Технологический процесс сварки двутавровой балки
Обновлено: 05.10.2024
Оценка свариваемости основного металла. Выбор сварочных материалов и способа сварки, оборудования общего или специального назначения. Расчёт технологической себестоимости сварки по всем выбранным критериям. Конструктивный анализ станины контактной машины.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.05.2015 |
| Размер файла | 565,2 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Национальный технический университет Украины
“Киевский политехнический институт”
Кафедра сварочного производства
по дисциплине “Сварка плавлением”
Тема: ”Технология сварки двутавровой балки ”
студент 3-го курса
Материал: Сталь 10ХСНД
Тип производства: серийное
В данной курсовой роботе, проводиться технологический анализ по изготовлению ротора.
Данная конструкция применяется в области машиностроения и работает в достаточно агрессивной среде. Поэтому технология изготовления данной конструкции должна соответствовать всем сварочным нормам и стандартам.
В курсовой работе приведены материалы по подбору способа сварки к данной конструкции, проведен выбор сборочно-сварочного оборудования для данной конструкции. В роботе проведен расчет режима сварки, и некоторые экономические показатели.
Конструктивно-технолонический анализ станины контактной машины
сварка балка станина
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторно-поршневым насосам, компрессорам, гидромоторам и двигателям внутреннего или внешнего (паровой котел) подвода теплоты, применяемым в стационарных установках или на транспортных средствах.
Ротор нагружен динамическими нагрузками, которые возникают вследствие числа оборотов изделия. Изобретение состоит из листов толщиною 12 и 20 мм. Масса машины приблизительно составляет около 70 кг .
Изобретение может быть использовано в роторно-поршневых насосах, компрессорах, гидромоторах, а также в двигателях внутреннего или внешнего подвода теплоты характеризуются воздействием на неё коррозии, естественного колебания температур, зависящего от климатической зоны, например от -10 до +400. учитывая всё предыдущее, станина контактной машины следует отнести к особо ответственному изделию.
Ротор имеет восемь прямолинейных сварных швов, и восемь кольцевых. Все соединения являются тавровыми.
Протяженность швов: 1 и 2 - 529 мм, 3 -230 мм. Доступность всех швов не ограниченна , возможна кантовка изделия. Толщина свариваемого материала : 12 мм.
Оценка свариваемости основного металла
Сталь10ХСНД относится к низкоуглеродистой низколегированной сталям(С=0.24%).
Химический состав стали (по ГОСТ 19282-73) представлен в таблице 1.
Механические свойства стали (по ГОСТ 19282-73) приведены в таблице 2.
Толщина проката ? , мм
Временное сопротивление разрыву, кГ/мм2
Предел текучести, кГ/мм2
Испытание на изгиб в холодном состоянии
Проверим склонность металла шва к образованию горячих трещин при
наиболее неблагоприятном сочетании содержания легирующих элементов и примесей:
Так как HCS металл не склонен к образованию горячих трещин при наиболее неблагоприятном легировании, т.е. при максимальном содержании легирующих элементов и примесей.
Проверим склонность металла шва к образованию холодных трещин:
т.к. больше 0.4… 0.45, то основной металл склонен к образованию холодных трещин.
Однако в реальных условиях такое сочетание элементов маловероятное.
Тем не менее в заводских условиях следует контролировать состав стали по сертификатам.
В целом сталь можно отнести к хорошо сваривающей при среднем содержании легирующих элементов и примесей.
Вероятность образования пор повышается:
с повышением содержания в сварочной ванне парообразующих газов H, CO, N;
с ростом содержания легирующих элементов, которые снижают растворимость H, N в твёрдом металле;
с уменьшением времени существования сварочной ванны.
Водород способствует образованию трещин, уменьшает пластичность металла шва, вызывает рождение пор.
Применение окисляющей защитной среды (флюс, газ) предотвращает образование пор, вызываемых водородом
Выбор способа сварки
Основным критерием по выбору способа сварки является толщина материала и его свариваемость. Проведя роботу по изучению химического состава стали можно видеть что данная сталь имеет хорошую свариваемость.
Наиболее рациональным способом сварки для данного изделия является автоматическая сварка под флюсом. Сущность способа и его преимущиство перед другими способами сварки приведены ниже.
Выбор способа сварки. Табл 3
Материал Сталь 10ХСНД
Очевидно, что при такой толщине и протяженностю швов целесообразно применение способов сварки, как РДС и АП .
Таким образом, для дальнейшего анализа остаются способы РДС, АП.
Окончательное решение по выбору способа сварки можно будет применять после экономической оценки эффективности различных вариантов сварки, включая и специальные.
В нашем случае станину будем кантовать, и потому швы 1,2,3 выполняются в нижнем положении.
Выбор сварочных материалов
Выбор сварочных материалов.
Выбор сварочной проволоки:
Для сварки Стали 10ХСНД рекомендуется использовать сварочную проволоку для способов сварки РДС и АП близкую по хим. составу к основному металлу и содержащую меньшее количество углерода. Такой проволокой являются СВ - 10ХГ2СМА более высокое легирование проволоки будет являться залогом равнопрочности шва основному металлу.
Марка проволоки AS SG3 (российский аналог Св-08Г2С) ГОСТ 2246-70 Классификация по международным стандартам
EN 440 : G42 3CM G4Si 2
AWS A5.18 : ER 70 S-6
Назначение и область применения: проволока сплошного сечения для электродуговой сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде защитных газов.
Положение свариваемых швов: сварка во всех пространственных положениях шва постоянным током обратной полярности.
Вид покрытия: омедненное.
Типичные механические свойства металла шва:
Временное сопротивление, МПа_ _ _ _ _ _ _ _ _ 570
Предел текучести, МПа_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _470
Относительное удлинение, % _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 25
Ударная вязкость, Дж/см2 при -30 C _ _ _ _ _ _ 60
Рекомендуемый режим сварки:
Постоянный ток (полярность обратная)
Одобрено: ГОСТ, ISCIR.
Выбор газовой защиты:
Для сварки Стали 10ХСНД рекомендуется использовать газовую смесь СО2 +30% О2 это наиболее универсальная из всех смесей для углеродисто-конструкционных сталей. Он оказывает интенсивное окисляющее действия на жидкий металл, чем чистый углекислый газ . Благодаря этому повышается жидкотекучесть металла, что улучшает формирование шва и снижает привариваемость капель металла к поверхности изделия. Кроме того, кислород дешевле углекислого газа, что делает смесь экономически выгодой.
Смесь СО2 +30% О2 изготовляют из чистых углекислого газа и кислорода с помощью специальных смесителей. Преимущество защитных газовых смесей.
небольшое разбрызгивание металла;
превосходная глубина проплавления;
повышается жидкотекучесть металла;
меньшее потребление сварочной проволоки;
высокая степень скорости сварки;
наибольшая эффективность с точки зрения уменьшения общих затрат на сварку.
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами
Марка электрода AS B-268 (Российский аналог УОНИИ-13/55ТЖ) ГОСТ 9466-75
ГОСТ 9467-75Классификация по международным стандартам
EN 499 : E 466 B 22
AWS A5.1 : E 7016-1
Назначение и область применения: сварка углеродистых сталей с пределом прочности до 550 МПа. Характеризуются низким уровнем водорода в обмазке. Рекомендуется для сварки конструкций, эксплуатирующихся в морских зонах, когда требуется высокая ударная вязкость при -30 -40С. Для сварки сталей средней и высокой прочности с гарантированным пределом прочности до 430МПа.
Вид покрытия: основное.
Временное сопротивление, МПа _ _ _ _ _ _ _ _ 460
Предел текучести, МПа _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _550
Относительное удлинение, % _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _30
Ударная вязкость, Дж/см2 при 0 C _ _ _ _ _ _ 240
-20C_ _ _ _ _ _ _ 220
-40С_ _ _ _ _ _ _ 180
-60С _ _ _ _ __ _120
Сварку рекомендуется производить предельно короткой дугой методом опирания. После зажигания дуги нужно продвинуть её назад на 5-8мм от места возбуждения , получить спокойную ванну и только после этого продолжить сварку. Так же следует поступать при смене электрода или случайном обрыве дуги. Вследствие гигроскопичности покрытия электроды перед сваркой рекомендуется прокаливать при температуре 350єС в течении часа.
Выбор стандартной или разработка не стандартной подготовки кромок
Согласно ГОСТ - 14771-76, ГОСТ 5264 - 80 тип сварного соединения определяется его поперечным сечением, а вид продольным. При изготовлении данного изделия мы имеем дело с трема тавровыми швами.
- соединением Т3 по ГОСТ - 14771-76
подготовленных кромок свариваемых деталей
шва сварного соединения
b=0+-1.5 mm, е=R=12 mm.
- соединением Т3 по ГОСТ 5264-80.
S=12mm, S1=16…20 mm. b = 0
Из следующего списка для АП и РДС выбираем разработку кромок Т3 и Т3,
Расчёт режимов сварки
Методика расчета режима ручной дуговой сварки
Из предыдущих этапов проектирования технологии находим исходные данные для расчёта режима сварки под флюсом.
Основной металл - сталь10ХСНД
Сварочные электроды - AS B-268 (Российский аналог УОНИИ-13/55ТЖ) ГОСТ 9466-75
Тип соединения - тавровое, прямолинейное и кольцевое .
Показатели режима ручной дуговой сварки покрытым электродом следующие: dэ ; Iсв; U св; V св; n,род и полярность тока, вид покрытия электрода, температура предварительного подогрева металла.
Подготовка исходных данных:
Конструкторская и технологическая документация: чертеж изделия, требования по технологии сварки.
Степень ответственности сварного соединения: вид и уровень воспринимаемых нагрузок, условия эксплуатации;
Условия сварки: стационарные;
Характеристика сварных соединений: соответствие стандарту ( ГОСТ 5264 - 80, ГОСТ 11534 - 80 ; для нестандартных соединений параметры разделки кромок и шва устанавливаются по чертежу изделия, по возможности приближая их к стандартным.
Расчет режима сварки:
Так как шов однопроходной то диаметр электрода необходимо определить для заполняющих dэз проходов.
Рассчитываем диаметр электрода заполняющих проходов по формуле
Однако при сварке в вертикальном положение ограничение dэ « 4мм.
Сварочный ток: рассчитываем по формуле.
По табл. 8 и 9 для электродов с основным типом покрытия и вертикальным положение шва находим Kiтп = 203 , Kiпш=0,76..0,78 и Kiпш=0,85..0,82 -( которые находятся в методических указаниях №2).
Рассчитываем сварочный ток заполняющих проходов таврового соединения:
Іуз=(203)*( 0,85..0,92)* dэ1,4=(17..23)*0,8*41,4=94…128 А
Так метал толстолистовой, принимаем сварочный ток по верхнему пределу:
Напряжение сварки для электродов основного типа рассчитываем по формуле.
U уз=12 +0,4* Iсв / dэ =12+0,4*128/4=24,8 В принимаем U уз=25 В.
Общее количество проходов. Так как шов однопроходной, то рассчитывать количество проходов не будем.
Скорость ручной дуговой сварки зависит от вида сварного соединения, марки стали, марки электрода, положения шва при сварке.
Для электродов AS B-268 (Российский аналог УОНИИ-13/55ТЖ) по каталогу находим бн=9.5 г/(А*ч)= 2.64*10-3 г/(А*с),
Рассчитываем V ск для заполняющего прохода таврового соединения
V уз=н . Iсв / Fн .н =2,64*10-3 *128/40*7,8*=1,08 мм/с (3,9м/ч)
где н - коэффициент наплавки (г/А.ч); .н - плотность наплавленного металла: для углеродистых сталей =7,8 г/см3.
Расчёт режима в дуговой сварки в СО2 по размерам шва.
Подготовка исходных данных.
Из технологического анализа сварочного изделия установлено, что основной металл - сталь10ХСНД толщиной 12 мм. Сварка механизированная осуществляется проволокой AS SG3 в нижнем положении. Шов тавровый однопроходный.
Определяем глубину проплавления:
Диаметр электродной проволоки:
Расчетному диапазону соответствуют стандартные диаметры 1.4; 1.6. Так как положение шва нижнее, можем принять большее значение: dэл=1.6мм.
Для расчёта скорости сварки выбираем в таблице значение Кн= 1150
Полученное значение не выходит за пределы ограничений для автоматической сварки 4…10 мм/с и поэтому его можно оставить и не делать перерасчёт при более низкой ширине шва.
Для расчёта сварочного тока по таблице для dэл=1.6мм находим коэффициент Кі=460
Ісв= Кi·hн1.32/e1.07=234,57 А
Проверяем соответствие полученного тока требованиям при сварке в нижнем положении. Следовательно, Ісв= находится в пределах допустимых значений: Ісв?180· dэл1.5=264А
Uсв=14+0.05· Ісв=14+0.05·235=25,75 В.
Вылет электродной проволоки:
Скорость подачи электродной проволоки определяем по формуле:
Vэл=0.53·Iсв/dэл2+6.94·10-4·Ісв2/dэл3=0.53·235/1.62+6.94·10-4·2352/1.63= 58 м/с.
Рассчёт защитного газа:
Точность подготовки деталей к сварке, их чистота и качество сборки оказывают весьма существенное влияние на несущую способность и экономичность сварной конструкции. Недостаточно тщательное выполнение заготовительных и сборочных операций приводит к резкому возрастанию вероятности появления дефектов в сварных соединениях и в конструкции в целом. Анализ дефектов, возникающих при сварке, однозначно показывает, что значительную долю брака следует отнести за счет плохого качества подготовки и сборки. Исправление брака в готовом изделии не всегда приводит к полному восстановлению заданных свойств сварного соединения и является трудоемкой и технически сложно выполнимой операцией.
Отсюда очевидно, что значительно рациональнее устранять дефекты, появившиеся при заготовке и сборке, до проведения операции сварки. Однако не следует предъявлять излишние и подчас трудновыполнимые требования к точности заготовок и их сборке под сварку, значительно удорожающие изготовление конструкции. Применяемые на практике способы сварки позволяют получать качественные сварные соединения при некоторых допустимых колебаниях точности заготовки деталей и сборки.
Основной металл до сборки в местах сварки должен быть очищен от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины и других загрязнений, могущих привести к образованию пор и других дефектов в швах. Особо тщательно следует зачищать торцы соединяемых элементов.
Зачистку производят до сборки узла механически (пескоструйным или дробеструйным способами, металлическими щетками, абразивом) или химически (травлением, газопламенной очисткой). Следует удалять с поверхности металла рыхлый слой ржавчины и окалины, а также грязь и лед даже в том случае, если загрязнение расположено вне места сварки. Это необходимо для того, чтобы при транспортировке и кантовке конструкции загрязнения не попали в место расположения будущего шва. Зачистка собранного узла в большинстве случаев безрезультатна, так как не достигается основная цель - очистка свариваемых кромок, а иногда даже и вредна в связи с тем, что продукты зачистки, попадая в зазор (особенно после сварки первого шва таврового соединения), задерживаются там. Имеет смысл только прожигание места сварки газовым пламенем или продувка сухим сжатым воздухом непосредственно перед сваркой. При этом удаляются попавшие в зазор уже после сборки влага и грязь.
Сварке всегда предшествует сборка конструкции, т. е. установление и фиксация деталей в предусмотренном проектом положении. Сборка под сварку является одной из трудоемких и наименее механизированных операций. Она должна обеспечивать возможность качественной сварки конструкции. Для этого необходимо выдержать заданный зазор между соединяемыми деталями, установить детали в проектное положение и закрепить между собой так, чтобы взаиморасположение деталей не нарушилось в процессе сварки и кантовки, а если необходимо, и транспортировки. Должен быть обеспечен свободный доступ к месту сварки.
В подавляющем большинстве случаев взаимное расположение деталей перед дуговой сваркой фиксируется при помощи коротких отрезков швов- прихваток.
Выбор сварочного оборудования общего или специального назначения
Выбираем установку для сварки в среде защитных газов:
Технические характеристики, которых приведены в таблице:ВДУ-601С
Выпрямитель предназначен для сварки плавящейся электродной проволокой малоуглеродистых, легированных и коррозионно-стойких сталей в среде защитных газов на постоянном токе. Существует плавная регулировка сварочного тока. Выпрямитель универсальный, так как имеет два вида внешних характеристик: жесткие и падающие. Преимущества:
Легкое зажигание и устойчивое горение дуги.
Наличие термозащиты от перегрузки.
3. Дистанционное регулирование сварочных параметров с помощью пульта.
Наличие розетки 36В для питания подогревателя газа. Класс изоляции Н по ГОСТ 8865 70
Разработка технологии сварки балки двутавровой
Назначение, особенности и условия эксплуатации сварной конструкции. Выбор и обоснование выбора способа сварки балки двутавровой. Определение расхода сварочных материалов. Определение параметров сварных швов и режимов сварки. Контроль качества продукции.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.02.2016 |
| Размер файла | 643,9 K |
1. Анализ конструкции изделия
1.1 Назначение, особенности и условия эксплуатации сварной конструкции
1.2 Материал сварной конструкции, количество конструкционных элементов, габаритные размеры конструкционных элементов, толщина металла
1.3 Характеристика основного металла по химическому составу
1.4 Характеристика основного металла по механическим свойствам
1.5 Характеристика основного металла по свариваемости
2. Выбор и обоснование выбора способа сварки конструкции
2.1 Выбор и обоснование выбора сварочного оборудования
2.2 Выбор и обоснование выбора сварочных материалов
2.3 Определение параметров сварных швов и режимов сварки
3. Разработка технологии изготовления сварной конструкции
3.1 Заготовительные операции
3.1.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения заготовительных операций
3.2 Сборочные операции
3.2.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения сборочных операций
3.3 Сварочные операции
3.3.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения сварочных операций
3.4 Отделочные операции (зачистка сварных швов)
3.4.1 Оборудование, приспособление, инструмент для выполнения отделочных операций
3.5 Контроль качества продукции
4. Расчет основных нормативов процесса производства
4.1 Определение расхода сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки)
4.2 Определение основного технологического времени
4.3. Определение расхода электрической энергии
Список использованных источников
Балки двутавровые больше известны как элементы перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты. Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять. Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.
Для выбора материалов для сварных конструкций, рассматривают следующие вопросы:
- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах;
- область применения выбранной марки стали;
- обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические, технологические и физические свойства стали.
Балка двутавровая изготовлена из стали мари 10ХСНД. Расшифровка стали 10ХСНД: 0,10% углерода, до 1% хрома, до 1% кремния, до 1% никеля, до 1% меди. Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от --70 до 450 °С.
Балка двутавровая чертеж № КР 00.00.00СБ изготовлена с учетом следующих деталей: 2 полки (позиция 1), 1 стенка (позиция 2), 4 ребра жёсткости (позиция 3).
Размеры балки двутавровой: длина 4000 мм, ширина 600 мм, высота 600 мм. Толщина деталей 8 мм.
Сталь марки 10ХСНД конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Применяется в элементах сварных металлоконструкций и различных деталях, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 °С.
Таблица 1. Химический состав стали марки 10ХСНД
Мышьяк (As), не более
Фосфор (P), не более
Азот (N), не более
Сера (S), не более
сварка балка двутавровый шов
Механические свойства описывают и объясняют способность того или иного металла осуществлять сопротивление на силовые факторы из внешней среды. И соответственно есть числовые показатели, указывающие степень сопротивления того или иного металла. К основным механическим свойствам металлов и сплавов на сегодняшний день относят твердость, прочность, и ударную вязкость. Величины этих свойств определяют во время опытов, предусматривающие силовую нагрузку на металл или сплав.
Твердость - способность стали сопротивляться проникновению в нее других твердых тел.
Прочность - способность материала выдерживать внешнюю нагрузку без разрушения.
Ударная вязкость - способность стали противостоять динамическим нагрузкам.
Таблица 2. Механические свойства стали марки 10ХСНД
Состояние поставки, режим термообработки
Сортовой и фасонный прокат
Листы и полосы в состоянии поставки (образцы поперечные)
Св. 15 до 32 вкл.
Св. 32 до 40 вкл.
у0,2 - предел текучести условный, МПа
ув - предел прочности при растяжении, МПа
д5 - относительное удлинение после разрыва, %
Свариваемость -- это свойство металлов образовывать неразъемные соединение.
Углерод (С) - одна из важнейших примесей, определяющая прочность, пластичность, закаливаемость и др. характеристики стали. Содержание углерода в сталях до 0,25% не снижает свариваемости. Более высокое содержание "С" приводит к образованию закалочных структур в металле зоны термического влияния и появлению трещин.
Сера (S) и фосфор (P) - вредные примеси. Повышенное содержание "S" приводит к образованию горячих трещин - красноломкость, а "P" вызывает хладноломкость. Поэтому содержание "S" и "P" в низкоуглеродистых сталях ограничивают до 0,4-0,5%.
Стали по свариваемости подразделяются на 4 группы: хорошо сваривающиеся; удовлетворительно сваривающиеся; ограниченно сваривающиеся; плохо сваривающиеся.
К первой группе относят наиболее распространенные марки низкоуглеродистых и легированных сталей, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки, а также без последующей термообработки.
Сталь марки 10ХСНД относится к низколегированным сталям. Сталь марки 10ХСНД относиться к первой группе свариваемости, т.е. хорошо сваривается.
Для сварки балки двутавровой применяется полуавтомат сварочный «Урал-3». Сварочные полуавтомат совместно с источником питания должны обеспечивать устойчивое течение и поддержание заданных режимов в процессе сварки.
Полуавтомат состоит из подающего механизма, источника питания, шкафа управления, универсального унифицированного держателя, сварочного шланга, газового редуктора с расходометром и подогревателем газа.
Полуавтомат служит для подачи электродной проволоки, защитного газа, через унифицированный держатель в зону сварки.
Кассета служит в качестве емкости для электродной проволоки.
Подача осуществляется подающими и прижимными роликами. Усилие прижатия проволоки обеспечивается с помощью прижима, расположенного в верхней части корпуса механизма подачи. Изменение скорости подачи электродной проволоки производится поворотом маховиков, расположенных на передней стенке механизма подачи.
Держатель унифицированный предназначен для подвода в зону сварки защитного газа, сварочного напряжения и электродной проволоки.
Техническая характеристика "Урал-3":
- напряжение питания, 50 В;
- номинальный сварочный ток, 500 А;
- диаметр стальной порошковой электродной проволоки, 1,6-3,2 мм;
- потребляемая мощность электродвигателя, 120 Вт;
- длительность продувки газа после сварки, 1-11 сек;
- тип разьёма горелки - KZ-2;
- диаметр кассеты проволоки, 300 мм;
- масса проволоки в кассете, 15 кг;
- габаритные размеры, 580х200х450;
- масса без кассеты, 9 кг.
Сварочные материалы при сварке двутавровой балки принимаются исходя из способа сварки, в соответствии с ГОСТ 14771-76 (Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры). При сварке данного типа применяется электродная проволока марки Св-08ГА. Она хорошо подходит по химическому составу к марке стали 10ХСНД.
Проволока сварочная диаметром 2,0 мм, марки Св-08ГА, ГОСТ 14771-76.
Сварочная проволока СВ-08ГА применяется в сварочных работах для сварки сталей с низким содержанием углерода, а также низколегированных. Буква «А» в маркировке СВ-08ГА означает, что в этой сварочной проволоке значительно снижено содержание вредных примесей.
Таблица 3. Химический состав сварочной проволоки, %
Проволока должна быть принята техническим контролем предприятия- изготовителя. Изготовитель должен гарантировать соответствие поставляемой проволоки.
В качестве защитного газа будет использоваться углекислый газ (СО2). Углекислый газ препятствует негативному воздействию атмосферы на процесс сварки.
Преимущества углекислого газа:
- видимость процесса сварки и горения дуги для сварщика
- хорошее качество швов
- увеличенная производительность сварки
- низкая стоимость углекислого газа
- доступность сварочных работ на весу
Рисунок 2. Схема сварки в среде углекислого газа
В режимы полуавтоматической сварки в среде углекислого газа входят: род электрического тока и полярность, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, расход защитного газа, диаметр электродной проволоки, скорость подачи проволоки.
При полуавтоматической сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги.
С увеличением силы сварочного тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки. Чем длиннее дуга, тем больше напряжение. Чем короче дуга, тем стабильней процесс сварки, меньше разбрызгивание и выше качество шва. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Скорость подачи электродной проволоки подбирают так, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении. С увеличением вылета электрода из токоподводящего мундштука ухудшается устойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание.
Таблица 4. Режимы полуавтоматической сварки
Скорость подачи проволоки, м/ч
При сварке с малым вылетом из сопла горелки затрудняется наблюдение за процессом сварки и подгорает контактный наконечник. При чрезмерном увеличении этого расстояния возможно загрязнение металла шва кислородом и азотом воздуха, и образование в нём пор. Для получения хорошего качества сварных швов необходимым условием является поддержание постоянной длины дуги.
Плотность тока обычно составляет 30-100 А/ммІ, при этом глубина проплавления металла равна 7-20 мм.
Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении на ней.
Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин. Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперёд.
При сварке углом назад в пределах 5 - 10 град. улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина провара и наплавленный металл получается более плотным.
Скорость сварки устанавливается самим сварщиком в зависимости от толщины металла и необходимой площади поперечного сечения шва.
Рисунок 3. Геометрические параметры сварных швов таврового соединения Т8
Определяем расчетную длину проплавления по формуле:
где, К - катет шва, мм.
Принятые числовые значения символов:
Hp = 1,0 * 8мм = 8 мм
Определяем площадь поперечного сечения
F = 3, 14 * 22 / 4 = 3, 14 * 4 / 4 = 12,56 / 4 = 3,14 (см2)
Определяем диаметр электронной проволоки по формуле:
Dэл = 4vHp ± 0.05Hp (3)
Dэл = 4v8мм ± 0.05 * 8 = 2,0мм ± 0,4 мм = 2,0 мм
Определяем силу сварочного тока по формуле:
Iсв = 100 * 3,14 = 314 А
В целях уменьшения разбрызгивания и стабилизации дуги принимаем сварочный ток 260 А.
Определяем напряжение сварочной дуги по формуле:
Определяем вылет электродной проволоки по формуле:
?эл = 10 * dэл ± 2 * dэл (6)
?эл = 10 * 2,0 мм + 2 * 2,0 мм = 20 мм + 4,0 мм = 24,0 мм
?эл = 10 * 2,0 мм - 2 * 2,0 мм = 20 мм - 4,0 мм = 16,0 мм
Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле:
хэл = 0,53 * Iсв / dэл + 6,94 * 10-4 (Iсв / dэл3) (7)
хэл = 0,53 * 260А / 2,0 мм + 6,94 * 10-4 (260А / 2,03 мм) = 69 м/ч
Принимаем хэл = 69 м/ч
Определяем оптимальный расход защитного газа по формуле:
g3 = 3,3 * 10-3 * Iсв (8)
g3 = 3,3 * 10-3 * 260 = 3,3 * 0,001 * 260 = 0,8 л/мин
Для сварки подкрановой балки будет применяться полуавтоматическая сварка в середе СО2 ГОСТ 14771-76 (Дуговая сварка в защитном газе).
Полуавтоматическая сварка - это вид дуговой сварки, при котором сваривание происходит благодаря автоматически подающейся в зону сварки электродной проволоки с одновременной подачей в ту же зону защитного газа. В состав сварочного полуавтомата входит источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного полуавтомата и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки (рисунок 3).
Рисунок 3. Установка для дуговой механизированной сварки в СО2:
1 - 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.
На основании выбранного сварочного оборудования, рассчитанных режимов сварки, разрабатываем технологический процесс сборки.
Сборка подкрановой балки выполняется по технологическому процессу в следующей последовательности: подача деталей; их ориентация относительно друг друга или какой-либо одной детали; соединение; закрепление; снятие собранного узла и контроль. Немалую роль при сборке подкрановой балки играет точность сборки. К основным показателям точности сборки относят: точность относительного движения исполнительных поверхностей; точности их геометрических форм и расстояний между этими поверхностями; точность их относительных поворотов.
Технологический процесс сборки изделия разрабатывается с учетом типа производства, заданной программы, применяемого оборудования и материалов, необходимого количества рабочих и рабочих мест. На основании разработанного технологического процесса производится расчет норм времени на изготовление узлов, определяется количество оборудования, приспособлений, рабочих.
Сварка - это процесс получения неразъемного соединения. Сварка является одним из ведущих технологических процессов получения металлических конструкций. Технологический процесс сварки включает в себя последовательность технологических операций; (а именно подготовку металла, сборку заготовок на прихватках, сварку, зачистку, контроль); разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы.
Технологические процессы заводской и монтажной сварки подкрановой балки должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта.
В заготовительные операции входят: правка металла, резка, очистка, разделка кромок.
Технологический процесс заготовки деталей изделий из проката начинается с подбора металла по размерам и маркам стали. Металл, поступающий с металлургических заводов, заготовки после резки и других заготовительных операций, требует правки. Вследствие неравномерного остывания, после прокатки металл деформируется, получает дополнительную деформацию при вырезке деталей.
Правка деформированного металла осуществляется путем создания местной пластической деформации и может производится в холодном стоянии или при предварительном подогреве.
Разметка - это процесс нанесения на металл в натуральную величину контура детали. В процессе разметки необходимые указания по обработке наносят на металл с использованием мерительного и специального инструмента: металлических рулеток, линеек, чертилок, угольников, молотков и др. Качество разметки во многом зависит от точности мерительного инструмента.
Резка металла может быть заготовительная и как операция изготовления деталей без последующей механической обработки. Листовой металл режут на пресс-ножницах, гильотинных, дисковых и виброножницах.
Очистка листовой стали, поверхностей цветных металлов, деталей от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки металла: ручным инструментом, механическими щетками, пескоструйный способ.
Двутавровая балка будет изготавливаться из листов толщиной 8 мм. Для того что бы листовой прокат попал на сборку, необходимо выполнить следующие операции: правку металла, резку, обработку кромок, очистку, разметку.
Правка листового проката будет осуществляться на листоправильной машине компании ARKU. Листоправильная машина - выпускается под диапазон толщин листовых деталей толщиной от 0,15 мм до 60 мм, перекрывая весь диапазон требуемых в промышленности толщин металла.
Резка будет осуществляться на комбинированных Пресс-ножницах НВ5222. Толщина разрезаемых листов 2--10 мм, диаметр отрезаемого круга 36 -- 75 мм, сторона квадрата 32 -- 65 мм, число ходов в минуту 66 -- 28. Резка на ножницах является самым экономичным способом разделки проката на заготовки.
Очистку предлагается применить пескоструйный аппарат Contracor DBS 25 RC.
Технология сварки двутавровой балки
Разработка технологии сварки балки методом плавления. Проведение конструкторско–технологического анализа изделия, выбор способа сварки и сварочных материалов. Обоснование выбора сварочного оборудования и расчет технологической себестоимости сварки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.01.2014 |
| Размер файла | 1,3 M |
Киевский политехнический институт
по дисциплине "Сварка плавлением"
Тема: "Технология сварки двутавровой балки"
Исходные данные
плавление сварка балка технологический
Согласно бланку задания на курсовую работу изделие изготовлено из Стали 09Г2С.
Согласно бланку задания на курсовую работу изделие изготавливается серийно, т. е. смотря на габариты изделия серийное производство можно считать около 1000 штук.
Содержание
2. Конструкторско-технологический анализ изделия
3. Оценка свариваемости основного металла
4. Выбор способа сварки
5. Выбор сварочных материалов
6. Выбор стандартной или разработка не стандартной подготовки кромок
7. Расчёт режимов сварки
8. Техника сварки
9. Выбор сварочного оборудования общего или специального назначения
10. Расчёт технологической себестоимости сварки по всем выбранным технологиям
11. Принятие решения
Выводы по работе
Список использованной литературы
Вступление
Целью данной курсовой работы является ознакомление студента с разработкой технологии сварки плавлением, получение студентом навыков выполнения данной работы.
Задачей данной курсовой работы является разработка технологии сварки данного в задании изделия, то есть для разработки правильной и корректной технологии нужно выполнить следующие пункты задания:
Произвести конструкторско-технологический анализ изделия при этом уделяя особое внимание расположению и доступности швов. Грамотно рассчитать свариваемость основного металла, чтобы правильно выбрать способ сварки. Выбрать два способа сварки, учитывая тип производства. Выбрать сварочные материалы, учитывая специфику материала и их дефицитность. Выбрать тип подготовки кромок из ГОСТов, учитывая особенности конструкции. Произвести расчёт режимов сварки. Оговорить технику сварки, для того чтобы сварщики имели представление о том как будет выполняться тех. процесс. Выбрать сварочное оборудование, учитывая его стоимость и дефицитность. Произвести расчет технологической себестоимости сварки по всем выбранным технологиям, чтобы можно было сравнить эконом. эффект. Принять решение о том какая из технологий является более корректной в данном случае.
1. Конструкторско-технологический анализ изделия
Назначение, конструкция и условие эксплуатации:
Корончатая балка может служить опорой для разного рода конструкций, балка это конструкция работающая на изгиб. Масса приблизительно составляет около 2 тонн. Следовательно, балка представляет собой крупно - габаритное изделие, что следует учитывать при организации сварных работ. Условия эксплуатации: работа при температурах от -10 до 20-25єС, в условиях умеренного климата .
Балка имеет три сварных шва. Все соединения являются тавровыми.
Протяженность швов: 1и2 - 2100 мм, 3 - 1360 мм. Доступность всех швов без ограничений, при условии возможности кантовки изделия. Конфигурация соединений является прямолинейной. Толщина материала: 1 - 10/18 мм, 2 - 18/10 мм, 3 - 8/10мм.
Организация сварочных работ:
Общая схема сварки и сборки задана конструкцией вала. Предлагается проводить сварку всех соединений в заводских условиях.
2. Оценка свариваемости основного металла
Из марочника сталей находим механические свойства и химический состав стали 09Г2С.
Общие сведения
стали: 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С.
Вид поставки
сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 8240-72. Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-76, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425 ¦С.
Особенности производства и эксплуатации сварных балок
Если раньше в строительстве использовались балки, элементы которых соединялись между собой многочисленными болтами, штырями и заклепками, что значительно утяжеляло всю конструкцию, то сейчас им на смену пришли прочные и надежные сварные балки, отличающиеся небольшим весом.
Готовые двутавровые балки на складе
Преимущества сварных двутавровых балок
В наше время очень сложно найти строительный объект, который возвели без использования сварных двутавровых балок. Балки, имеющие такое сечение, широко распространены потому, что позволяют значительно снижать затраты на строительство сооружений различного назначения, обеспечивая при этом высокую надежность возводимых конструкций.
Сварная балка, сечение которой имеет форму двутавра, способна выдерживать значительные статические и динамические нагрузки, не теряя при этом, своих эксплуатационных характеристик. Важным фактором является и то, что использование таких сварных балок позволяет снизить вес строительных конструкций, что в итоге уменьшает нагрузку на фундамент здания и на его несущие конструкции.
Использование двутавровых балок при изготовление каркаса здания
Сварной двутавр особенно незаменим в тех элементах строительных конструкций, где особенно важны прочность и способность успешно противостоять механическим нагрузкам различной направленности. К таким элементам, в частности, относятся каркасы для различных конструкций, колонны, межэтажные перекрытия, эстакады, рабочие площадки и прочее.
Очень востребована сварная балка в различных отраслях машиностроения и при строительстве сооружений быстровозводимого типа, поскольку технология ее производства очень экономична.
Несмотря на то, что организовать изготовление сварных балок двутаврового сечения достаточно несложно, экономически более выгодно производить их с использованием автоматизированного оборудования. Автоматизированные линии, на которых производство таких сварных балок поставлено на поток, позволяют не только значительно снизить себестоимость продукции, но и строго соблюдать технологию ее изготовления.
Перекрытия по металлическим двутавровым балкам
Технологический процесс производства сварных балок двутаврового сечения
Технология изготовления сварных балок, имеющих двутавровое сечение, состоит из нескольких последовательных процессов, каждый из которых на сегодняшний день уже отлично отработан. Итак, изготовление качественной и надежной сварной балки требуемого сечения состоит из нескольких процедур.
Создание заготовки по чертежу
Для ее изготовления используется оборудование термической резки, на котором листы металла требуемой толщины раскраиваются по заданным размерам. Итогом выполнения такой технологической операции являются штрипсы, имеющие длину и ширину, оговоренные в чертеже. На современных предприятиях для выполнения такой операции используются станки с ЧПУ, на которых раскрой металла может производиться несколькими резаками одновременно.
Для данной операции уже не требуется чертеж и выполняется она на специальном оборудовании (кромкофрезерном станке). Это этап производства необходим для того, чтобы обеспечить лучшую провариваемость стенки балки двутаврового сечения и ее полок.
На этой стадии будущая сварная балка собирается в готовую конструкцию, для чего используются специальные сборочные приспособления, позволяющие увеличить производительность процесса в 2–3 раза по сравнению с ручной сборкой. При осуществлении сборочной операции перед сваркой балки, имеющей двутавровое сечение, важно обеспечить правильное взаимное положение стенки двутавра и его полок (симметричность и взаимная перпендикулярность).
Целесообразнее всего для выполнения этих важных требований использовать специальное сборочное оборудование, оснащенное быстродействующими прижимными элементами. Оно позволяет не только точно позиционировать составные элементы будущего двутавра, но и делать это оперативно и с высокой надежностью. Технология сборки с использованием таких приспособлений состоит из двух основных этапов: сначала собирается только часть балки, составляющая Т-образный профиль, затем собранную конструкцию при помощи приспособления переворачивают на 180 градусов и комплектуют ее второй полкой. На современных предприятиях, как правило, используются сборочные приспособления с гидравлическими прижимными механизмами, что дает возможность сократить время выполнения данного технологического процесса.
На тонкостях данного этапа мы подробнее остановимся в следующем разделе нашей статьи.
Автоматическая сварка элементов двутавровой балки
Как выполняется сварка балок двутаврового сечения
Конструкция сборочного оборудования, используемого для изготовления сварных балок, имеющих двутавровое сечение, определяется способом сварки для формирования поясных швов. Выбор такого оборудования зависит также и от того, какие приспособления планируется использовать в процессе производства. На современных предприятиях для формирования длинных поясных швов двутавровых сварных балок чаще всего используют автоматическую сварку под слоем флюса. Такой метод позволяет получить сварные швы, отличающиеся высоким качеством и надежностью по всей их длине.
Сварка балки как этап её изготовления
Использование для производства балок двутаврового сечения автоматизированного оборудования для сварки под слоем жидкого флюса позволяет не только снизить себестоимость готовой продукции, но и обеспечить ее высокое качество и надежность. Принцип работы такого оборудования предусматривает, что нерасплавленный флюс, защищающий зону сварки, находится под давлением. Благодаря этому минимизируется разбрызгивание жидкого металла из зоны сварки, что позволяет качественно выполнять данную операцию даже при высоких значениях силы тока (до 4 тысяч Ампер). Кроме этого, флюс защищает расплавленный металл от быстрого остывания, что способствует более эффективному отводу газа из него.
Между тем, сварная балка могут изготавливаться с использованием ручной дуговой и полуавтоматической сварки. В таких случаях для их сборки используют специальные кондукторы с зажимными элементами, либо обычные прихватки и хомуты. Однако следует иметь в виду, что в таком случае придется столкнуться с большими потерями расплавленного металла, которые будут происходить по причине его разбрызгивания и угара. Такие потери могут доходить до 30%.
Сварочные установки, используемые в производстве балок двутаврового сечения
Кроме того, что при изготовлении сварных балок двутаврового сечения необходимо выполнять сварку между собой их основных конструктивных элементов – полок и стенки, также часто требуется соединять уже готовые балки между собой. В таких случаях балки соединяются методом сварки «встык» и для выполнения такой операции может использоваться следующее оборудование.
Оборудование портального и консольного типа
На таком оборудовании, кроме самой сварочной головки, могут быть смонтированы устройства, обеспечивающие контроль за качеством получаемого шва, подачу и удаление флюса. Большим преимуществом такого оборудования является и то, что сварка с его помощью выполняется под углом в 45 градусов, что гарантирует отличную провариваемость деталей и получение шва с хорошим катетом.
Консольная сварочная установка с ЧПУ
Сварочные манипуляторы позволяют автоматизировать процесс сварки, для их комплектации можно использовать различное навесное оборудование. Например, рабочим органом такого манипулятора может быть автоматическая головка, выполняющая сварку в среде защитных газов или под жидким флюсом. Универсальность сварочных манипуляторов позволяет решать самые разнообразные задачи, связанные с процессом сварки.
Самоходные сварочные тракторы
Наиболее простой тип оборудования, который можно использовать для сварки длинных балок двутаврового сечения. Однако применять сварочные тракторы целесообразно только при изготовлении балок небольшими партиями.
Читайте также: