Проектирование и технология производства трубного пучка теплообменного препарата

Так как Сэкв<0,45, то данная сталь не склонна к холодным трещинам при оптимальных скоростях охлаждения. Для стали 09Г2С диапазон допустимых скоростей охлаждения составляет . Расчет скорости охлаждения., где - скорость охлаждения, ; - коэффициент теплопроводности ();Т – мгновенная температура при которой вычисляется скорость охлаждения, оС. То – температура предварительного подогрева, оС;, где qп– погонная энергия, Дж/м;Iсв – сварочный ток, А;U – напряжение на дуге, В; - эффективныйк.п.д. процесса нагрева;vсв – скорость наплавки, м/ч(см/с).Рассчитанная скорость охлаждения металла не выходит за рамки допустимых скоростей охлаждения, делается вывод, что при соблюдении рассчитанных параметров режима холодные трещины возникать не будут.2) Сварка под слоем флюса. Шов № 2 Сила сварочного тока:;;Напряжение находится в зависимости от силы тока. Напряжение на дуге равно Uд=34 В; Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле:; Скорость наплавки рассчитывается по формуле:; Расчет скорости охлаждения.,;Рассчитанная скорость охлаждения металла не выходит за рамки допустимых скоростей охлаждения, делается вывод, что при соблюдении рассчитанных параметров режима холодные трещины возникать не будут.Так как HCS<4, то данная сталь не склонна к возникновению горячих трещин. 3) Сварка под слоем флюса.Шов №1.Сила сварочного тока:;;Напряжение находится в зависимости от силы тока. Напряжение на дуге равно Uд=34 В; Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле:; Скорость наплавки рассчитывается по формуле:; Расчет скорости охлаждения.,; Рассчитанная скорость охлаждения металла не выходит за рамки допустимых скоростей охлаждения, делается вывод, что при соблюдении рассчитанных параметров режима холодные трещины возникать не будут.Таблица 2.9 - Режимы сварки и сварочные материалыНазваниеМарка флюса,газаМарка сварочной проволоки Диаметр.ммСила тока, АНапряжение дуги, ВСкорость подачи проволоки, м/часСкорость сварки, м/часCab-300Наплавка валика №1,2Ar+20%CO2Св-08Г2С1,63203237023Наплавка валика №3,4..NАН67АСв-10НМА46203410034ПодварочныйАН67АСв-10НМА4530348422Корневой, заполнение, подварочный, облицовачныйAr+20%СО2Св-08Г2С1,6300-35030-32380-42023-262.5Мероприятия по уменьшению сварных напряжений и деформаций В сварных соединениях не допускаются следующие внутренние дефекты:трещины всех видов и направлений, в том числе микротрещины, выявленные при микроисследовании;свищи;смещение основного и плакирующего слоев в сварных соединениях двухслойных сталей выше норм, предусмотренных настоящим стандартом;непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения;Допускается местный внутренний непровар, расположенный в области смыкания корневых швов, глубиной не более 10% от толщины стенкибалки, но не более 2 мм, и суммарной протяженностью не более 5% длины шва:в двусторонних угловых и тавровых сварных соединениях с полным проплавлением;Допускается непровар в корне шва глубиной (высотой) не более 10% от номинальной толщины свариваемых элементов, но не более 2 мм, и суммарной протяженностью не более 20% от длины шва.Для контроля качества сварных швов их подвергают внешнему осмотру. Этот вид контроля производится как в процессе сварки - рабочим, осуществляющим данную операцию, так и после охлаждения детали – специалистами отдела технического контроля. При проведении контроля внешнего вида применяют лупы пяти и десятикратного увеличения.Для выявления внутренних дефектов (пор, трещин, шлаковых включений), наплавленный и обработанный шнека подвергают ультразвуковому контролю, с применением переносных или стационарных дефектоскопов.Ультразвуковой контроль основан на пропускании через металл волн с частотой выше слышимости человеческого уха (16 кГц), с поперечными или продольными колебаниями. Ввод ультразвука в деталь осуществляется прямыми и наклонными (призматическими) искателями, под определённым углом (обычно 30-50 °С).С целью повышения чувствительности и качества ультразвукового контроля, пространство между излучающей плоскостью и поверхностью исследуемого металла заполняют контактной средой (машинное масло, водные растворы).Ультразвуковые волны, введенные в металл, встретившись с дефектом либо разделом двух фаз, отражаются под углом равным углу падения.Часть волн после отражения попадает на искатель и фиксируется дефектоскопом.Контроль качества сварочных швов рекомендуется производить с использованием переносного дефектоскопа марки УДМ-1-М (ГОСТ 14782-76). [3]3 Конструкторская часть3.1 Выбор сварочного оборудования3.1.1 Сварочный центрСварочный центр CАB – 300 (консольная установка), состоит из следующих основных частей:1. Колонна с кареткой;2. Тележка рельсовая;3. Стрела;4. Автоматические сварочные головки;5. Суппорты крепления и настройки головок;6. Источник питания;7. Электрический шкаф;8. Блоки управления центром и головками;9. Лазерная и механическая системы слежения за стыком;10. Флюсоподборочное устройство;11. Система телевизионного мониторинга работы сварочной головки.Сварочные зажимы используются для присоединения массы к свариваемому изделию. Они рассчитаны на токи от 300 А до 500 А и имеют длину 3 или 4 метра. Отличаются повышенной надежностью контакта и удобством в работе.Рельсовая тележка состоит из основания, на котором крепится колонна, четырех кронштейнов для крепления двух осей колес и звездочки цепной передачи. На одной оси жестко крепятся два ведущих колеса и звездочка цепной передачи, на другой оси – два направляющих колеса. Механизм передвижения тележки включает двигатель постоянного тока со встроенным редуктором, цепную передачу и ведущие колеса. Он обеспечивает передвижение тележки со сварочной скоростью 15 – 200 см/мин (9 – 120 м/час) и позиционирование (настройку) с постоянной скоростью 2 м/мин.На торцах рельсовой тележки установлены захватные устройства (клещи), которые охватывают головку рельса с боков и снизу. Для более точного перемещения тележки производится ее центрирование на одном рельсовом пути с помощью четырех боковых направляющих роликов.Колонна включает опорный блок, вертикальную металлоконструкцию с направляющими для каретки стрелы и механизм подъема каретки. Опорный блок устанавливается на основании рельсовой тележки и может поворачиваться относительно оси вручную и фиксироваться в любом положении.Механизм подъема каретки включает двухфазный электродвигатель, червячный редуктор и цепную передачу. Каретка со стрелой перемещается вертикально с постоянной скоростью 0,7 м/мин. На каретке установлено устройство, исключающее падение каретки при отказе подъемного механизма. Максимальное расстояние от нижней поверхности стрелы до головки рельса составляет 930 мм.Стрела представляет собой металлоконструкцию коробчатого типа. Она имеет рельсы для перемещения по четырем роликам каретки и зубчатую рейку механизма передвижения. Механизм перемещения стрелы включает двигатель постоянного тока с встроенным редуктором и передачу “шестерня – рейка”. Он обеспечивает сварку со скоростью 9 – 120 м/ч и позиционирование со скоростью 2 м/мин. Максимальная длина шва, выполненная при передвижении стрелы, составляет 3 м. На торцах стрелы приварены кронштейны, к которым крепятся суппорты сварочных головок. Суппорты могут иметь различную длину перемещения и включают в себя П-образное шестерное основание, каретку, электродвигатель со встроенным редуктором, передачу с зубчатым ремнем и встроенной фрикционной муфтой, направляющие штоки и передачу винт-гайка. Установка головок или других суппортов на каретке осуществляется через резьбовые отверстия.Все движущиеся части сварочного центра CАB – 300 функционируют в подшипниках для обеспечения точного перемещения. Управление двигателями осуществляется блоками управления А6GMD и PEG1 в зависимости от режима работы.Таким образом, сварочный центр CАB – 300 является высокотехнологичным оборудованием, предназначенным для эффективной сварки различных изделий с использованием автоматических сварочных головок и системы контроля работы.3.1.2 Головка для сварки под флюсомГоловки ESAB серии А6 предназначены для работы с блоками А2 – А6 и сварочным выпрямителем LAF-800. Головка А6 SF используется для сварки под флюсом (SAW) и имеет несколько модификаций. В данном дипломном проекте применяется головка A6 Compact 500, которая предназначена для легкого режима работы. Она может работать с током до 800 А, проволокой диаметром от 3,0 до 6,0 мм, и имеет диапазон скорости подачи проволоки от 0,2 до 4,0 м/мин. Рисунок 4.1 показывает внешний вид данной головки.В процессе дипломного проектирования комоновка сварочной головки была изменена. Были перемещены бункер для флюса и бобина для проволоки. Фирма ESAB предлагает широкий выбор конструкций головок, чтобы удовлетворить разные требования работы, но в данном проекте были необходимы некоторые изменения.Комплект сварочной головки включает в себя двигатель с редуктором (A6VEC), механизм подачи проволоки, механизм правки проволоки и контактное устройство.Механизм подачи проволоки состоит из подающего и нажимного роликов. Подающий ролик крепится на валу редуктора с помощью винта, а нажимной ролик устанавливается на оси рычага и прижимается к ведущему ролику с помощью пружины. С помощью рукоятки можно регулировать сжатие пружины, а следовательно и силу нажима на сварочную проволоку.Механизм правки проволоки также включает два ролика. Один из роликов имеет неподвижную ось, а другой установлен на рычаге, который перемещается при вращении рукоятки. Это изменяет давление на проволоку. Третьим роликом, участвующим в правке проволоки, является подающий ролик механизма подачи проволоки.Контактное устройство состоит из кронштейна, соединителя и контактного наконечника. В головках легкого режима работы соединитель представляет собой трубку диаметром 20 мм, на одном торце которой установлен контактный наконечник с резьбой М12.На соединитель специальным хомутом крепится насадка для подачи флюса. Высота слоя насыпаемого флюса устанавливается путем задания расстояния между кромкой насадки и поверхностью свариваемой детали.Головка и двигатель крепятся на каретке суппорта горизонтального перемещения головки с помощью четырех винтов. Головка также комплектуется суппортом вертикального перемещения. Привод может быть электрическим или ручным, но при использовании системы слежения только электрический привод возможен. Угол наклона проволоки вдоль шва можно изменять, вращая корпусы механизмов подачи и правки относительно корпуса редуктора двигателя.На основании суппорта вертикального перемещения головки устанавливается кронштейн с тормозной ступицей для установки бобины со сварочной проволокой. Одна из щек бобины съемная для установки бухты проволоки без перемотки. Положение бобины на ступице фиксируется специальным фиксатором, чтобы предотвратить ее сползание.Тормозной момент ступицы должен быть определенного значения. При малом тормозном моменте при остановке подачи проволоки бобина с проволокой будет продолжать вращаться по инерции. При слишком большом моменте возможно проскальзывание проволоки в механизме подачи головки. Тормозной момент можно регулировать вращением двух пружин с помощью отвертки. Поворот пружин по часовой стрелке увеличивает тормозной момент.Рисунок 3.1 — Головка для сварки под слоем флюса3.1.3 Головки для сварки в защитных газахДля сварки в среде СО2+Ar, на установках ESAB установлена сварочная головка для сварки плавящимся электродом A2SGF1, представленная на рисунке 4.2. Сварочная головка A2SGF1 предназначена для сварки стыковых и угловых швов сваркой в защитных газах.Она включает:а) электродвигатель подачи проволоки;б) четырехроликовый механизм подачи проволоки;в) горелку;г) при линейных суппорта с электрическим приводом, один из них вертикальный;д) угловой суппорт;е) поворотное устройство.От электродвигателя постоянного тока через редуктор вращение передается на шестерню, находящуюся в зацеплении с двумя шестернями, установленными на валах двух подающих роликов. Два прижимных ролика крепятся на осях, установленных в откидывающихся рычагах. На рычаги в рабочем положении давят прижимные устройства, и этим обеспечивается подача электродной проволоки.Электродная проволока из бобины подается в направляющую трубку, затем, пройдя первую пару роликов, в промежуточную трубку, а после второй пары роликов – в выходную трубку и дальше в горелку. Перед выходом из горелки проволока проходит через контактный наконечник. Для более тщательной правки может быть установлен дополнительный блок.Один горизонтальный и один вертикальный суппорты служат для установки проволоки по оси разделки и необходимого вылета проволоки из мундштука. При включении следящей системы они обеспечивают стабильность этих параметров. Второй горизонтальный суппорт служит для поперечных колебаний электрода. С помощью углового суппорта и поворотного устройства устанавливается необходимый угол наклона электрода вдоль и поперек оси шва. Крепление бобины со сварочной проволокой аналогично креплению в головке для сварки под флюсом.Горелка с водяным охлаждением, при этом охлаждается раздельно верхняя и нижняя части корпуса. Сопло подачи газа отдельного охлаждения не имеет.Головка A6SGE1 имеет механизм подачи и правки как в головке для сварки под слоем флюса, но укомплектована горелкой для сварки в СО2+О2. Горелка короче в А2 и имеет наружное охлаждение корпуса и сопла, для этого по их периметру припаяны медные трубки.Для правки проволоки дополнительно перед подающим механизмом установлен блок, имеющий три ролика.Рисунок 3.2 — Головка для сварки в СО2+Ar.3.1.4 Источник питания сварочной дуги LAF 800Источник питания сварочной дуги LAF 800 является дистанционно управляемым сварочным источником питания, работающим от трехфазной сети, и предназначенным для высокоэффективной механизированной сварки в среде защитных газов или автоматической сварки под слоем флюса. Этот выпрямитель предназначен для совместной работы с блоком управления A2 – A6 PEN.Выпрямитель LAF 800 – это установка с принудительным воздушным охлаждением и встроенной защитой от перегрева. При срабатывании защиты зажигается желтая контрольная лампа на передней панели, и после охлаждения до допустимой температуры установка автоматически запускается в работу. Источник питания и блок управления соединены вместе двужильной контрольной шиной, что позволяет установить точное управление процессом сварки. Все установки выпрямителя могут производиться и контролироваться оператором с пульта блока управления. Даже параметры начала и окончания цикла сварки также могут быть установлены с пульта блока управления.Таблица3.1 - Технические характеристики выпрямителя LAF 800 параметрзначениеНапряжение сети:400/415/500 В, при 3~50 HzДопустимая нагрузка, при 100% ПВ:800А/44 ВДиапазон регулирования:при сварке в защитных газах:50 А/17 В…800 А/44 Впри сварке под слоем флюса:40 А/22 В…800 А/44 ВНапряжение холостого хода:52 ВМощность Холостого хода:145 ВаттК.П.Д.:0.84Коэффициент мощности:0.95Вес:350 кгГабариты, мм: длина×ширина×высота646×552×1090Класс защиты:Предназначено для работы как внутри помещений, так и на открытом воздухе. Класс применения:Предназначен для работы в зоне повышенной электрической опасности.3.1.5 Система флюсоподачи и сбора неиспользованного флюсаФлюс для сварки из контейнера (бункера) подается при открытом клапане по шлангу под собственным весом в насадку, которая хомутом крепится на контактном устройстве сварочной головки. Расстоянием нижней кромки насадки от поверхности свариваемой детали устанавливается высота слоя насыпаемого флюса. На боковой поверхности бункера имеется окно для контроля за количеством флюса. Флюсоподборщик А6 ОРС включает: 1) Воздушный эжектор 2) Циклон 3) Фильтр 4) Всасывающую насадку 5) Держатель насадки 6) Шланг, соединяющий насадку с эжектором.Эжектор при помощи фланца соединяется с циклоном. При подаче сжатого воздуха в эжекторе создается разрежение, за счет которого неиспользованный флюс через насадку и шланг поступает в циклон.Циклон служит для разделения флюса и воздуха. Он устанавливается сверху бункера для флюса, поэтому флюс под собственным весом падает в бункер. Воздух проходит через мешочный фильтр и очищается от пыли.Для надежной работы системы необходимо следить за плотностью всех соединений и состоянием воздушного фильтра.ЗаключениеВ данном проекте разработан технологический процесс сборки и сварки «Трубный пучока». Проведен литературный обзор по способам сварки. Разработана технология изготовления изделия тем что, была произведена замена ручной сварки на автоматическую, с более современным сварочным оборудованием. Разработана сборочно-сварочная установка. На основе справочных данных были выбраны параметры сварки. В результате внедрения современного оборудования повысилось качество выпускаемого изделия, уменьшилось время на его выпуск и затраты. Список литературы1. Шахматов М.В., Ерофеев В.В., Коваленко В.В. Технологияизготовления и расчетсварныхоболочек. – Уфа: Полиграфкомбинат, 1999. – 272 с.2. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т. / Под ред. Николаева Г.А. и др. – М.: Машиностроение, 1978 – 1979.3. Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. – М.: Машиностроение, 1979. – 280 с.4. Евстифеев Г.А., Веретенников И.С. Средства механизации сварочного производства. Конструирование и расчет. – М.: Машиностроение, 1977. – 96 с.5. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций: С.А. Куркин , В.М. Ховов , А.М. Рыбачук. – М.: Машиностроение, 1989. –328 с.6. Сварочное оборудование: Каталог-справочник. – Киев: Наукова думка, 1968.7. Гитлевич А.Д., Животинский Л.А., Клейнер А.И. Альбом механического оборудования сварочного производства. – М.: Высшая школа, 1974. – 159 с.8. Стихин В.А. Источники питания сварочной дуги: 1990. – 138 с.9. Работоспособность и неразрушающий контроль сварных соединений с дефектами/ М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев, В.В. Коваленко. 2000. – 227.10. Контроль качества сварки. Учебное пособие для машиностроительных вузовПод ред. Волченко В.Н. – М.: Машиностроение, 1975. – 328 с.