Проект технологического процесса сборки и сварки конструкции типа ‘Конструкция кабельная’

Курсовая работа

Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металлов. Большие преимущества сварке обеспечили ее широкое применение в народном хозяйстве; без нее немыслимо производство судов, самолетов, мостов, реакторов и других конструкций.

Сварка технологический процесс получения неразъемного соединения посредствам установления межатомных связей между свариваемыми деталями при их местном или общем нагреве или при совместном действии того или другого.

Сварное соединение металлов характеризуется непрерывностью структуры. Для получения сварного соединения необходимо осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, приводящее к установлению атомной связи в пограничном слое.

При повышении температуры в месте соединения деталей амплитуда колебания атомов относительно постоянных точек их равновесного состояния увеличиваются, и тем самым создаются условия более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Чем выше температура нагрева, тем меньше давление требуется для осуществления сварки, а при нагреве до температуры плавления необходимое давление становится равным нулю.

Сварка плавлением осуществляется нагревом свариваемых кромок до температуры плавления без сдавливания свариваемых деталей.

Все существующие способы сварки можно разделить на две основные группы: сварку давлением (контактная, газопрессовая, трением, холодная, ультразвуком) и сварку плавлением (газовая, термитная, электродуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная) Наибольшее распространение получили различные способы электрической сварки плавлением, а ведущее место занимает дуговая сварка, источником теплоты, при которой служит электрическая дуга.

Преимущество сварных конструкций в настоящее время не вызывает сомнений. Применение сварки дает не только экономию металла, времени и рабочей силы, уменьшение расходов на оборудование цехов по изготовлению металлоконструкций, улучшению условий труда, но и позволяет решить ряд сложных технических задач по созданию новых конструкций (возможность изготовления шаровых емкостей для химической промышленности, уникальных гидравлических и паровых турбин).

Таким образом, сварка является наиболее эффективным, дешевым и качественным способом получения соединения деталей.

Цель курсовой работы: спроектировать технологический процесс сборки и сварки конструкции типа «Конструкция кабельная»

Задачи курсового проекта:

  • Описать назначение конструкции, технические условия;
  • Выбрать материал;
  • Определить тип производства;
  • Разработать последовательность выполнения операций;
  • Назначить контроль сварных соединений;
  • Произвести проверочный расчет конструкции на прочность;
  • Общая часть

1 Назначение конструкции, ее характеристика, технические условия

Кабельная конструкция предназначена для укладки силовых кабелей, для балок может служить опорой.

16 стр., 7700 слов

Технологический процесс газовой сварки стыковых соединений труб с поворотом на

... соединений трубопроводов, условия их выбраковки и ремонта. Цель письменной экзаменационной работы: изучить и описать технологический процесс газовой сварки стыковых соединений ... Ацетиленовые генераторы системы ВК проще по конструкции, требуют небольшого количества воды, способны работать ... высокое качество, будут следующие: а) своевременность получения задания; б) наличие соответствующего оборудования, ...

Состоит из стержня, выполненного из гнутого профиля двутаврового(поз.1), который опирается на опорную плиту(поз.4), передающую нагрузку от стержня на фундамент. Отверстия под анкерные болты предназначены для установки болтов, фиксирующих правильность положения стержня относительно фундамента. Траверса S=10 (поз.3) предназначена служить для дополнительного крепления стержня конструкции к опорной плите.

Верхняя плита (оголовок) предназначена для возможной установки конструкции (балок, ферм и т.д)

Стержень конструкции выполнен коробчатой формы, что обеспечивает более высокую несущую способность конструкции при работе на изгиб, исключается изгибочно — крутильная форма потери устойчивости, элементы коробчатой формы более устойчивы при монтаже

Рисунок 1- Конструкция кабельная

2 Выбор и обоснование выбора материала сварной конструкции

Условие эксплуатации рассматриваемой конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовление определяют технические условия, которые содержат перечень требований к материалам, оборудованию, а также к выполнению технических и контрольных операций. Технические условия содержат перечень требований, которые предъявляется к материалам, оборудованиям и выполнению технологических и конструкционных операций.

Технические условия согласно ГОСТ 15001-89 должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции. ГОСТ23118-99 «Конструкции стальные строительные» (общие технические условия) распределяются на стальные строительные конструкции, предназначенные для применения в любых климатических районах и устанавливает общие требования к этим конструкциям. Этот ГОСТ четко определяет требования к материалам строительной конструкции в соответствии с разработанным СНиП II-23-81 п.2 этих правил четко регламентирует применение материал в зависимости от степени ответственности конструкции зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации и все конструкции разделяются на 4 группы. Стали для стальных конструкции зданий и сооружений следует применить по табл.50 указанных правил. Стали для конструкции возводимых в климатических районах , но эксплуатируемых в отапливаемых помещениях, следует принимать как для климатического района согласно табл.50 (СНиП II-23-81) за исключением С245 и С275 для конструкции группы3.

В соответствии с условиями, указанными в задании и нагрузки определяем для стойки группу стали 3 С275.По приложению 1 ГОСТа 27772-88 определяем соответствующую строительной марку стали-ВСт3пс,марку низкоуглеродистой стали. По ГОСТу 380-2005

Определяем требования к химическому составу стали и определяем эквивалентность углерода

  • учитывая, если их концентрация превышает следующих значений

Cu0,5%

P0,05%

=0,35%-хорошая

ВСт3пс-углеродистая сталь

массовая доля химических элементов

углерод-0,14-0,22 хром-до 0,3 купрум-до 0,3
марганец-0,40-0,65 никель-до 0,3
кремний-0,05-0,15 фосфор-до0,04

По ГОСТу 535-2005 назначаются технические условия согласно п.6,7,8,9:

прокат изготавливают в соответствии с требованиями настоящего стандарта по техническому регламенту, утверждено в установленном порядке

химический состав стали должен соответствовать ГОСТ535-2005

по требованию потребителя прокат изготавливается с гарантией свариваемости. Углерод эквивалентности не должен превышать 0,45%

механический свойства проката при растяжении,а также условия испытуемой на изгиб в холодном состоянии должны соответствовать нормам.

расслоение проката не допускается

прокат должен быть обрезан.

при порезе проката в холодном состоянии на поверхность реза(торца) допускаются волнистость и сколы, не выводящие днищу профиля за номинальный размер и предельные отклонения по длине.

по требованию потребителя заусенцы должны быть удалены

Сборку сварных конструкций в единичном и мелкосерийном производстве можно производить по разметке с применением простейших универсальных приспособлений (струбцин, скоб с клиньями), с последующей прихваткой с использованием того же способа сварки, что и при выполнении сварных швов.

В условиях серийного производства сборка под сварку производится на универсальных плитах с пазами, снабжёнными упорами, фиксаторами с

различными зажимами. На универсальных плитах сборку следует вести только в тех случаях, когда в проекте заданы однотипные, но различные по габаритам сварные конструкции. При помощи шаблонов можно собрать простые сварные конструкции.

Кроме того, сборочные приспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышение производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшение качества готовой сварной конструкции.

Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

  • толщины свариваемого материала;
  • протяжённости сварных швов;
  • требований к качеству выпускаемой продукции;
  • химического состава металла;
  • предусматриваемой производительности;
  • себестоимости 1 кг наплавленного металла;
  • Ориентировочно тип производства можно определить в зависимости от объема выпуска и массой изготовляемой изделии по данным приведенным в таблице годового объема выпуска детали и массой этих деталей.

Таблица 1- Годовой объем выпуска детали

Масса сварных узлов Производство, тыс.шт
единичное и мелкосерийное серийное крупносерийное
До 25 До 5 5-200 200-400
25….100 2-8 2-100 100-800
100….500 0,5-2,5 0,5-150 30-350
500….1000 0,3-0,6 0,3-10 5-100
1000….5000 0,2-1,0 0,2-17,5 3,5-125
5000….25000 0,1-0,5 0,1-10 2-25
25000….100000 0,05-0,2 0,05-4 1-10
Свыше 100000 До 0,01 Свыше 0,01

При годовой программе 5000шт/год (0,5тыс.шт) выпуска конструкции типа «Конструкция кабельная» и массы конструкции 19,6 кг ориентировочно определяется тип производства- серийное производство.

Технологическая часть

1 Заготовительная операция

Для изготовления кабельной конструкции применяются следующие операции: очистка, гибка, резка, вырубка, подготовка кромок под сварные швы.

Выбор методов получения заготовки имеет целью установление рациональных способов и последовательных рабочих операций по изготовлению деталей входящих в заданную сварную конструкцию. От степени совершенства метода получения заготовки и деталей в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость себестоимости процесса изготовление деталей и изделия в целом. На выбор способа получения заготовок и деталей изделия в целом влияют следующие факторы: марка материала, его физико-механические свойства, размеры и конструктивные формы детали, тип производства, объем выпуска продукции, характер применяемого оборудования.

Наиболее употребительные способы осуществления заготовительной операции:

Первичная обработка материала. После поступления основных материалов в заготовительном отделении цеха металлы подвергаются предварительной обработке. Операциями такой первичной обработки являются: правка материалов, вырезка заготовок, производимая для облегчения транспортировки и дальнейших операций по изготовлению деталей. Литые, кованые и штампованные заготовки обычно поступают на сварку в готовом виде, не требующем дополнительных операций. По-другому обстоит дело с деталями из проката. После подбора металла по размерам и маркам стали приходится выполнять следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок, очистку под сварку. Листовой прокат требует правки в том случае, если металлургический завод поставляет его в неправленном виде, а так же если деформации возникли при транспортировании.

Разметка либо наметка. Прежде, чем подступить к выполнению рабочих операций, изменяющих форму и очертание исходного материала, в большинстве случаев необходимо этот металл разметить. Разметка представляет собой нанесение на металл конфигурации изготавливаемых деталей в натуральную величину. Основной целью этой операции служит обеспечение точных, в соответствии с чертежами, размеров вырезаемых из металла деталей. В качестве оборудования используются разметочные плиты и столы. Средствами для разметки служат разного рода мерительные и чертежные инструменты.

Вместо разметки в серийном и массовом производстве применяют наметку посредствам плоских шаблонов. Необходимость разметки либо наметки отпадает в тех случаях, когда последующей операцией является газопламенная резка по контуру или механическая резка металла по упору, либо получение заготовок на портальных установках с программным управлением

Очистка. Для очистки проката, деталей и сварных узлов применяют механические и химические методы. Удаление загрязнений, ржавчины и окалины производят с помощью дробеструйных и дробеметных аппаратов;

— используют зачистные станки, рабочим органом которых являются металлические щетки, иглофрезы, шлифовальные круги и ленты. При дробеструйной и дробеметной очистке применяют чугунную или стальную дробь размером 0,7…4 мм в зависимости от толщины металла. В дробеструйных аппаратах дробь выбрасывается на очищаемую поверхность через сопло сжатым воздухом. В дробеметных аппаратах дробь выбрасывается лопатками ротора (производительность выше и очистка обходится дешевле, однако происходит быстрый износ лопаток).

Дробеструйную и дробеметную очистку осуществляют в камерах. Через такую камеру лист проходит в вертикальном положении и очищается одновременно с двух сторон, как показано на рис. 5 Скорость движения очищаемого листа составляет несколько метров в минуту. Беспыльные дробеструйные аппараты позволяют обходиться без камер, но они менее производительны, их применяют в мелкосерийном производстве, а также для очистки крупногабаритных сварных узлов, которые не помещаются в камере.

сварной конструкция сборка материал

Рисунок 2-Дробеметная установка:

  • дробеметная камера;
  • 2 — дробеметные лопатки;
  • 3 — элеватор;
  • 4 — сепаратор;
  • 5 — расходный бункер;
  • 6 — очищаемый лист;
  • 7 — механизм передвижения листа;
  • 8 — загрузочная камера;
  • 9 — вытяжка трубопровода;
  • 10 — вентилятор;
  • 11 — элеватор

сварной конструкция сборка материал

Гибка заготовок и деталей. Гибка листового, полосового и широкополосного металла производится на листогибочных вальцах. Гибка металла на трехвалковых вальцах всегда должна предшествовать предварительная подгибка кромок на кромкогибочном прессе. Помимо гибки листового материала в форму цилиндра, в ряде случаев встречается необходимость гибки по форме иного профиля. Такая гибка при листовом металле толщиной до 1 мм производится исключительно на прессах для отбортовки листов. Для гибки профильного материала используют прессы либо роликовые гибочные станки .

Рисунок 3-Схема вальцовки листа на трехвалковых листогибочных вальцах: а, б — подвальцовка концевых участков листа; в — вальцовка листа в замкнутый цилиндр; 1 — лист; 2 — постель

Наиболее универсальным и широко распространенным способом резки не закаливающихся сталей является газопламенная резка.

Для резки листовых заготовок стержня колонны, ребер жесткости, плит, траверсы применена установка плазменной резки марки MetalMasterCut CNC 1530.

Установка плазменной резки MetalMasterCut CNC 1530 с ЧПУ (Рис .4).

ЧПУ с интегрированной системой контроля высоты плазматрона

«THC» с высокочувствительным контактным датчиком поверхности, что позволяет получать идеальное качества реза в не зависимости от качествазаготовки. Идеальный рез под 90 градусов.

Рисунок 4- Установка плазменной резки MetalMasterCut CNC 1530 с ЧПУ.

Вырубка Согласно расчетной конструкции шкива заготовительные операции такие как вырубка листана гильотине и при помощи установки плазменной резки(рис.4) вырезка деталей необходимой конфигурации.

Рубка металла на гильотине

Одним из основных типов оборудования для резки плоского проката является Гильотина. Резка металла гильотиной происходит по принципу «ножницы» Когда обрабатываемый металл подается с рольгантом в рабочую зону резки гильотины, на отмеренное заранее расстояние опускается массивный нож. Под давлением ножа металл разрубается на части. Этот процесс и называют рубкой плоского проката.

Преимущества рубки гильотиной:

Низкая энергоемкость процесса рубки.

Низкая стоимость услуги. Оптимизация раскроя исходного материала сокращает объемостатков за счет меньшего количества рубов, что отражается на итоговой стоимости изделия.

•Отсутствие отходов (стружки).

Рубка металлов гильотиной позволяет максимально исключить потери металла при изготовлении изделий.

•Отсутствие заусенцев и заминов на кромке. Рубка выполняется вертикально под углом 90 градусов.

Рубка листа при помощи гильотинных ножниц подходит для раскроя деталей с несложным контуром. Рубку применяют в случаях, когда не требуется микронная точность реза.

Рисунок 5-Рубка металла на гильотине

Зачистка поверхностей под сварку

Для зачистки поверхностей под сварку применяются различные щетки дисковые жгутовые для зачистки сварных швов

Рисунок 6 — щетки дисковые жгутовые для зачистки сварных швов

2 Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций с выбором способа сборки, сварки, оборудования для сборки и сварки, режимов сварки, сварочных материалов, приспособлений, оформление комплекта тех. документации

При изготовлении сварной конструкции сборочно-сварочные операции выполняются в различной последовательности.

Возможно следующие схемы технологического процесса сборки и сварки

  • Сборка конструкции в целом с последующей сваркой.
  • Последовательное чередование сборки и сварки.
  • Сборка и сварка технологических узлов, подузлов, а затем сборка и сварка конструкции в целом

По 1ой схеме изготовления сварочные конструкции, состоящие из 2х или 3х деталей. По 2ой схеме последовательная сборка и сварка производится в том случаи, когда сварка полностью собранной конструкции невозможна.

Сборка и сварка конструкции по 3ей схеме применяется для сложных сварных конструкции дает возможность выделить такие под узлы и узлы в конструкции, для которых применимы механический способ сборки и сварки

Технические условия на сборку.

Технические условия на сборку состоят из требований по проверке заготовок и деталей перед сборкой. Необходимо указать требования по состоянию их поверхностей по зачистке кромок под сварку и их обезжириванию, по припускам на усадку сварных швов, по предельным зазорам при сборке различных типов соединений, которые устанавливаются соответствующими ГОСТами или размерами, указанными на чертеже, в зависимости от способа сварки, требований на прихватку. Необходимо также включать требования по обеспечению взаимной перпендикулярности, соосности собираемых деталей, допустимому смещению стыкуемых кромок, контролю качества сборки.

Технические условия на сварку

Технические условия на сварку должны включать требования по зачистке сварных швов и соединений после сварки, по соблюдению режимов

сварки, указанных в картах технологического процесса, и допускаемым отклонениям по наружному виду сварных швов и их размерам, по качеству сварных швов. Необходимо указать требования по минимальной температуре окружающей среды, требования к подготовке и аттестации сварщиков и минимально разряда сварщиков, допускаемых к сварке данного изделия.

Выбор способа сварки

Области применения ручной дуговой сварки

Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием в настоящее время остается одним из самых распространенных методов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Это объясняется простотой, мобильностью применяемого оборудования, возможностью сваривать в различных пространственных положениях и в местах труднодоступных для механизированных способов сварки.

Существенный недостаток ручной дуговой сварки металлическим электродом, также как и других способов ручной сварки, — малая производительность процессов и зависимость качества сварного шва от навыков сварщика.

Области применения сварки под флюсом

Благодаря ряду преимуществ, дуговая сварка под флюсом в настоящее время стала наиболее распространенным видом механизированной дуговой сварки металлов. Этот способ сварки позволяет не только заменить тяжелый труд сварщика — ручника, но, вследствие более высокой производительности (возможности использования большого по величине сварочного тока), а также ряда технологических преимуществ, коренным образом изменить технологию производства в некоторых отраслях промышленности.

В настоящее время успешно сваривают под флюсом стали, сплавы, цветные металлы. Наряду с конструкциями из углеродистых сталей, сварку под флюсом применяют для конструкций и аппаратов из низкоуглеродистых сталей, нержавеющих, кислотостойких, жаропрочных, сплавов на никелевой основе. В последние годы освоена сварка под флюсом нового конструкционного металла — титана, а также сплавов на его основе.

Под флюсом сваривают медь и ее сплавы. Широко применяются в промышленности сварка по слою флюса алюминия и алюминиевых сплавов.

Наиболее выгодно автоматическую сварку под флюсом применять при массовом производстве однотипных металлических изделий, имеющих соединения протяженностью более одного метра правильной формы и удобных для удерживания слоя флюса и металлов толщиной более 8-10 мм. В некоторых случаях способ полуавтоматической сварки под флюсом может быть использован не только при массовом производстве однотипныхизделий, но и при единичном производстве изделий с соединениями значительной протяженности и удобных для удержания флюса. Сборка, не обеспечивающая нужные зазоры для получения качественного шва, является основным фактором, сдерживающим внедрение большинства способов автоматической сварки. Нецелесообразно сваривать под флюсом решетчатые конструкции с большим количеством коротких соединений.

3) Области применения дуговой сварки в защитных газах

Дуговая сварка в защитных газах выполняется в среде как инертных, так и активных газов. В качестве инертных газов применяют аргон и гелий, которые практически почти не взаимодействуют с расплавленным металлом. А в качестве активных газов применяют: углекислый газ, азот, пары воды, смеси аргона с кислородом, аргона с азотом, аргона с углекислым газом, углекислого газа с кислородом и другие, взаимодействующие в большей или меньшей степени с расплавленным металлом. В некоторых случаях применяют газо-флюсовую сварку, при которой, наряду с газом, в зону сварки подается небольшое количество раскисляющих, шлакообразующих или легирующих веществ. Эти вещества вдуваются в зону сварки в виде пыли с защитным газом или вводятся с проволокой, в виде наносимой на нее пасты или порошковой проволоки, находящейся в сердечнике.

Защитная среда определяет название каждого из этих способов: аргонодуговая, гелио-дуговая, газо-флюсовая, сварка в углекислом газе и т.д.

Сварка в защитных газах может выполняться плавящимся неплавящимся электродами, вручную, полуавтоматом или автоматом. Сварка неплавящимся электродом выполняется с присадкой или без присадки электродного металла.

С целью экономии аргона при сварке сталей неплавящимся электродом может применяться комбинированная защита зоны сварки аргоном и углекислым газом. При этом используют специальную горелку с двумя кольцевыми каналами аргона и внешним — для углекислого газа. В результате удается в 4-6 раз уменьшить расход аргона без ущерба для качества металла шва.

Вместо аргона при газоэлектрической сварке может применяться гелий. При этом необходимы корректировка режима сварки и увеличение расходов газа на 30-40%.

Применение сварки в среде углекислого газа позволило механизировать сварочные работы при изготовлении ответственных сварных конструкций и заменить во многих случаях ручную дуговую сварку полуавтоматической и автоматической сваркой. Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа позволяет механизировать процесс сварки в монтажных условиях, когда применение других методов механизированной сварки исключается или затруднено.

Дуговая сварка в углекислом газе плавящимися электродами находит большое применение. Сравнительная дешевизна углекислого газа, высокое качество сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряд технологических преимуществ открывает этому способу широкие перспективы в различных отраслях машиностроения и строительства.

Дуговая сварка в углекислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей. Этот способ также внедряют при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяженности и различной формы, расположенными в разных плоскостях.

Указанным способом удается механизировать сварку вертикальных соединений, обеспечить хороший провар корня стыковых соединений без прожогов на весу, без подкладных колец и т. д.

В углекислом газе не следует сваривать изделия из толстого металла со швами большой протяженности и правильной формы (особенно в массовом производстве, где может быть применена дуговая сварка под флюсом).

Наиболее целесообразным в рассматриваемом случае оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе.

Проволока сварочная СВ-08ГСА

Сварка изделий из углеродистых конструкционных сталей типа Ст3пс, ВСт3сп. 10,15,20,20К и др. Сварка ацетиленокислородным пламенем.

Омедненная сварочная проволока. Высококачественная омедненная сварочная проволока для дуговой сварки в газовой среде, используется для сварки углеродистых и низколегированных сталей: конструкционной стали, стали для сосудов под высоким давлением и судостроительной стали.

Омедненная сварочная проволока гарантирует высокие сварочно-технологические свойства, стабильность механических свойств металлошва и надежность сварных соединений.

Расчет параметров режима сварки.

Расчет параметров режима сварки ведется в зависимости от выбранного способа сварки. Основными параметрами режима дуговой сварки являются: сила сварочного тока Iсв, напряжение на дуге Uд, скорость подачи сварочной проволоки Vп.пр., диаметр электрода или проволоки dэ., скорость сварки Vсв. Первоначально следует задаться диаметром проволоки или электрода dэ. Его значение зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.

Для сварки в среде углекислого газа силу тока можно определить по формуле:

х100 , где

  • коэффициент пропорциональности, зависящий от условий сварки.

После вычисления силы сварочного тока уточняют диаметр электродной проволоки по формуле:

, где

  • допустимая плотность тока.

Напряжение на дуге устанавливается в зависимости от способа сварки, а также от марки и диаметра электрода

Скорость сварки вычисляем по формуле :

  • коэффициент наплавки
  • сила сварочного тока
  • плотность металла
  • площадь поперечного сечения

Для выполнения сварных соединений кабельной конструкции применяется сварка в среде углекислого газа по ГОСТ 14771-76,т.к швы имеют небольшую длину и производится при следующих режимах:

сварочный ток-272А

напряжение-33,5В

диаметр проволоки-1,6

скорость сварки-83м/ч

скорость подачи проволоки-410

Сварочная проволока СВ-08ГСА

Выбор и расчет режимов сварки. Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. Режимы сварки определяют форму шва, то которой, в свою очередь, зависят вероятность появления горячих трещин и других дефектов, и механические свойства сварных соединений.

Для выполнение сварных швов кабельной конструкции применяется полуавтомат А — 547. Полуавтомат А — 547 комплектуется из следующих узлов: держателя, щитка с кнопкой включения, переносного подающего механизма, аппаратного ящика, осушителя, подогревателя, понижающего кислородного редуктора. Держатель полуавтомата А — 547 легок и удобен. Опыт показал, что утяжеление держателя за счет оборудования его механизмом для протяжки проволоки, даже в случае привода гибким валом, пагубно отражается на ведении процесса сварки. Для полуавтоматической сварки тонкой стали (менее 2 мм) необходим очень легкий и маневренный держатель.

Электродная проволока попадается в держатель и далее в зону дуги путем проталкивания по гибкому разборному шлангу длиною до 1м, заключенному вместе с токопроводящим проводом в общую резиновую трубу.

Подающий механизм представляет собой небольшой легкий алюминиевый чемоданчик, в котором самонтированы подающий механизм и катушка для электродной проволоки. Вес подающего механизма 5,75 кг. Катушка может вместить до 3 кг проволоки. Скорость подачи проволоки изменяется в пределах 120 -140 м/час.

В аппаратном ящике полуавтомата имеется клапан для автоматического включения и выключения подачи углекислого газа. Дляочитки углекислого газа от водяных паров в комплект полуавтомата введен осушитель. В качестве адсорбента в осушителе используется силикагель.

Расход углекислого газа определяется по показаниям ацетиленового манометра, установленного на понижающем кислородном редукторе. Чтобы получить возможность определения расхода газа по манометру, на выходе из газового редуктора перед штуцером устанавливается дроссельная шайба с отверстием диаметром 1 мм, благодаря чему чувствительность манометра значительно повышается. В комплект аппарата входит так же подогреватель, газа который устанавливается на баллоне.

Рисунок 7-Установка для дуговой механизированной сварки в СО2:

  • изделие;
  • 2 — кнопка «Пуск»-«Стоп»;
  • 3 — горелка;
  • 4 — гибкий шланг;
  • 5 — механизм подачи электродной проволоки;
  • 6 — пульт управления;
  • 7 — катушка;
  • 8 — кабель цепей управления;
  • 9 — блок управления полуавтоматом;
  • 10 — шланг для подачи защитного газа;
  • 11 — газовый редуктор;
  • 12 — подогреватель СО2;
  • 13 — баллон с СО2;
  • 14 — сварочный выпрямитель.

Основные требования безопасности труда при полуавтоматической сварке.

  • Перед пуском сварочного полуавтомата необходимо проверить исправность пускового устройства (рубильника, кнопочного выключателя).

  • Корпуса источника питания дуги и аппаратного ящика должны быть заземлены.
  • При включении полуавтомата первоначально следует включить рубильник (магнитный пускатель), а затем — аппаратный ящик. При выключении — наоборот.
  • Шланги для защитного газа и водяного охлаждения у полуавтомата в местах соединения со штуцерами не должны пропускать газ и воду.
  • Опираться или садиться на источник питания дуги и аппаратный ящик запрещается.
  • При работе открытой дугой на расстоянии менее 10м необходимо ограждать

места сварки или пользоваться защитными очками.

  • Намотку сварочной проволоки с бухты на кассету нужно производить только после специального инструктажа.
  • По окончании работы выключить ток, газ, воду.
  • О замеченных неисправностях в работе оборудования необходимо доложить мастеру цеха и без его указания к работе не приступать.
  • Устранять неисправности полуавтоматах самому сварщику запрещается.

Грузоподъемное оборудование: для транспортировки и перемещения заготовок годовой конструкции применяются мостовой кран грузоподъёмностью 5т. Группы 5к ГОСТ25546-82

Рисунок 8 -Кран мостовой

Мостовые опорные краны общего назначения. Мостовой кран представляет собой мост 8, перемещающийся по крановым путям 11 на ходовых колесах 12, которые установлены на концевых балках 13. Пути 11 укладывают на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонн цеха. Расстояние между осями подкрановых рельсов называют пролётом крана, расстояние между осями ходовых колес -базой крана. При числе ходовых колес больше четырех их устанавливают попарно на балансирах. В этом случае за базу крана принимают расстояние между осями балансиров.

3 Контроль качества сварных соединений конструкции

Растущие требования к качеству выпускаемой продукции обусловливают постоянное совершенствование средств и методов контроля этой продукции.

Контроль качества заключается в проверке соответствия показателей качества продукции установленным требованиям. Каждое такое несоответствие называют дефектом. Критериями качества могут, является физические, геометрические, функциональные и технологические показатели.

Причинами появления дефектов могут являться неправильный выбор основных и присадочных материалов, нарушения технологии сварки (неправильная подготовка, сборка, режим сварки или термообработки и т.п.), а также низкая квалификация сварщиков. При автоматической и механизированной сварке дефектов возникает, как правило, меньше, чем при ручной. Дефекты в изделиях выявляют при испытаниях двух видов: разрушающих и неразрушающих.

Разрушающие испытания, которые проводят на образцах — свидетелях, моделях или натурных образцах изделий, предназначены для определения характера, места расположения и размеров дефектов, их влияния на работоспособность сварных соединений.

Разрушающий контроль осуществляют сверлением, технологической пробой, механическими испытаниями на растяжение, изгиб, срез, удар и твердость, а также проводят металлографические исследования макро — и микроструктуры сварных соединений. Получаемые при испытаниях показатели позволяют количественно определить характеристики качества, например, прочность изделии, их долговечность, коррозионную стойкость и т.п.

Неразрушающие испытания позволяют определить наличие дефектов в изделиях без их разрушения и косвенно характеризуют их эксплуатационные характеристики. Методы неразрушающих испытаний основаны на различных физических явлениях, имеющих место при исследованиях качества через объект контроля. Поэтому такие методы часто называют физическими.

Существуют различные виды и методы контроля.

Согласно терминологии, установленной ГОСТ 16504 — 81, видом испытаний (контроля) называют классификационную группировку контроля по определенному признаку.

Методом контроля называют правила применения определенных принципов и средств контроля, при этом метод контроля может содержать в себе информацию об определенной последовательности применения этих принципов на практике.

Различают 10 видов неразрушающего контроля: акустический, капиллярный, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновой, тепловой, точеискание, электрический и электромагнитный (вихретоковый).

Средства контроля, исполнители и контролируемые объекты представляют систему контроля, элементы которой взаимодействуют между собой по правилам, установленным нормативно — технической документацией на контролируемые изделия. Такая система включает в себя три этапа: предварительный, пооперационный (технологический) и приемочный (окончательный) контроль.

Предварительный контроль включает в себя проверку квалификации исполнителей, состояния контрольного оборудования, аппаратуры и приспособлений, применяемых материалов, а также контроль качества сборки и подготовки стыков под сварку.

Пооперационный (технологический) контроль предусматривает проверку качества подготовки изделия или его элементов к проведению технологического процесса, а также правильности порядка его выполнения.

Приемочный контроль завершает технологический процесс изготовления изделий, разделяя их на 2 группы: годные и негодные (бракованные).

Приемочный контроль бывает сплошным или выборочным.

Сварные соединения могут быть подвергнуты внешнему осмотру и изменениям, различным видам физических методов контроля, механическим испытаниям, металлографическим исследованиям и прочим видам испытаний, если таковые предусмотрены техническими условиями на изготовление конструкции.

В сварочном производстве различают следующие типы дефектов сварных соединений:

  • дефекты подготовки и сборки деталей под сварку;
  • дефекты формы швов;
  • дефекты сварных соединений.

Для контроля сварных швов стенда применят 100% визуальный и измерительный контроль универсальными сварочными шаблонами.

Рисунок 9 — универсальный шаблон

4 Сварочные напряжения и деформации, меры их устранения

В процессе сварки в конструкциях возникают временные и остаточные напряжения, которые обусловлены неравномерным нагревом основного металла, усадкой расплавленного металла и структурными превращениями при охлаждении. Временные напряжения наблюдаются только в определенный момент сварки. Остаточными называют напряжения, которые сохраняются после окончания сварки конструкции и полного ее остывания. Различают напряжения, которые сохраняются после окончания сварки конструкции и полного ее остывания.

Различают напряжения трех родов. Напряжения первого рода уравновешиваются в объемах, соизмеримых с целым изделием. Напряжения второго рода действуют в микрообъемах, соизмеримых с размерами одного или нескольких зерен. Напряжения третьего рода связаны с искажением кристаллических решеток.

Возникновение термических напряжений. Сварка металлов протекает в широком интервале: от температуры окружающей среды до нескольких тысяч градусов. При этом нагреву подвергаются только шов и околошовная зона.

В основе возникновения сварочных напряжений и деформаций лежит явление теплового расширения.

Если нагревать свободно лежащий элемент, то он увеличит линейные размеры на величину

∆l = lоαT ,

где lo — начальная длина пластины, мм; α — коэффициент теплового расширения, К-1; Т — температура, К.

После охлаждения элемент примет первоначальные размеры, в нем будут отсутствовать внутренние напряжения и деформации. Если элемент жестко закреплен, то даже равномерный нагрев приведет к появлению напряжений. Если эти напряжения превысят предел упругости и достигнут предела текучести, то в элементе возникнут остаточные напряжения. Аналогичным образом возникают напряжения при сварке, когда происходит неравномерный нагрев пластины. Роль жесткого закрепления выполняют нагретые участки.

При нагреве металла значительно изменяются его механические свойства. С повышением температуры предел текучести стали постепенно понижается. Принимают, что выше 600 0 С предел текучести низкоуглеродистой стали равен 0.

Если бы связь между полосами 1,2 и 3 отсутствовала, то после нагрева составляла бы l = lo(1+αT)

Однако полосы связаны, поэтому удлинение l ‘ ‘ < l ‘ . Вместе с полосой 1 удлинятся полосы 2 и 3, препятствующие тепловому расширению. Следовательно, в полосе 1 возникнут напряжения сжатия, в полосах 2 и 3 — напряжения расширения. При охлаждении под действием напряжений сжатия полоса 1 будет стремиться уменьшить длину на величину ∆lпл , но этому будут препятствовать полосы 2 и 3. После полного охлаждения листполучит остаточное укорочение ∆lост , которое будет меньше ∆lпл . В полосе 1 возникнут остаточные напряжения растяжения, а в полосах 2 и 3 — остаточные напряжения сжатия.

Рисунок 10- Механизм возникновения напряжений и деформаций при наплавке валика на поверхность пластины

Другой причиной возникновения напряжений и деформаций является усадка расплавленного металла шва в процессе кристаллизации и охлаждения. Металл шва уменьшается в объеме, чему препятствуют не нагретые зоны основного металла.

В действительности при сварке и наплавке распределение температуры имеет более сложный характер. Поэтому для определения временных и остаточных напряжений используют модели, учитывающие изменения параметров во времени.

Возникновение структурных напряжений. Структурные напряжения возникают в конструкции вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки до температуры выше критических точек.

Структурные напряжения характерны для среднеуглеродистых легированных сталей, в которых после сварки образуются участки мартенситной структуры.

Рассмотрим механизм возникновения остаточных напряжений в результате структурных превращений. Околошовная зона подвергается нагреву до температур выше Ас1 и Ас3. В этом интервале для сталей имеет место превращение Ф+П> Ау, связанное с уменьшением объема. При охлаждении происходит распад аустенита на ферритно-цементитную смесь.

Низкоуглеродистые стали сохраняют высокую пластичность при этих температурах, поэтому эти фазовые превращения не вызывают внутренних напряжений. При охлаждении легированных среднеуглеродистых сталей распад аустенита может сопровождаться образованием мартенсита. Мартенсит имеет больший удельный объем. Превращение аустенита в мартенсит протекает при более низких температурах, когда сталь находится в упругом состоянии. Расширению участков с мартенситной структурой препятствуют участки, в которых отсутствуют структурные превращения. Поэтому в объемах со структурой мартенсита возникают остаточные напряжения сжатия.

Влияние напряжений на свойства сварных конструкций. Сварочные напряжения и деформации могут отрицательно влиять на свойства сварных конструкций.

Можно выделить следующие случаи:

  • При механической обработке возникает перераспределение напряжений, что приводит к изменению формы и размеров детали.
  • Остаточные напряжения сжатия снижают устойчивость тонкостенных элементов.
  • Остаточные растягивающие напряжения понижают статическую прочность. Для высокопрочных сталей с низким отношением К1с/σт и при наличии концентраторов напряжений возрастает склонность к хрупкому разрушению.

Стали с невысокой прочностью в области температур вязкого состояния нечувствительны к остаточным напряжениям, однако с понижением температуры и в этих сталях возрастает склонность к хрупкому разрушению.

Значительные остаточные напряжения могут привести к разрушению при нагрузках меньших, чем расчетные.

  • Под воздействием растягивающих остаточных напряжений усиливается коррозионное растрескивание. Этот вид коррозии заключается в образовании в сталях тонкой сетки трещин, проходящих по объему зерна.

Для уменьшения сварочных напряжений используют три основных способа:

  • уменьшение объема нагреваемого металла за счет применения более концентрированных источников нагрева и оптимальной разделки кромок;
  • создание в зонах пластической деформации, возникших от нагрева, дополнительных деформаций противоположного знака;
  • компенсация возникающих деформаций путем симметричного расположения швов, обеспечения свободной усадки.

Практически для этих целей используют предварительный подогрев, проковку и отпуск. Местный подогрев изменяет температурное поле в процессе сварки. Отпуск выполняют после сварки или для всей конструкции, или для некоторых ее участков. Проковку и прокатку в зависимости от конструкции сварного соединения проводят для уменьшения растягивающих напряжений.

Расчетная часть

1 Расчет сечения стержня кабельной конструкции

Подобрать сечение стержня кабельной конструкции, нагруженной продольной силой N=2т.с и изгибающим моментом

Требуемую площадь поперечного сечения определяем исходя из соотношения

, где

  • продольная сила- 2000кг.

R-расчетное сопротивление для Ст3=2100кг.см 2

  • коэф. продольного изгиба =1

Используем коробчатые сечение из 2х гнутых швеллеров №6,5 с площадью поперечного сечения

F=7,51х2=15,1см 2

Расчет сварного шва встык нагруженного изгибающим моментом на прочность выполняется по формуле

, где

М -изгибающий момент

  • момент сопротивления
  • для Ст3

, где

S-толщина()

L-длина шва =1,785мм= 178,5см

Условия прочности выполнены 972

Заключение

Курсовая работа выполнена по теме: «Разработка технологического процесса сборки и сварки конструкции типа: «Кабельной конструкции»»

Исходные данные для проектирование участка -чертеж конструкции, годовая программа выпуска 5000шт./год

При выполнении курсовой работы дан анализ чертежа конструкции, её применение, выбран материал в соответствии СНиПа, рассмотрен его химический состав и свойства, рассмотрен тип производства на основе годовой программы выпуска и веса конструкции.

В технологической части выбран оптимальный метод получения заготовок для конструкции, выбрано оборудование заготовительного производства, дана техническая характеристика выбранного оборудования.

Так же разработан технологический процесс сборочной, сварочной, сборочно-сварочной операций с обоснованием способа сборки, вида сварки, расчета параметров сварки, выбора сварочного, сборочного, транспортного оборудования, сварочного материала ,проволоки и защитного газа.

В разделе «Обеспечение качества сварной конструкции» подробно освещены все стадии контроля проектирования конструкции, её изготовления, сварочного оборудования, сварочных материалов, квалификации сварщиков, контроль параметров конструкции, сварных соединений конструкции.

Рассчитано сечение кабельной конструкции на прочность.

Цель и задачи, поставленные в работе, выполнены в полном объёме в соответствии с заданием.

Список используемых источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/primer-kursovoy-rabotyi-po-sborke-konstruktsii/

1.Бельчук Г.А «Сварка в судостроении» Издательство Судостроительной Промышленности, Ленинград 1961.

  • Куркин С.А. АТЛАС Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций.
  • Маслов Б.Г.

«Производство сварных конструкций», Москва Издательский центр «Академия»2014.

  • Овчинников В.В. «Расчет и проектирование сварных конструкций»

«Практикум и курсовое проектирование», Москва Издательский центр «Академия»2015.

  • Степанов В.В «Справочник сварщика» Издательство «Машиностроение», Москва 1973.
  • Чернышов Г.Г «Сварочное дело», Москва «ПрофОбр Издательство »2003.
  • Черняк В. С «Справочник молодого сварщика» ,Москва «Высшая школа» 1966.
  • Информационные ресурсы: www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy<http://www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy>Строительные фермы <http://www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy>
  • ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества»
  • ГОСТ 14771-76 «Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа»