Технология изготовления сварной конструкции (2)

Курсовая работа

В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины — от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

В 1802 г. русский академик В.В. Петров впервые в мире открыл и описал явление электрической дуги, а также указал на возможность использования ее теплоты для расплавления металлов. В 1882 г. русский академик Н.Н. Бенардос изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В 1888 г. русский инженер-металлург Н.Г. Славянов разработал металлургические основы дуговой сварки, создал первый автоматический регулятор длины сварочной дуги и изготовил первый в мире сварочный генератор.

По уровню развития сварочного производства Россия является ведущей страной в мире. В 1969 г. на борту космического корабля «Союз-6» Валерий Кубасов с помощью установки «Вулкан» провел автоматическую электронно-лучевую и дуговую сварку и резку металлов в космосе; в 1984 г. на борту космического корабля «Салют-7» Светланой Савицкой и Владимиром Джанибековым выполнены ручная сварка, резка, пайка и напыление металлов в открытом космосе.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).

Различают два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.

Сущность сварки состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления.

К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (ГОСТ 2601-84).

Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена.

Газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла. Контактная сварка занимает ведущее место среди механизированных способов сварки. Особенность контактной сварки высокая скорость нагрева и получение сварного шва, это создает условия применения высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосистем. Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:

8 стр., 3999 слов

Реферат сварка металлов

... вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением. Сущность сварки состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки давлением ... изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В 1888 г. русский инженер-металлург Н.Г. Славянов разработал металлургические основы дуговой сварки, создал первый автоматический ...

  • электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
  • электрическая сварка, где источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток.
  • электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;
  • лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц фотонов;
  • газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.

Современное сварочное производство — комплекс производственных процессов с широким использованием сварочной техники, образующий самостоятельную, законченную технологию изготовления сварочной продукции.

Сварщик в настоящее время должен знать не только существующие технологии, но и уметь их усовершенствовать и создавать новые в соответствии с развитием сварочной промышленности и изменением требований стандартов. Для этого необходимо разбираться не только в режимах сварки но. и знать способы подбора сварочного оборудования, уметь самостоятельно подобрать необходимые материалы, технологию и метод контроля сварной конструкции, а также уметь доступно объяснить преимущества выбранной технологии. Сварщик при выполнении той или иной работы должен учитывать и требования охраны труда на промышленных предприятиях.

В данной выпускной письменной квалификационной работе будет разработана и описана технология изготовления лестницы, представляющей собой сварную конструкцию.

1. Общая часть

Тема моей экзаменационной работы «Разработка технологий сборки и сварки лестницы». Данная конструкция применяется в промышленных цехах.

Конструкция состоит из следующих элементов:

Наименования

Кол-во штук

Размеры

1

Лист

1шт.

2х10х1920

2

Лист рифлёный

1шт.

3х590х1920

3

Лист рифлёный

1шт.

3х300х1920

4

Лист

2шт.

2х195х1920

5

Труба проф.

3шт.

40х40х1920

6

Труба проф.

2шт.

40х40х160

7

Труба проф.

4шт.

40х40х200

8

Труба проф.

2шт.

40х40х357

Марка материала: ВСт3сп

В — гарантированный химический состав стали и механические свойства; Ст — Сталь; 3 — порядковый номер стали; сп — спокойная

Данная сталь сваривается без особых ограничений независимо от толщины металла, температуры окружающего воздуха и жесткости изделия в интервале режимов сварки.

1.2 Выбор сварочного оборудования

В производстве металлоконструкций ручная дуговая сварка покрытыми электродами используется чаще других способов сварки. Это обусловлено её очевидными преимущественными достаточно высокими свойствами сварных соединений, возможностью применения в трудоспособных местах, простотой и надёжностью оборудования, широким выбором типов сварочных электродов и, следовательно, большим диапазонам технологических возможностей.

Технические характеристики ВД-306 УЗ

Наименование параметра

Значение

Номинальное напряжение питающей сети трехфазного переменного тока, В.

3х 380

Номинальная частота, Гц.

50

Номинальный сварочный ток. А не менее

315

Номинальное рабочее напряжение, В не менее

32

Минимальный сварочный ток. А не более

45

Напряжение холостого хода. В не более

70

Номинальный режим работы, ПН. %

60

Габаритные размеры не более, мм. длина ширина высота

560х510х660

Масса, не более, кг.

104

2. Технологическая часть

2.1 Подготовка металла под сварку и сборка конструкции

Сборка деталей под сварку по трудоемкости занимает от 10 до 32% от общей трудоемкости изготовления сварного изделия.

Имеются три подхода к выполнению сборочных и сварочных работ: полная сборка изделия из всех входящих в него деталей с последующей сваркой всех швов; последовательное присоединение деталей и их приварка к ранее сваренной части изделия, поузловая сборка и сварка, когда изделие расчленяют на технологические узлы, которые собирают и сваривают изделия в целом. Применение любого из этих вариантов зависит от конструктивной формы изделия, его габаритов, способов транспортировки к заказчику и масштаба производства. Относительно простые изделия с небольшим числом деталей несложной формы выгоднее изготавливать по первому или второму варианту. Сложные пространственные конструкции целесообразно расчленить на технологические узлы- это позволит упростить сборку и сварку, уменьшить сварочное напряжение и деформацию всей конструкции.

Исходным металлом для производства сварочных работ служит прокат, литьё, поковки. Чаще всего металл получают в виде проката: листа, ленты, полосы, трубы, уголка, или другого гнутого профиля. На заготовительном участке подвергают первоначальной обработке: зачистке, правке и вырезки заготовок.

Изготовление деталей после предварительной обработки включает в себя следующие технологические операции: разметку, резку, штамповку, зачистку, правку, подготовку кромок или отбортовку и гибку.

Разметка состоит в нанесении на металл конфигурации заготовки с припуском. Припуск- это разность между размером заготовки и чистовым размером детали. Припуск снимают при последующей обработки. Для разметки применяют разметочные столы или плиты необходимых размеров.

Резку выполняют кислородными резками по намеченной линии контура детали вручную или газорезательными машинами специального назначения. Резка на механических станках более производительна и дает высокое качество реза. Для механической прямолинейной резки листового металла применяют пресс-ножницы. сварная конструкция лестница металл

Металл зачищают для удаления заусениц с кромкой деталей после штамповки, а также для удаления с поверхности кромок, окалины и шлаков после кислородной резки.

Детали и заготовки при их искривлении в процессе кислородной резки или резки на механических ножницах правят на листоправильных вальцах или вручную на плите. Правку тонколистового металла проводят в холодном состоянии на листоправильных вальцах или прессах , толстолистового металла — в горячем состоянии вручную на правильных плитах.

Подготовку свариваемых кромок деталей большой толщины выполняют кислородной резкой или обработкой на строгальных или фрезерных станках, для подготовки тонколистового металла используют кромкогибочные прессы металлогибочных вальцах. Здесь же изготавливают обе чайки для сварки различных емкостей цилиндрической формы.

Однако не всегда возможно подготовить металл под сварку с применением промышленного оборудования, например при проведении, строительно-монтажных работ детали собирают и подготавливают по месту.

Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной дуговой сваркой, установлены ГОСТ 5264-80, которым предусмотрено четыре типа соединений в зависимости от толщины свариваемых деталей. По форме подготовленных кромок соединения бывают с отбортовкой кромок, без скоса кромок и со скосом кромок — одной или двух. Выполнять швы можно как с одной стороны (односторонние), так и с двух сторон (двусторонние).

При расположении свариваемых деталей под углом основные типы, конструктивные элементы и размеры швов сварных соединений установлены ГОСТ 11534-75, которым предусмотрены формы подготовки кромок и размеры выполнения швов угловых и тавровых соединений.

От состояния поверхности свариваемых кромок в значительной мере зависит качество сварных швов. Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной их очистки от ржавчины, окалины, краски, масла и других загрязнений поверхности. Кромки очищают стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробометным способами, шлифовальными кругами, пламенем сварочной горелки, травлением в растворах кислот и щелочей.

Подготовленные детали собирают под сварку. При сборке важно выдерживать необходимые зазоры и требуемое совмещение кромок. Точность сборки проверяют шаблонами, измерительными линейками и щупами. Сборку выполняют в специальных приспособлениях или на вываренных стеллажах. Временное закрепление деталей проводят струбцинами, скобами или прихваткой короткими швами. Число прихваток и их размер определяют в зависимости от технологических условий.

Для сборки лестницы я применял универсальный сборочный стол.

2.2 Выбор режимов сварки

Под режимом сварки понимают группу показателей, определяющих характер протекания процесса сварки. Эти показатели влияют на количество теплоты вводимой в изделие при сварке. К основным показателям режима сварки относятся: диаметр электрода или сварочной проволоки, сварочный ток, напряжение на дуге и скорость сварки. Дополнительные показатели режимов сварки род и полярность тока, тип и сварка покрытого электрода, угол наклона электрода, температура предварительного нагрева метала.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщены свариваемого металла, типа сворного соединения, типа шва и др. При сварке стык листов толщиной до 4мм в нижнем положение диаметр электрода берётся равным толщине свариваемой стали. При сварке стали большой толщины применяется электроды диаметром 4-6мм при условии обеспечения полной возможности провара металла соединяемых деталей и правильного формирования шва. Применением электродов диаметром более 6мм ограничивается вследствие большой массы электрода и электрод содержателя. Кроме того, в прочность сварных соединений, выполненных электродами больших диаметров, снижается в следствии возможного непровара в корне шва и большой столбчатой макроструктуры шва.

Относительно малый сварочный ток ведёт к неустойчивому горению дуги, непровару и малой производительности. Чрезмерно большой ток ведёт к сильному нагреву электрода при сварке, увеличения скорости плавления электрода и непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и ухудшения формирования шва. На величину коэффициента К влияет состав электродного покрытия: для газообразующих покрытий К берётся меньше, чем для шлакообразующих покрытий, например для электродов с железным порошком в покрытие (АНО-1, ОЗС-3) сварочный ток на 30-40% больше, чем для электродов с обычным покрытием.

При сварке с вертикальными и гаризонтальными швами ток должен быть уменьшен против принятого для сварки в нижнем положении примерно на 5-10%, а для потолочных на 10-15%, с тем чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.

Числовыми коэффициентами формы и выпуклости шва задаются при проектировании сварных изделий. Например, коэффициент формы провара при ручной дуговой сварке может быть принят от 1 до 20

Уменьшить диаметр электрода при постоянном сварочном токе повышает плотность тока в электроде и глубину провара. С уменьшением диаметра электрода, ширина шва уменьшается, вследствие уменьшается катодное и анодное пятна. С изменением тока меняется глубина провара. Под влиянием давления дуги, которое увеличивается с возрастанием тока, расплавленный металл вытесняется из-под основания дуги, что может привести к сквозному проплавлению.

Повышения напряжения дуги за счёт увеличения её длины приводят к снижению сварочного тока и глубины провара. Ширина шва при этом повышается независимо от полярности сварки с увеличением скорости ручной сварки глубина провара и ширина шва понижаются.

2.3 Контроль качества сварных соединений

В процессе образования сварных соединений в металле шва и зоне термического влияния могут возникать различные отклонения от установленных норм и технических требований, приводящие к ухудшению работоспособности сварных конструкций, снижению их эксплуатационной надежности, ухудшению внешнего вида изделия. Такие отклонения называются дефектами. Дефекты сварных соединений различают по причинам возникновения и месту их расположения. В зависимости от причин возникновения их можно разделить на две группы. К первой группе относятся дефекты, связанные с металлургическими и тепловыми явлениями, происходящими в процессе образования, формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания сварочного соединения. (горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения, неблагоприятные изменения свойств металлы шва и зоны термического влияния).

Ко второй группе дефектов, которые называют дефектами формирования швов, относят дефекты, происхождение которых связано в основном с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, недостаточной квалификацией сварщика и другими нарушениями технологического процесса. К дефектам этой группы относятся несоответствия швов расчетными размерам, непровары, не заваренные кратеры и др.

Наплавы образуются в результате натекания жидкого металла на поверхность холодного основного металла без сплавления с ним.

Подрезы представляют собой продолговатые углубления, образовавшиеся в основном металле вдоль края шва.

Прожоги это сквозные отверстия в шве, образованные в результате вытекания части металла в шве.

Непроваром называют местное несплавление кромок основного металла или несплавление между собой отдельных валиков при многослойной сварке

Трещины , также как и непровары, являются наиболее опасными дефектами сварных швов.

Шлаковые включения представляющие собой вкрапления шлака в шве, образуются в результате плохой зачистки кромок деталей и поверхности сварочной проволоки от оксидов и загрязнений.

Газовые поры появляются в сварных швах при недостаточной полноте удаление газов при кристаллизации металла шва.

Микроструктура шва и зоны термического влияния в значительной степени определяет свойства сварных соединений и характеризует их количество. К дефектам микроструктуры относят следующие; повышенное содержание оксидов и различных неметаллических включений, микропоры и микротрещины, крупнозернистность, перегрев, пережог металла.

внешним осмотром

Внешний осмотр швов металлических конструкций технических и технологических систем производится в целях выявления:

  • трещин, выходящих на поверхность шва или основного металла в зоне сварки;
  • наплывов и подрезов в местах перехода наплавленного металла к основному;
  • прожогов, незаверенных кратеров и пористости в швах;
  • неравномерного усиления сварного шва по ширине и высоте;
  • недопустимых смещений кромок;
  • непрямолинейности свариваемых деталей (труб); отступлений от размеров и формы шва.

Перед осмотром шов и прилегающая к нему поверхность основного металла должны быть очищены от шлака и других загрязнений на ширину 10мм по обе стороны шва. Осмотр производится невооруженным глазом или через лупу с 10-кратным увеличением.

По внешнему виду сварной металлический шов должен удовлетворять следующим требованиям:

  • иметь гладкую мелкочешуйчатую поверхность (без наплывов, прожогов, сужений и перерывов) и плавный переход к основному металлу;
  • наплавленный металл должен быть плотным по всей поверхности, не иметь трещин, выходящих на поверхность шва или основного металла в зоне сварки, не иметь скоплений и цепочек поверхностных пор;
  • не иметь подрезов в местах перехода наплавленного металла шва к основному металлу;
  • все кратеры должны быть заварены.

3. Охрана труда и техника безопасности

Охрана труда представляется комплексом технических и организационных мероприятий, направленных на создание безопасных и здоровых условий труда рабочих. Охрана труда, прежде всего, предусматривает предотвращение производительности травматизма. Главной материальной основой улучшения условий труда является новые методы производства. Трудовым законодательством предусмотрен ряд льгот для рабочих-сварщиков. К сварочным работам допускаются лица не моложе 18 лет после сдачи техминимума по правилам техники безопасности. Продолжительность рабочего дня сварщика, работающего внутри замкнутых сосудов, — 6 часов. Сварщикам ежегодно предоставляется дополнительный оплачиваемый отпуск в зависимости от условий работы. Им выдают спецодежду, защитные щитки и маски. При тяжёлых и вредных работах сварщики получают специальное питание. Обязанность создания нормальных условий труда сварщика непосредственно на производственных участках и рабочих местах возлагается на мастеров и начальников участков. Организация каждого рабочего места должна обеспечивать безопасное выполнение работ.

Рабочие места должны быть оборудованы различного рода ограждениями, защитными и предохранительными устройствами и приспособлениями. При правильно организованном производстве, обеспечения условий охраны труда и соблюдения правил техники безопасности и производственной санитарии сварки, сварка не представляет особо вредного и опасного технологического процесса.

Однако для создания безопасных условий работы сварщиков необходимо учитывать кроме общих положений техники безопасности на производстве также особенности выполнения различных сварочных работ. Такими особенностями являются возможное поражение электрическим током, отравление вредными газами и парами, ожоги излучения сварочной дуги и расплавленным металлом, поражение от взрывов баллонов со сжатым и сжиженными газами.

Электробезопасность.

Поражение электрическим током происходит при соприкосновении с токоведущими частями оборудования.

Сопротивление человеческого организма в зависимости от его состояния меняется в широких пределах от 1000 до 2000 Ом. Напряжение холостого хода источников дуги достигает 90В, а сжатой дуги — 200В. В соответствии с законом Ома при неблагоприятном состоянии сварщика через него может пройти ток, близкий к предельному I = U/R = 90/1000 = 0,09A. Для предупреждения возможного поражения электрическим током необходимо соблюдать основные правила:

1. Корпуса оборудования и аппаратуры, к которым проведён электрический ток, должен быть надёжно заземлён.

2. Все электрические провода, идущие от распределительных щитов и на рабочие места должны быть надёжно изолированы и защищены от механических поражений.

При поражении электрическим током необходимо немедленно выключить ток первичной цепи или освободить от его действия пострадавшего, обеспечить к нему доступ свежего воздуха, вызвать врача, а при необходимости до прихода врача сделать искусственное дыхание. В процессе сварки выделяется значительное количество аэрозоля, состоящего в основном из оксидов железа марганца.

Наиболее вредной является ручная дуговая сварка покрытыми электродами.

При автоматических способах сварки количество выделений значительно меньше.

Сварка под флюсом, содержащим плавиковый шпат, сопровождается выделением фтористых соединений. Все эти продукты являются весьма вредными для дыхательных путей человека.

Основными мерами по снижению травматизма является продуманная с позиций безопасности работ технология заготовительных работ, сборка и сварка, правильное освещение рабочего места и соблюдение персоналом правил техники безопасности.

Деятельность предприятия не должна нарушать нормальные условия работы других предприятий и организаций, ухудшать бытовые условия населения. С этой целью в годовых планах предусматриваются также меры борьбы с производственными шумами, вибрациями, воздействием электрических и магнитных полей. Шум, создаваемый сварочным оборудованием должен быть минимальным.

Пожарная безопасность

Организационно-технических мероприятий включает в себя: организацию пожарной охраны (профессиональной, добровольной), обучение рабочих и служащих правилам пожарной безопасности, составление инструкций о порядке работы с пожароопасными веществами и материалами, отработку действий администрации, рабочих и служащих в случае пожара и эвакуации людей, применение средств наглядной агитации по обеспечению пожарной безопасности и т.п.

Ответственность за пожарную безопасность организации возлагается на её администрацию. Она назначает на должность лиц, ответственных за пожарную безопасность отдельных объектов ( цехов, участков, складов и т.д.).

В помощь пожарной охране в каждой организации создаются пожаротехнические комиссии и добровольные пожарные дружины. В задачи которых входят выявление нарушений правил пожарной безопасности, содействие органам пожарного надзора в их работе, организация массовой разъяснительной работы среди персонала и т.п.

Постоянные места проведения огневых работ на открытых площадках и в специальных мастерских, оборудованных в соответствии с правилами пожарной безопасности, устанавливаются приказом руководителя организации.

Места проведения временных сварочных работ в действующих цехах организаций определяются письменным разрешением лица, ответственного за пожарную безопасность объекта.

Без письменного разрешения огневые работы на строительных площадках и в местах, не опасных в пожарном отношении могут выполнять только высококвалифицированные специалисты, прошедшие обучение по программе пожарно-технического минимума.

Список специалистов, допущенных к самостоятельному проведению огневых работ без получения письменного разрешения, объявляется распоряжение или приказом руководителя организации.

При авариях и стихийных бедствиях огневые работы выполняются без письменного разрешения под наблюдением руководителя работ.

Места проведения огневых работ обеспечиваются необходимыми средствами пожаротушения (огнетушители, помпы, вода, песок, лопаты, и т.д.).

Лицо, ответственное за проведение временных огневых работ, обязано проинструктировать непосредственных исполнителей этих работ о мерах пожарной безопасности, определить противопожарные мероприятия по подготовке места работ, оборудования и коммуникаций в соответствие с требованиями пожарной безопасности.