкрановой балки

Технологический процесс- упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющих с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Изготовление подкрановой балки подразделяется на 7 этапов.

Зачистка. Зачистка основного металла от ржавчин, масел, влаги, рыхлого слоя окалины, Допускается зачистка не всей поверхности свариваемых деталей, а только части поверхности кромок шириной 30-40 мм. Особенно тщательно зачищают торцы свариваемых кромок. Для этого применяют дробометную машину.

Клеефанерная балка деревянные конструкции

... Клеефанерная балка двутаврово-коробчатого сечения Традиционно клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерных стенок, однако в настоящее время предпринимаются попытки создания цельнофанерных конструкций, ... несущую способность и жесткость балки иногда выполняют армирование дощатоклееных балок. Дощатоклееные армированные балки представляют собой деревянные клееные балки, в которые вклеиваются ...

Правка. Правка листовой стали производится в холодном состоянии. При этом устраняют общие и местные неровности, волнистость кромок. Для этого применяют листоправильную машину МЛЧ-1725 — рисунок 1.

Рисунок 1 — Листоправильная машина МЛЧ-1725.

Детали раскладывают в один слой, и лист с деталями пропускают между валками до полного выправления металла.

Разметка. Разметка- процесс вычерчивания детали на материале в натуральную величину с нанесением линей сгибов, вырезов и центров отверстий. При заготовке нескольких одинаковых деталей их размечают по шаблону с допуском на резку. Для этого применяют измерительный инструмент.

Резка. Для резки применяют кислороднуюрезку механизированными способами-автоматами. Подкрановая балка является ответственной конструкцией, высота неровностей реза после машинной резки должна быть не более 0,3 мм. Применяют механизированные кислородные резаки СГУ-1-60.Для обработки торцов используют механическую и химическую обработку. Применяют кромкострогальные и фрезеровачные машины.

Сборка. Сборка сварной конструкции заключается в размещении ее элементов в порядке технической карты и предварительного скрепления их между собой с помощью приспособлений и наложений прихваток. От качества сборки в значительной степени зависит качество сварной конструкции. Применяют клинья, упоры из листов и угловых профилей.

Сборочные элементы (изделия) должны прихватываться в нескольких местах ручной или механизированной сваркой. Прихватки должны располагаться на равном расстоянии друг от друга в местах последующего наложения сварного шва.

Длина прихваток должна быть не менее 50 мм и расстояние между ними не более 500 мм, а в конструкциях из стали с пределом текучести 440 Мпа длина прихваток должна быть не менее 100 мм, расстояние между прихватками не более 400 мм. Высота прихваток должна составлять 0,3-0,5 высоты будущего шва, но не менее 3 мм.Катет шва прихваток угловых и тавровых соединений должен быть равен катету шва, установленному рабочей документацией

Прихватки должны выполняется сварщиком, имеющими допуск на сварку подобных изделий, и по возможности теми, кто будет сваривать данное соединение, теми же сварочными материалами, которые будут применяться для сварки основных швов.

Прихватки должны быть полностью перекрыты и по возможности переварены при наложении основного шва. Прихватки выполняются на режимах, рекомендованных для сварки таких швов. К качеству прихваток предъявляются такие же требования, как и основному сварочному шву.

Сборочно-сварочные приспособления

Для уменьшения трудоемкости и продолжительности работы, повышения качества и снижения себестоимости изделия применяют механизированные приспособления для сборки свариваемой конструкции и перемещения ее в процессе сварки. К этому оборудованию относятся: приспособления и механизмы для укладки, наклона и вращения свариваемых изделий (стенды, стеллажи, кондукторы, кантователи); для крепления и перемещения сварочных аппаратов (тележки, порталы); для обслуживания зоны сварки (площадки, балконы, люльки).

Механическое сварочное оборудование можно с успехом использовать при изготовлении сварных узлов и конструкций на строительно-монтажной площадке, в мастерских и в цехах металлоконструкций.

Рисунок 2 — Цепной кантователь.

Прост в использовании цепной кантователь рисунок 2, он состоит из нескольких фасонных рам 5, на каждой из которых смонтированы две цепные звездочки (холостая 1 и ведущая 4) и холостой блок 6. Свариваемая балка 3 укладывает на провисающую цепь 2. Ведущие звездочки имеют общий приводной вал и обеспечивают поворот балки в требуемое положение. Следует иметь в виду, что такой кантователь не обеспечивает жесткого и неизменного положения свариваемой конструкции, и поэтому во избежание смещения сварочной дуги с кромок детали сварки целесообразно производить сварочной головкой, перемещающейся непосредственно по балке.

2. Специальная часть

2.1 Технические требования на изготовление подкрановой балки

Технические условия изготовления сварной конструкции предусматривают технические условия на основные материалы, сварочные материалы, а также требования, предъявляемые к заготовкам под сборку и сварку, к сварке и к контролю качества сварки.

Технические условия колонны должны удовлетворять требованиям СНиП 23118-78, ГОСТ 8240-79 и ГОСТ 27772-88. Технические условия на материалы для изготовления конструкции основной материал, применяемый для изготовления металлических конструкций, подбирается в соответствии с требованиями чертежа, ГОСТов и ТУ. Надежность и долговечность сварных конструкций, их экономичность в изготовлении и эксплуатации являются основными показателями качества технологического процесса изготовления конструкций в сборочно-сварочном производстве. При проектировании технологии изготовления сварного изделия разрабатывают комплекс работ, включающий в себя заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска. Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, т.е. решения, которые были приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Двутавровая стальная сварная балка, изготавливается в соответствии с требованиями настоящей технологической инструкции, ГОСТ 23118, ТИ№1-2008 (балки сварные двутаврового сечения), по рабочим чертежам КМД, утвержденными в установленном порядке.

Сварная балка изготавливается из листового горячекатаного проката из углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 27772, ГОСТ 19281. Сборка производится только из выправленных листов, очищенных от заусениц, загрязнений, ржавчины, влаги, грата.

Марка, категория качества, класс прочности стали указывается в чертежах КМД. Предельные отклонения по толщине стенки сварной балки и полок балки соответствуют предельным отклонениям по толщине исходной заготовки шириной свыше 1500 до 2000 мм точности прокатки по ГОСТ 19903.

Кромки поясов сварной балки после машинной кислородной резки не имеют неровностей, превышающие 0,3 мм.

Тавровые (поясные) и стыковые (стык листов полок и стенок) швы выполняются механизированной сваркой (автоматической под флюсом и или полуавтоматической в среде защитного газа) с плавным переходом швов к основному металлу.

Стыки листов полок и стенки, которые имеет двутавровая сварная балка , выполняются встык без накладок с применением двухсторонней сварки. При этом, стыки листов полок относительно стыка стенки двутавровой балки, находиться на расстоянии не менее 100 мм по обе стороны от стыка стенки.

Виды испытаний, объем контроля сварных соединений выбираются в зависимости от установленного уровня качества в соответствии с ГОСТ 23118. Номер или знак проставляется на расстоянии не менее 40 мм от границы шва. При сварке сборочной единицы одним сварщиком ставится знак сварщика рядом с маркировкой.Допускается производить ремонт сварных соединений, при этом исправленные участки швов подвергаются повторному контролю.

Разрешается удалять дефекты наружной поверхности пологой зачисткой или сплошной шлифовкой, при этом толщина стенки и или полки после зачистки не выходит за минимальные допустимые значения

2.2 Выбор и обоснование выбора материалов для изготовления подкрановой балки

Для металлических строительных конструкций рекомендуется применять горячекатаный прокат из углеродистых и низколегированных сталей, химический состав и механические свойства которых определен в ГОСТ 27772-88.

Выбор конкретной стали зависит от характера нагрузок, воздействующих на металлическую конструкцию, климатических условий ее эксплуатации и регламентируется СНиП II-23-81*. В соответствии с выше указанным СНиП, в зависимости от условий, работы, стальные конструкции разделяются на 4 группы. Согласно СНиП II-23-81 сквозная центрально-сжатая колонна относится к 3-группе ответственной конструкции.

Под условиями работы понимается характер нагрузок — статические, вибрационные, динамические, климатические районы и соответствующие им предельные отрицательные температуры эксплуатации, наличие сварных соединений в конструкциях.

Согласно ГОСТ 27772-88 для изготовления сквозной центрально-сжатой колонны выбран швеллер горячекатаный из стали Ст3сп по ГОСТ 8240-79 и ГОСТ 380-71. Сталь Ст3сп конструкционная углеродистая обыкновенного качества для сварных конструкций.

Выбор производится с учетом характера нагрузок, условий работы конструкции и экономичности. Конструкция должна удовлетворять жесткости, прочности и выносливости.

Таблица 1- Химический состав стали Ст3сп ГОСТ 380-79.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As	Fe
0,14-0,22	0,15-0,3	0,4-0,65	до 0,3	до 0,05	до 0,04	до 0,3	до 0,008	до 0,3	до 0,08	97

Сталь Ст3сп относится к группе свариваемости без ограничений, не склонная к отпускной хрупкости.

Свариваемость стали по величине эквивалента углерода определяют по формуле:

C _э = С+.

Таблица 2 — Механические свойства стали Ст3сп ГОСТ 14 при Т=20?С.

Сортамент	Прокат	у в МПА	д5,%
Сталь горячекатаная ГОСТ 380-79	20-40	380-490	25

Электродная проволока.

Для сварки углеродистой стали Ст3сп подобрана проволока марки Св-08ГА по ГОСТ 2246-70(таблица 3) обеспечивающий качественное сварное соединение. Сварочная проволока подобрана согласно настоящего руководящего документа РД 34.15.132-96. Проволока должна быть хорошо очищена от ржавчины, жиров, грязи и не иметь резких перегибов, затрудняющих ее подачу.

Таблица 3 — Химический состав сварочной проволоки марки Св-08ГА.

C, %	Mn, %	Ni, %	Cr, %	Si, %	P, %	S, %	N, %
до 0,1	от 0,8 до 1,1	до 0, 25	до 0,1	до 0,06	до 0,03	до 0,025	до 0,01

Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется прокалить при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов.

Разрешается также очищать проволоку наждачной шкуркой или любыми другими способами до металлического блеска. При очистке проволоки нельзя допускать ее резких перегибов (переломов), что может нарушить нормальный процесс подачи проволоки в зону сварки.Проволока должна храниться в мотках в специальной таре, предупреждающей ее увлажнение.

Сварочные флюсы.

Сварочный флюс-один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин. Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва. Сварочный флюс-АН-348-А по ГОСТ 9087 подобран согласно действующего руководящего документа РД 34.15.132-96. Сварочный флюс АН-348-А (таблица 4) изготавливается плавлением в пламенных или дуговых печах, грануляцией мокрым способом. Размер зерна флюса АН-348-А: 0,25-1,6мм.

Флюс должен храниться на складе, отвечающем требованиям. Перед применением флюс должен быть прокален по режиму, приведенному в стандарте, паспорте или технических условиях.

Таблица 4 — Химический состав флюса АН-348-А.

SiO 2	MnO	CaO	MgO	Al 2 O3	Fe 2 O3	S	P	CaF 2
40,0-44,0	31,0-38,0	<12,0	<7,0	<13,0	0,5-2,2	<0,11	<0,12	3,0-6,0

В данном проекте подобран основной материала сталь 09Г2ГОСТ 19282-73 конструкционная низколегированная хорошего качества и сварочные материалы проволока Св-08ГА по ГОСТ 2246-70 и флюс АН-348-А по ГОСТ 9087. Выбор основных сварочных материалов производился с учетом характера нагрузок, условий работы конструкции и экономичности.

Сварочная проволока подобрана согласно настоящего руководящего документа РД 34.15.132-96

2.3 Расчет усилия и сечения элементов характерного узла сварной подкрановой балки

Чтобы выполнить расчет балки из листовой стали, необходимо определить вес металлоконструкции. Вес балки вычисляется по формуле:

расчет веса полки.

M _пок =b*l*p*s,

где b — ширина полки, м;

• l — длина балки, м;

p — плотность металла электродной проволоки, г/см ³ (для стали с= 7,85 г/см³ );

• s — толщина полки;
• m= 0,270* 12*7,85*0,016=0,406 944т, переведем полученное значение m=407кг.

Расчет веса стенки.

m _сте =h*l*p*s,

где h — ширина полки, м;

• l — длина балки, м;

p — плотность металла электродной проволоки, г/см ³ (для стали с= 7,85 г/см³ );

• s — толщина стенки.

m=0,868*12*7,85*0,012=0,9811872т, переведем полученное значение m=981кг.

Подкрановая балка состоит из 2 полок для этого необходимо полученную массу одно полки умножить на 2 для получения веса двух полок:

m = m*2,

M=407*2= 814кг вес 2 полок.

Для получения общей массы конструкции необходимо сложить полученные значения:

М _общ = m_пок +m_сте ,

М _общ =814+981=1795кг.

Расчет балки на изгиб.

Для начала, необходимо будет найти точку (сечения), в котором будет максимальный момент. Это зависит от опирания балки или же ее заделки.

q=,

где M — вес конструкции, кг;

• q==149,6кг/ м.

M=q*l ² /12,

M=149,6кг/м*12 ² м/12=1795,2кг/м.

После нахождения изгибающего момента должны найти момент сопротивления W _x этого сечения по формулам:

F= bh,

где F — площадь сечения,

b — ширина полки, м,

h — высота балки, м,

F= 27*90=2430cм.

Момент сопротивления.

W _y =;

где b — ширина,

h — высота балки,

W _y = 86,8*27² /6=10546,2.

Расчет на прочность при действии изгибающего момента.

В первую очередь необходимо подобрать балку по изгибающему моменту. Прочность стальной балки на изгиб проверяется по следующей формуле (п.8.2.1 СП 16.13330.2011 или 5.12 СНиП II-23-81*):

• где М — максимальный момент, возникающий в балке (находится по эпюре моментов);
• Wn, min- момент сопротивления сечения (находится по таблице или вычисляется для данного профиля), у сечения обычно 2-а момент сопротивления сечения, в расчетах используется Wx если нагрузка перпендикулярна оси х-х профиля или Wу если нагрузка перпендикулярна оси у-у;

• Rу — расчетное сопротивление стали (задается в соответствии с выбором стали);

— гс- коэффициент условий работы (данный коэффициент можно найти в таблице 1 СП 16.13330.2011 Стальные конструкции либо в таблице 6* СНиП II-23-81) для балок сплошного сечения коэффициент равен 0,9 при по сечению, ослабленному отверстиями 1,1.

0,0004?1.

Условие прочности при действии изгибающего момента соблюдено.

2.4 Норма времени на сварочные работы выбранного сварного узла

Норма времени — это количество рабочего времени, необходимое для выполнения определенной работы (операции) в наиболее рациональных для данного предприятия организационных.

Норма времени выражается в минутах (иногда в часах) и определяется на конструкцию (узел), а обозначается Ф.

Структура Фвключает в себя все затраты времени, связанные с выполнением операции:

Ф= Ф _п +Ф_о +Ф_в +Фд+Ф_з ,

где Ф _о — основное время (горения дуги воздействие инструментом на деталь и т.д.);

t _o =,

где F — площадь сечения шва, см ² ,

L — длина шва, см;

7,85 — плотность наплавленного металла, г/см ³ ,

a — коэффициент наплавки, г/Ач;

I — сила сварочного тока, А

t _o == 61,9мин.

Ф _п -подготовительное время (выдается на получение инструктивного задания по ознакомлению с условием выполнения сварки и резки и т.п.Ф_п -30%);

61,9*0,30%= 18,6 мин,

Фв-вспомогательное время (снятие и установка деталей, закреплении их в приспособлении, управление рабочими органами и т.д.); Фв-5%;

61,9*0,05%=3,1 мин,

Ф _д — дополнительное время,дается на отдых и естественные надобности Ф_д — 15%:

61,9*0,15%=9,3 мин,

Ф _з -заключительное время расходуется на сдачу работы Ф_з -12%:

61,9*0,12%=7,4 мин.

Все затраты времени, связанные с выполнением операции:

Ф=18,6+61,9+3,1+9,3+7,4= 100,3 мин.=1ч 40мин.

2.5 Выбор и обоснование выбора оборудования для изготовления подкрановой балки

Сталь 09Г2 можно сваривать всеми видами и способами сварки рассматриваю универсальные и оптимальные способы сварки: автоматическую и полуавтоматическую в среде СО2 и под слоем флюса сварки металлоконструкции подкрановой балки предлагаю применить автоматическую сварку под слоем флюса, что повысит производительность сварки.

К преимуществам данного способа сварки можно отнести:

высокая производительность, превышающая производительность ручной дуговой сварки в 5-10 раз. Достигается она за счет использования сварочного тока значительной силы, и, как следствие этого, за счет глубокого проплавления свариваемого металла.

применение флюса повышает качество сварки за счет того, что образует защитную пленку вокруг зоны сварки и препятствует проникновению в нее окружающего воздуха.

при автоматической сварке потери электродного металла не превышают 2-5%, так как угар металла и его разбрызгивание практически отсутствуют.

Выбор основного сварочного оборудования производится по техническим данным. К основному сварочному оборудованию относятся источники питания, сварочные аппараты, машины, установки и станки. Эффективность, качество и производительность сварочного производства во многом зависит от правильного выбора сварочного оборудования и технологической оснастки.

К основным параметрам сварочных источников питания оснастки: номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока, напряжение питающей сети, напряжение холостого хода, внешние характеристики. При выборе источников питания необходимо учитывать следующее: параметры источника должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к сварочному оборудованию и соответствовать условиям технологического процесса.

При выборе сварочных аппаратов, машин и т.п. учитывают:

• тип производства;
• необходимость передвижения аппарата или стационарной его работы;
• необходимость использования тех или иных систем автоматического регулирования, стабилизации, программного управления или пространственной ориентации рабочего органа.

На основе выше изложенного подобран в качестве основного источника питания сварочный выпрямитель ВДУ-1000 (рисунок 3).

Это универсальный выпрямитель, выполненный с тиристорным регулированием и имеющий универсальные жесткие и падающие внешние характеристики, предназначенный для комплектации сварочных автоматов для сварки под флюсом изделий из углеродистых и малоуглеродистых сталей на постоянном токе обратной полярности. Основные технические характеристики выпрямителями перечислены в таблице 5.

Рисунок 3- Сварочный выпрямитель ВДУ-1000

Особенности выпрямителя:

• надежное зажигание и устойчивое горение дуги;
• наличие термозащиты от перегрузки;
• возможность как местного, так и дистанционного регулирования сварочных параметров;
• обладают двумя видами жестких внешних вольтамперных характеристиках для сварки под слоем флюса;

Таблица 5 — Технические характеристики выпрямителя ВДУ- 1000

Наименование параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	3Ч380
Частота питающей сети, Гц	50
Номинальный сварочный ток, А (при ПВ, %)	1000 (100%)
Пределы регулирования сварочного тока, А	150ч 1000
Пределы регулирования сварочного напряжения, В	24ч 45
Номинальное рабочее напряжение, В	45
Напряжение холостого хода, В. Не более	55
Потребляемая мощность при номинальном токе, кВА	Не более 57
Масса, кг. Не более	360
Габариты, мм. Не более	695Ч610Ч1105

Используемый сварочный трактор АДФ-800 предназначенный для сварки и наплавки электродной проволокой под слоем флюса. Работает в комплекте с выпрямителями, ВДУ-1000 и др. АДФ-800 (рисунок-4) представляет собой самоходное устройство в котором подача сварочной проволоки, перемещение, и защита дуги происходит автоматически по определенной программе. Сварочная горелка трактора производит сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, угловых швов, а также тавровых швов. В процессе работы трактор передвигается по изделию или по уложенной на нем направляющей линейке. Технические характеристики перечислены в таблице 6.

Рисунок 4- Сварочный автомат АДФ-800.

Трактор АДФ-800 имеет следующие основные технические решения:

• микропроцессорный блок управления;
• плавная регулировка скорости подачи электродной проволоки (сварочного тока);
• плавная регулировка скорости перемещения тележки (скорости сварки);
• стабилизация скорости сварки и скорости подачи проволоки;
• цифровая индикация величины сварочного тока и напряжения, скорости сварки, времени заварки кратера и времени растяжки дуги;
• предварительная установка сварочного режима (скорости подачи проволоки, напряжения на дуге, скорости перемещения по свариваемому изделию);
• дистанционное включение и плавное регулирование сварочного напряжения источника;
• регулировки положения сварочной головки в различных пространственных положениях;
• возможность сцепления и расцепления колес с приводом с помощью муфты;
• наличие регулируемого копира для сварки тавровых швов и швов с разделкой кромок.

Таблица 6 — Технические характеристики сварочного автомата АДФ-800

Наименование параметра	Значение
Напряжение питания сварочного трактора ,при частоте 50Гц,	42
Номинальный сварочный ток, при ПВ=100%, А	800
Диаметр электродной проволоки, мм	1,6ч 4,0
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	40ч 360
Пределы регулирования скорости сварки, м/ч	12ч 120
Пределы регулирования времени заварки кратера, сек	0ч 5
Пределы регулирования времени растяжки дуги, сек	0ч 2
Угол поворота механизма подачи вокруг продольной оси автомата	±45 от вертикали
Вертикальный сдвиг механизма подачи, мм. Не менее	65
Угол поворота плоскости кассеты с проволокой вокруг продольной оси автомата	±25
Вращение сварочной головки вокруг вертикальной оси	±90
Межосевое расстояние колес, мм	330
Колесная колея, мм	214
Вместимость кассеты для проволоки, кг. Не менее	15
Емкость бункера для флюса, дм	7,3
Мощность, потребляемая сварочным трактором, ВА. Не более	400
Габаритные размеры, мм	760Ч370Ч570
Масса (без флюса и проволоки), кг	80

В данном проекте подобрано оборудование удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к сварочному оборудованию и соответствуя условиям технологического процесса. Выбор основного сварочного оборудования производится по техническим данным Эффективность, качество и производительность сварочного производства во многом зависит от правильного выбора сварочного оборудования и технологической оснастки.

2.6 Технология сварки узлов сварной подкрановой балки

На нижний лист полок устанавливают и прихватывают коротыш. К стенке крепят, временные уголки жесткости. Потом на полку устанавливают стенку, выверяют ее по слесарному угольнику и прихватывают. Таким же образом собранный тавр устанавливают, выверяют и прихватывают к другой полке с целью устранения угловых деформаций. Стенку и полку прихватывают между собой полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. После установления полок и стенки при помощи крана конструкцию укладывают на цепной кантователь сварка ведется в нижнем положении в «лодочку» (рисунок 5).

Сварка производится без разделки кромок однопроходным швом. После сварки одной стороны балка вращается при помощи провисающей цепи. Ведущие звездочки имеют общий приводной вал и обеспечивают поворот балки в требуемое положение. По окончании сварки удаляется временные уголки жесткости, флюс и брызги, образованные в процессе сварки. Производится контроль качества на выявление трещин и других дефектов.

Рисунок 5 — Сварка в «лодочку»

Таблица 7 — Зависимость диаметра сварочной проволоки от толщины свариваемого металла.

Толщина стали S, мм	12,0	14,0	16,0
Диаметр сварочной проволоки dэ , мм	2,0-4,0	4,0-6,0	4,0-6,0

Расчет сварочного тока, А, производится по формуле:

Iсв=

где dэ- диаметр электродной проволоки, мм;

а — плотность тока, А/мм ² .

Iсв=р*4 ² *30/4=377А/мм² .

При сварке для более глубокого проплавления рекомендуется использовать высокие значения плотности тока в электродной проволоке (а ? 30…40 А/мм ² ).

Диаметр электродной проволоки желательно подобрать по таблице 8, чтобы он обеспечил максимальную производительность сварки при требуемой глубине проплавления.

Таблица 8 — Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока.

Сила сварочного тока, А	180-300	300-400	500-600	600-700	700-850	850-1000
Напряжение дуги, В	32…34	34…36	36…40	38-40	40…42	41…43

Площадь поперечного сечения рассчитывается по формуле:

• где K — катет шва;

F==24,3см ² .

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, определяется по формуле:

Vэ=

где dпр- диаметр проволоки, мм;

• бр- коэффициент расплавления, г/А*ч;

с- плотность металла электродной проволоки, г/см ³ (для стали с= 7,8 г/см³ ).

Vэ=4*10*377/р*4 ² *7,8=38,4м/ч.

Коэффициент расплавления проволоки сплошного сечения при сварке под флюсом определяется по формуле:

• бр= 10…12, г/А*ч;

Скорость сварки, м/ч, определяется по формуле:

Vсв=

где бн — коэффициент наплавки, г/А*ч;

Fв -площадь поперечного сечения одного валика, см ² ;F_в = 0,3…0,6 см² .

с — плотность металла сварочной проволоки, г/см ³ .

Vсв=9,8*377/100*0,3*7,8=15,78 м/ч.

Коэффициент наплавки

бн= бр(1-ш),

где ш- коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным: 0,02…0,03.

бн=10*(1-0,02)=9,8

Масса наплавленного металла, г, определяется по формуле:

Gн=Vнс,

где Vн- объем наплавленного металла, см ³ ;

с- плотность наплавленного металла (для стали с = 7,8г/см ³ ).

Gн=0,9*7,8= 7,02г/см ³ .

Объем наплавленного металла, см ³ , определяется как:

Vн=Fнh,

Vн=0,3*3=0,9см ³ .

где Fн — площадь наплавленной поверхности, см ² ;

• h- высота наплавленного слоя, см (с учетом припуска на обработку 2…3мм).

Расход сварочной проволоки, г, определяется по формуле:

Gпр=Gн (1-ш),

где Gн- вес наплавленного металла, г;

• ш- коэффициент потерь на угар и разбрызгивание, принимается равным: 0,02…0,03.

Gпр=7,02 (1-0,02)=68,8 г.

Расход флюса, г/пог.м, определяется по формуле:

Gф=

где Uд- напряжение на дуге, В;

Vсв- скорость сварки, м/ч

Gф=1690,5 г/пог. м.

2.7 Контроль качества изготовления сварной подкрановой балки

Контроль качества — комплекс мероприятий и нормативных документов, направленных на поддержание качества продукции на заданном уровне. Контроль качества подразделяется на входной, межоперационный, выходной и выборочный контроль. Контроль качества делится на 2 вида: неразрушающий и разрушающий метод.

К неразрушающему методу относят: внешний осмотр, ультразвуковой контроль.

Внешний осмотр. Всякий контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить не только наружные дефекты, но и некоторые внутренние. Перед осмотром, швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Визуальный контроль сварных соединений выявляет, прежде всего, наружные дефекты — геометрические отклонения шва (высоты, ширины, катета), наружные поры и трещины, подрезы, непровары, наплывы. Для выявления дефектов применяют специальный набор сварщика — ВИК. Комплект ВИК предназначен для визуального контроля качества: основного металла, подготовке деталей к сварке, сборки соединительных деталей (сборочных единиц, изделий) под сварку и т.п. В состав комплекта ВИК визуального контроля входят:

Универсальный шаблон сварщика УШС-3,

Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 с глубиномером;

• Линейка металлическая Л-300 (300 мл.);
• Набор радиусных шаблонов №1 (R=1…..6 мм);
• Набор щупов №4 (0,1 1 мм.);
• Угольник металлический (угол 90);
• Лупа просмотровая 4х и 7х;
• Лупа просмотровая с подсветкой 3,5х;
• Лупа измерительная ЛИ3-10х (цена деления 0,1 мм);
• Фонарь миниатюрный;
• Маркер промышленный;
• Инструкция РД 03-606-03;
• Рулетка;
• Футляр укладочный.

Ультразвуковая дефектоскопия.

Ультразвуковой способ использует способность ультразвуковых волн отражаться от границ, разделяющих две упругие среды с разными акустическими свойствами. Посланная прибором на рисунке 6 ультразвуковая волна, пройдя металл, отражается от его нижней поверхности и возвращается обратно, фиксируясь датчиком. При наличии внутри металла дефекта, датчик отобразит искажение волны. Различные дефекты отображаются по-разному, что позволяет определенным образом классифицировать их.

Рисунок 6 — Ультразвуковая дефектоскопия.

Контроль качества сварных соединений с помощью ультразвуковых дефектоскопов в силу удобства его проведения получил очень широкое распространение — гораздо большее, чем магнитная и радиационная дефектоскопия. К его недостаткам относится сложность расшифровки сигнала (качественно сделать контроль сварного соединения способен только специалист, прошедший обучение), ограниченность использования для металлов с крупным зерном (аустенитные стали, чугун и пр.).

Требования к объему контрольных мероприятий по OCT 26.260.758. Объем РК и УЗК контроля должен составлять 100% длины контролируемого шва. Также следует применять ВИК в объеме 100%. Контролю должны подлежать преимущественно места с признаками дефектов и участки пересечения швов.

После выполнения выше изложенного визуального контроля конструкции готова к применению.

2.8 Охрана труда и техника безопасности при изготовлении сварной подкрановой балки

Охрана труда — лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, санитарно-гигиенические, психофизические.

Функциями охраны труда являются исследования санитарии и гигиены труда, проведение мероприятий по снижению влияния вредных факторов на организм работников в процессе труда. Основным методом охраны труда является использование техники безопасности . При этом решаются две основные задачи: создание машин и инструментов, при работе с которыми исключена опасность для человека, и разработка специальных средств защиты, обеспечивающих безопасность человека в процессе труда, а также проводится обучение работающих безопасным приемам труда и использования средств защиты, создаются условия для безопасной работы.

Основная цель улучшения труда — достижение социального эффекта, т.е. обеспечение безопасности труда, сохранение жизни и здоровья работающих, сокращение количества несчастных случаев и заболеваний на производстве.

Улучшение условий труда дает и экономические результаты: рост прибыли (в связи с повышением производительности труда); сокращение затрат, связанных с компенсациями за работу с вредными и тяжелыми условиями труда; уменьшение потерь, связанных с травматизмом, профессиональной заболеваемостью; уменьшение текучести кадров и т.д

Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Пожарная безопасность — состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие пожара на людей опасных факторов и обеспечивается защита материальных ценностей.

Ввиду повышенной опасности сварочных работ к ним допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста и прошедшие специальную подготовку и медицинское обследование. Основными законодательными актами, регламентирующими деятельность в области безопасного ведения сварочных работ, являются Федеральный закон от 17 июля 1999 г. №181-ФЗ «Об основах охраны труда в Российской Федерации» и Трудовой кодекс Российской Федерации (ТК РФ).Все лица, поступающие на работу, связанную со сваркой, должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры. Независимо от состава аэрозолей их суммарная концентрация в зоне дыхания сварщика не должна превышать 8,0 мг/м.

Противопожарные мероприятия.

Перед работой необходимо изучить инструкции по охране труда и технике безопасности: причиной пожара при сварочных работах могут быть искры и капли расплавленного металла и шлака, при наличии горюче — смазочных материалов и легко воспламеняющихся вблизи проведения сварочных работ. Для предупреждения пожара необходимо соблюдать следующие мероприятия:

• запрещается работать в грязной, замасленной спецодежде, рукавицах;
• запрещается выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением и сосудов, находящихся под давлением;
• при выполнении в помещениях временных сварочных работ деревянные полы, настилы и подмости должны быть защищены от воспламенения листа асбеста или железа;
• нужно постоянно иметь противопожарные средства огнетушители, ящики с песком, лопаты, ведра, пожарные рукава и т.п.

и следить за их исправным состоянием, а так же содержать в исправности пожарную сигнализацию.

Сварочные цеха должны сооружаться из негорючих материалов

Электробезопасность.

Это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля, статистического электричества.

Общие требования электробезопасности регламентируются по ГОСТу.

Электросварщики должны иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже 2 и такую же группу по электробезопасности. Сварщик должен знать, что электротравмы возникают при прохождении тока через тело человека, его здоровья, переутомление, нервного возбуждения, электропроводности кожи. Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и напряжения, от пути прохождения тока, длительности его воздействия и от частоты тока. Ток величиной 0,002 А — переноситься безболезненно, до 0,05А — вызывает болевое ощущение, более 0,05А опасен. В сырых помещениях напряжение безопасно до 12В, в сухих 42в.

Заземление запретное представляет собой соединение металлическими проводами частей электрического устройства (например: корпуса сварочного выпрямителя) с землей.

Случаи поражения электрическим током занимают удельный вес в общем объеме травматизма, поэтому каждый рабочий сварщик должен хорошо знать не только меры предотвращения поражения электрическим током, но и правила освобождения человека от действующего на него тока и правила оказания первой доврачебной помощи.

Кроме того, обязательно должно быть заземлено свариваемое изделие. Перед присоединением сварочной установки следует произвести внешний осмотр, обратив внимание на состояние контактов и заземляющих проводников, наличие и исправность защитных средств.

Заключение

В данной работе выполнено проектирование технологического процесса изготовления сварной конструкции подкрановой двутавровой балки. Данный проект выполнен в двух разделах — графической и пояснительной записке. В графической части отображены главные вид и вид сбоку, спецификация и наиболее сложный узел. Пояснительная записка состоит из следующих частей введении, теоретическая и специальная (практическая) часть, заключение и использованные источники. Подобрана основная свариваемая сталь 09Г2 по ГОСТ 19282-73 конструкционная низколегированная хорошего качества. Согласно химическому составу стали подобраны сварочные материалы проволока Св-08ГА и флюс АН-348-А. Подобные балки используются в строительстве. Сварная балка двутаврового профиля, лежащая на двух опорах рассчитываются по методу допускаемых напряжений с учетом условий эксплуатации при заданной нагрузке. При проектировании данной конструкции учитывалось требование экономических показателей. При подборе сечения балки учитывались свойства материала и заданные нагрузки. Применение сварных балок в каркасных зданиях позволяет существенно облегчить элементы таких конструкций, как прокатные балки, которые имеют завышенный коэффициент запаса прочности. К тому же, применение сварных балок позволяет создать экономичные формы опор. А это, в свою очередь уменьшает массу всей металлоконструкции.

В ходе выполнения проекта закреплены теоретические знания за пройденный курс, получены умения по разработке технологии сборки — сварки сварного узла и по выбору оснастки и приспособлений.

Таким образом, в данном проекте была разработана технология изготовления подкрановой двутавровой балки высотой 0,9м длиной 12м. Для изготовления фермы было выбрано оборудование и приспособления которые позволяют избежать лишних финансовых затрат, уменьшить трудоемкость изготовления с конструкции и повысить производительность труда.

Использованные источники

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/po-svarochnomu-proizvodstvu-balka/

сварной балка подкрановый

1. Коновалов, Ю. В. Справочник прокатчика: Справочное издание. Кн.1: Производство горячекатаных листов и полос [Текст]/ Ю. В. Коновалов.- М.: Теплотехник, 2012. — 640с.

2. Коновалов, Ю. В. Справочник прокатчика: Справочное издание. Кн.2: Производство холоднокатаных листов и полос [Текст]/ Ю. В. Коновалов.- М.: Теплотехник, 2013. — 608с

3. Константинов, И. Л., Основы технологических процессов обработки металлов давлением: учебник [Текст]/И. Л. Константинов. — М.: Инфра-М, 2016. 487 с.

4. Котерова, Н. П. Экономика организации: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования [Текст]/ Н. П. Котерова. 9-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2016. — 288 с.

5. Юзов, О. В., Петракова, Т. М. Экономика производства: практикум [Текст]/О. В. Юзов., Т. М. Петракова. — М.: Изд. дом МИСиС, 2012. — 173 с.

6. WWW.dx.org/10.12737/14048

7. Овчинников, В. В.Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений: учебник для студ. учреждений нач. проф. Образования [Текст] / В. В. Овчинников — М. : Изд. центр «Академия», 2013. — 224 с.

8. Овчинников, В. В. Оборудование, механизация и автоматизация сварочных процессов: учебник для студ. учреждений сред.проф. Образования [Текст] / В. В. Овчинников — М. : Изд. центр «Академия», 2012. — 256с.

9. Овчинников, В. В. Подготовительно-сварочные работы: учебник для студ. учреждений сред.проф. Образования [Текст] / В. В. Овчинников. — М. : Изд. центр «Академия», 2015. — 192с.

10. Овчинников, В. В. Расчет и проектирование сварных конструкций : учебник для студ. учреждений сред.проф. Образования [Текст] / В. Овчинников. — 3-е изд., стер. — М. : Изд. центр «Академия», 2013. — 256 с.

11. Овчинников, В. В. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях :учебник для студ. учреждений сред.проф. Образования [Текст] / В. В. Овчинников. — М. : Изд. центр «Академия», 2013. — 304с

12. Овчинников, В. В. Современные материалы для сварных конструкций : учеб, пособие для студ. учреждений сред.проф. Образования [Текст] / В. В. Овчинников, М. А. Гуреева. — М. : Изд. центр «Академия», 2013. — 304 с.

13. Лупачев, В. Г. Общая технология сварочного производства : учебное пособие [Текст] / В. Г. Лупачев. — 2-изд. — М. : ФОРУМ : ИНФА — М, 2015. — 288с.

14. Чернышев, Г. Г. Сварочное дело : сварка и резка металлов : учебник [Текст] / Г.Г. Чернышев — 7-е изд. стер. — М.. : Изд. Центр «Академия», 2012. — 496с.

Нормативные документы

1. РД 34.15.132-96. Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов.

2. РД 03-606-03. Инструкции по визуальному и измерительному контролю.

3. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции.

4. СНиП III-4-80*. Техника безопасности в строительстве.

5. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

6. СНиП 11023-81* Строительные нормы и правила

7. ГОСТ 27772-88 Стальной прокат

8.СП70.1330.2012Свод правил. Несущие и ограждающие конструкции.

Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87* (утв. Приказом Минрегиона России от 25.12. 2012 г. № 109/ГС)

9.Федеральный закон от 30,12.2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»