Разработка технологии сварки машиностроительной конструкции материала 40 Х

Сборку осуществляем на роликовом сварочном вращателеHDTR-3000 (рис.) с использованием технологических распорок, а технические характеристики приведены в табл.Рисунок 5.3 - Роликовый сварочный вращательТаблица 5.3 - Технические характеристикиМаксимальная грузоподъемность3000 кгСкорость вращения80 - 1600 мм/минДиаметр вращаемой обечайки20 - 1500 ммСпособ управленияПедальНапряжение сети220 В / 50 гцМощность двигателяAC 220В/110В, 300ВтГабаритные размеры, мм850 X 380 X 400 приводная850 X 300 X 400 неприводнаяМасса, кг120 приводная80 неприводная6Режимы сваркиОсновными параметрами механизированных процессов дуговой сварки являются следующие:- диаметр электродной проволоки dэл, мм;- вылет ее lэл, мм;- скорость подачи электродной проволоки Vпп, мм/с; - сила тока Iсв, А;- напряжение Uсв, В;- скорость сварки Vсв, мм/с;- расход СО2, кг.Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 25мм. Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и с наклоном поперек шва под углом 40 – 50о к горизонтали, смещая электрод на 1 – 1,5 мм от угла на горизонтальную полку. Тонкий металл сваривают без колебательных движений, за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетов 4 – 8 мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали.При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор. Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последовательно включить дроссель или использовать газовые смеси аргона и СО2.В зависимости от диаметра проволоки задаемся приближенным значением Iсв[7]Iсв = 100 dэ (dэ – 0,5) + 50 , (6.1)Iсв= 100 х 1,2 (1,2– 0,5) + 50 = 140 А .Для принятого диаметра сварочной проволоки и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение на дуге:Uд = 20 + 0,05Iсвdэ-0,5, (6.2)Uд = 20 + 0,05 х 140 х 0,58 = 22 В.Допускаемая плотность тока:j = 4 Iсвπ-1dэ-2 , (6.3)j = 4 х 140 х 0,32 х 0,1 = 118 А/мм2.Сравнивая рассчитанные значения со значениями, приведенными в литературных данных, принимаем следующие значения [5]:Iсв= (140 – 160) А.Uд = (22 - 24) Вj = (115 -120) А/мм2.Скорость сварки вычисляем по формуле [5]Vсв = 0,1892IсвUд/lшh1, (6.4)Vсв = 0,1892 х 140 х 22/2,57 х 4 = 15,2 м/чПринимаем Vсв = 15 м/ч.Площадь поперечного сечения наплавленного металла зависит от коэффициента наплавки αн (αн = (11 - 13) г/А ч) и определяется по формулеFн = αн Iсв/ ρ Vсв , (6.5) Fн = 11,7 * 140 / 7,8 * 15 = 36 мм2. Скорость подачи проволоки рассчитывается по формулеVпп = 4 FнVсв / π dэ2 , м/ч (6.6) Vпп = 4 · 15 · 36 / 3,14 · 1,2² = 277,6 м/ч , (м/ч). Расход газа равен[5]Qг = kг * dэл = 10 * 1,2 = 12 (л/мин) , (6.7)Полученные значения рассчитанных режимов сварки удовлетворяют требованиям, которые отражены в литературе (табл.5.1) [1]. Таблица 6.1 - Режимы механизированной сварки в защитных газах Толщина металла, ммДиаметр проволо-ки, ммКатет шва, ммЧисло слоев шваСила тока, АНапря-жение, ВСкорость сварки, м/чВылет электро-да, ммРасход газа, л/мин5...81,2-1,43...51...2140-17020-2216-2012-1410-148...10170-20022-2426-2814-187Расчет расхода сварочных материалов, электроэнергии и машинного времени на изготовление одного изделияПод технологическими нормами времени понимают продолжительность времени, необходимого для дополнения операции в условиях, для нее предусмотренных. Сборка. Исходные данные для сборки:Детали для сборки расположены на стеллажах. Масса деталей свыше 5 кг.Определение основного времени сборки корпуса и входящих в него сборочных единиц [10]( по таблицам)Определение вспомогательного времениОперативное время сборки:Время обслуживания рабочего места:Время на отдых:Штучное время сборки: , (7.1)часаИсходные данные для сварки:Толщина металла – 4 мм. Диаметр варочной проволоки – 1,2мм.Условия работы – стационарноеМасса узла 41кг.Количество изделий – 1 шт.Работа – простаяПоложения шва – нижнее, вертикальноеОпределим нормы времени на сварочные операции. Определение основного времени сварки:№1- №2- №3- Вспомогательное время, зависящее от длины шва:Оперативное время сварки:Время обслуживания рабочего места:Время на отдых:Штучное время сварки: , (7.2)где , (7.3) где-поправочный коэффициент, зависящий от способа сварки, типа соединения, толщины металла и положения шва в пространстве, - поправочный коэффициент, зависящий от типа производства, Штучное время сборки-сварки:Затраты на основные материалы0,17т – масса используемого металла руб. за 1 тонну руб.Расчет затрат на сварочные материалыРасчет затрат на сварочные материалы производится по формуле, (7.4)где – затраты на сварочные материалы, руб.; – затраты на сварочные электроды, руб.; – затраты на сварочную проволоку, руб.; – затраты на защитные газы, руб.;Расчет затрат на сварочные электроды или проволоку определяются по формуле:, (7.5)где – стоимость электродов или сварочной проволоки, руб.;– масса наплавленного металла, кг.;К=1,5 – коэффициент расхода электродов или сварочной проволоки; =80 р.– цена 1 кг электродов или сварочной проволоки, руб.Масса наплавленного металла определяется по формуле, (7.6)где Fн – площадь наплавленного металла шва, см2;l – длина шва, см ; – плотность металла ;1000 – перевод г в кгруб.Расчет затрат на защитный газ производится по формуле ,(7.7)где – стоимость защитного газа, руб; – расход защитного газа, л – цена 1 л газа, в руб.Расход защитного газа определяется по формуле(7.8)где =6− удельный расход защитного газа, л/мин; =6−дополнительный расход защитного газа на выполнение подготовительно-заключительные операции, л/мин; =60– основное время сварки, мин.;1,5 – коэффициент учитывающий расход газа на защиту корня шва. (7.9)где − время на подготовительно-заключительные операции (продувку горелки до сварки и места сварки по окончании процесса). лл.руб.руб.Расчет затрат на силовую электроэнергию, (7.10)где − стоимость электроэнергии, руб. − стоимость 1 кВт/ч силовой электроэнергии, 3,72 руб. − расход электроэнергии, кВтч/м., (7.11)где =20− напряжение дуги, В; =260– сварочный ток, А; =10– основное время сварки, час;=11 − штучное время на операцию сварки, час;= 82%− КПД источника питания; = 40кВ-А − мощность, расходуемая при холостом ходе на постоянном токе. кВтч/мр. 8Разработка технологической последовательности сборки и сваркиПри выборе заготовительного технологического процесса необходимо ориентироваться на наиболее совершенные высокопроизводительные методы заготовительных операций. Следует выбирать такой метод раскроя металла, который обеспечивал бы получение наименьших отходов.ОперацияЗаготовка:1. ГазорезательнаяВоздушно-плазменная резка. В качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Преимущества воздушно-плазменной резки по сравнению с механизированной кислородной и плазменной в инертных газах следующие; простота процесса резки, применение недорогого плазмообразующего газа – воздуха, высокая чистота реза, пониженная степень деформации, меньшая ширина реза, более устойчивый процесс, чем при резке в водородосодержащих смесях.Область применения – для раскроя углеродистых, низколегированных и легированных сталей, а также цветных металлов толщиной до 80 мм. При этом скорость резки возрастает в 2-3 раза по сравнению с газокислородной резкой.2. КромкострогальнаяКромки свариваемых элементов обрабатывают для получения заданной геометрической формы и обеспечения операционных допусков путем удаления слоя металла. Операция проводится с помощью фаскоснимателя, который позволяет производить двухстороннюю разделку кромок. Качество обработки кромок фаскоснимателем грубое, поэтому требуется последующая механическая обработка. При необходимости делают обезжиривание свариваемых кромок.Для данной операции используетсяфаскосниматель CHP-12 INV, которыйпредназначен для снятия фаски на листовой стали под сварку. Возможна разделка односторонних и двухсторонних кромок. Скорость подачи равна скорости вращения фрезы. Обработка производится путем скалывания кромки специальной фрезой, качество получаемой поверхности – грубое.Таблица 8.1 Технические характеристики фаскоснимателяCHP-12 INVМощность двигателя, л/с3Количество оборотов в минуту, об/мин1400Макс. Скос глубины с материалами 40 кг в один единый прогон, мм12Минимальная толщина листа, мм6Максимальная толщина листа, мм40Длина снятия фаски за минуту, м2,6Минимальная ширина плиты, мм55Вес машины, кг65Особенности:Фаскосниматель имеет автоматическую подачу, что обеспечивает одинаковую ширину фаски по всей длине обрабатываемой деталиЕсли обрабатываемая заготовка или конструкция имеют большие размеры (например, стальной лист), фаскосниматель крепится прямо на нее, без помощи дополнительных приспособлений. Оператору необходимо лишь направить фаскосниматель от начала и снять его в конце заготовкиЕсли необходимо снятие фаски с двух сторон листа, после прохода фаскоснимателя по верхней части детали, достаточно просто перевернуть его и запустить его в обратном направленииРисунок 8.1 -Кромкоскалывающая машина для обработки кромокна листовой стали CHP-12 INVCHP-12 INV - это перевернутая версия самой универсальной машины CHP-12. Она универсальна, гибка, легко транспортируется на собственной тележке и готова сделать скосы на нижней части плиты. Эта машина выполняет фаску за 2,6 м/мин для получения конических сварных швов 12 мм в плитах толщиной до 40 мм и 40Кг/мм2 твердостью.Технология производства сварных конструкций очень проста и весьма экономична.Технология изготовления конструкции включает в себя следующие этапы:Подготовка элементов, а именно резание металла на заготовки;Осуществление процесса фрезерования торцов элементов, входящих в конструкцию. Данная операция проводится для того, чтобы каждый свариваемый элемент легко и эффективно скреплялся сдругим, образуя прочное и жесткое соединение, обработка торцов осуществляется на специальном торцфрезерном станке;Далее происходит сборка. Она должна быть очень точной, все детали должны располагаться строго перпендикулярно друг по отношению к другу, а также необходимо соблюдение симметрии. Сборка может осуществляться вручную или с помощью автоматизированных машин;Затем происходит процесс сварки;После всех вышеописанных процессов происходит корректировка геометрии конструкции. В процессе сварки угол наклона между стенками может измениться, поэтому необходима их правка. Почти готовая металлическая конструкция подается в специальный правочный станок, который похож на прокатный, деталь проходит через систему роликов и на выходе получается готовый товарный продукт.10. На сварку сварочная проволока должна поступать очищенной от загрязнений, обезжиренной уайт-спиритом и испытанной по инструкции на входной контроль.11. Применяемый флюс должен быть испытан в соответствии с ТУ 108-794-78 и инструкцией на изготовление флюса. Отметка в журнале БТК.12. Все детали в местах, подлежащих сварке и прилегающим к швам поверхности на ширине не менее 20 мм непосредственно перед сваркой должны быть зачищены и обезжирены уайт-спиритом ГОСТ 3134-78. 13. При выполнении многопроходных швов после каждого прохода сварку следует прекращать до остывания детали в месте сварки до температуры ниже 100 0С.14. При выполнении швов многопроходной сваркой после каждого прохода необходимо производить тщательную зачистку поверхности валика от шлака и брызг. При этом шов и прилегающая к нему зона основного металла должна подвергаться тщательному внешнему осмотру.К параметрам режима сварки в защитных газах относятся: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, вылет электрода, расход газа и скорость сварки. Сварочная проволока по диаметру выбирается в зависимости от конструкции сварочного соединения. Чем больше толщина свариваемых деталей и размеры сварного шва, тем большего диаметра выбирается сварочная проволока.Сила сварочного тока устанавливается в зависимости от диаметра сварочной проволоки. Устойчивость горения дуги зависит от плотности сварочного тока. Минимально допустимая плотность тока, при которой дуга горит устойчиво, изменяется в зависимости от диаметра сварочной проволоки в пределах 60 – 150 А/мм² [7].Для стабильного процесса сварки тонкой проволокой необходимо обеспечить постоянный вылет электрода. Вылетом электрода называется расстояние между свариваемым изделием и точкой подвода тока контактным наконечником сварочной проволоки. Величина его зависит от диаметра проволоки. Сварку проволокой диаметром 1,2 мм можно выполнять при нормальном и повышенном вылете. Увеличение приводит к повышению разбрызгивания и нарушению стабильности процесса, а уменьшение – к разбрызгиванию и подгоранию наконечника. Напряжение дуги в значительной степени влияет на характеристику процесса сварки, на формирование и качество сварочного шва. Напряжение дуги зависитот ее длины и силы тока.Расход углекислого газа – количество газа, которое подается в горелку за единицу времени. Расход зависит от толщины металла, размеров шва и от выбранного режима сварки.Детали из заготовительного цеха поступают в сборочно-сварочный цех.В начале осуществляется 10% входной контроль получаемых изделий. Затем они транспортируются к соответствующим рабочим местам.005 СлесарнаяЗачистить кромки деталей, прилегающие поверхности на ширину 20-30 мм до металлического блеска.010 Малярная Обезжирить свариваемые кромки, торцы и околошовную зону в обе стороны от шва с обеих сторон 015 Сборка Установить Обечайку, Фланец и Днище на сварочный кантователь. Выверить, закрепить с помощью струбцин с использованием цеховых распорок. Прихватить020 Прихватка025 СваркаСварить кольцевой шов автоматической сваркой в среде защитных газов проволокой 1,2 св-08Г2С ГОСТ2246-70. С применением сварочной головки. 025 Слесарная.Снять с приспособления. Удалить брызги металла после сварки с поверхности узла, зачистить наплывы подтеки сварных швов с околошовных поверхностей. Проверить размеры, определить поводки после сварки узла. Отправить узел на термообработку070 Термообработка075 Контрольная.Провести внешнего осмотра изделия, проверить его размеры, соответствие требованиям нормативной технической документации. ВыводыСварка является ведущим технологическим процессом, влияющим на производительность изготовления металлических конструкций. Однако, другая значительная часть общей трудоемкости производства сварного изделия приходится на заготовительные, сборочные и отделочные операции. При осуществлении собственно сварочных операций, в том числе при применении механизированных способах сварки, выполняются вспомогательные приемы по установке и кантовке изделий под сварку, зачистке кромок и швов, перемещению изделия и т.д.При изготовлении металлоконструкций большой объем занимает ручная сборка узлов, что снижает качество выпускаемой продукции. На выполнение этой операции затрачивается в среднем 35 % трудоемкости собственно сварочных операций. Решение задач по увеличению эффективности отдельных составляющих технологического процесса на каждом этапе производства рассматриваемого изделия позволит достичь поставленном проекте цели, а именно – повысить производительность сборочно-сварочных операций.В предложенной технологии применяется процесс автоматической сварки в смеси защитных газов Ar + СО2проволокой диаметром 1,2 мм. Также предложено сварочное оборудование и оснастка, обеспечивающие большую производительность и высокое качество сварных соединений. Список использованной литературы1. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. – М.: Машиностроение. 1977. – 432 с. 2. Строительные конструкции / Под ред. д.т.н., проф. Байкова В.Н. и д.т.н., проф. Попова Г.И. – М: Высшая школа, 1986.- 544 с.3. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчёт и проектирование / Под ред. Николаева Г.А. – М: Высшая школа, 1990.- 446 с.4. Марочник сталей и сплавов / Под ред. Сорокина В.Г. – М.: Машиностроение, 1989. - 612 с.5. Синяговский И.С. Сопротивление материалов. – М.: Колос, 1968.- 456 с.