Разработка технологического процесса сборки и сварки колонны. курсовой. 1. Общая часть 1 Описание конструкции
 Скачать 78.13 Kb.
|
 Содержание Введение 1. Общая часть 1.1 Описание конструкции 1.2 Характеристика основного металла 2. Технологическая часть 2.1 Изменение технологического процесса 2.2 Выбор и обоснование способов сварки 2.3 Выбор и обоснование тока и полярности 2.4 Выбор и обоснование сварочных материалов 2.5 Выбор и расчет режимов сварки 2.6 Выбор и описание сварочного оборудования 2.7 Описание механизированного сборочно-сварочного приспособления 2.8 Основные положения на сборку и сварку 2.9 Технологический процесс 3. Методы контроля 5. Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике и охране труда Введение Важной научно-технической проблемой есть создание экономичных, надежных и долговечных сварных конструкций, которые смогли бы работать на земле, под водой и в космосе, при большой разнице температур, в агрессивной среде и при интенсивном облучении. Больше половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается при помощи сварки и родственных технологий. В сварочном производстве занято около 5 млн человек, большинство которых (70%-80%) выполняют электродуговые процессы. Сварка плавлением является основой сварочного производства. Техника и технология этого процесса постоянно совершенствуется. Аппаратура для дуговой сварки занимает первое место на рынке сварочного оборудования. Возрастает производство аппаратуры для сварки порошковой и сплошной проволокой при уменьшении доли оборудования для ручной дуговой сварки покрытыми электродами. В промышленно развитых странах доля металла, наплавленного ручной дуговой сваркой, сократилась почти в 3 раза и составляет 20-30%, в других странах такое понижение менее интенсивно. Благодаря развитию электронной техники и приборостроения, образовалась ультразвуковая, диффузионная, прессовая и других виды сварки. Обеспечение соединений высокого качества в сложных условиях требует совершенствования техники и средств подготовки к ремонтной сварки. Актуальной остается проблема сварки новых материалов на основе железа, меди, никеля, алюминия, титана и др. Решение в улучшении свариваемости перспективных сплавов алюминия и титана нашли в Институте электросварки им. Е.О.Патона. Создано новые технологии, которые дают возможность получения сварных соединений толщиной 1,5-1000 мм. Чтобы получить неразъемные соединения из разнородных материалов (сталь — титан, медь — алюминий, сталь — алюминий и др.) преимущественными будут такие процессы: магнитно-импульсная сварка, сварка взрывом, диффузионная сварка, пайка, склеивание, механические соединения. В производство внедрены новые технологии для сварки полимеров и композитов на их основе, сварка труб из термопластов, которые используются при сооружении газо- и водопроводов, а также других коммуникаций. Перспективными являются соединения этих материалов при помощи ультразвуковой сварки, сварки трением и токами высокой частотности. В значительной степени увеличились возможности подводной сварки и резки, которые используются на глубинах нескольких десятков метров. В этом случае используют сварку плавкими и неплавкими электродами, лазерное излучение. Проводится разработка новых механизированных способов сварки и резки, а также оборудования, которые можно было бы использовать на километровой глубине для прокладывания газо- и нефтепроводов по дну океанов. 1. Общая часть 1.1.Описание конструкции Колонна – высокая вертикальная опора, которая является промежуточным элементом при передачи нагрузок от балок и ферм непосредственно к фундаментам или другим элементам. При больших нагрузках применяются швеллерные и трубчатые профили, а при низких нагрузках применяют трубчатые профили из стали с толщиной b=1-6 (мм). Нижняя часть колонн имеет опорную плиту, передающую на грузку на фундамент. Сварные колонны применяются в опорах промышленных зданий, в машиностроении, в столбах линий электропередач, в строении башен и другое. Центрально – сжатая колонна воспринимает продольную силу, приложенную по оси центра тяжести колонны, и вызывает в ней сжатие по всей длине площади поперечного сечения. 1.2 Характеристика основного металла Сталь марки С255 – одна из наиболее популярных и востребованных в строительной отрасли, поскольку наделена отличными прочностными характеристиками и не имеет ограничений в свариваемости. На объекты она поставляется в виде проката для последующего использования в составе всевозможных металлоконструкций. Сталь марки С255 относится к низколегированным сталям Таблица 1. – Химический состав стали
Углерод – один из наиболее важных примесей, определяющих прочность, вязкость, закаливаемость и, особенно, свариваемость стали. Так как содержание углерода лежит в пределах ( 0,2- 0,35) %, то данная сталь относится к первой группе по свариваемости. Mn– марганец, его вводят в сталь для раскисления, то есть для устранения вредных примесей закиси железа. Он повышает прочность, мало влияет на пластичность. Si– кремний раскисляет сталь. Он структурно не обнаруживается, так как полностью растворяется в феррите, кроме той части кремния, которая в виде окиси кремния не успела всплыть в шлак и осталась в стали. Кремний повышает предел прочности и вязкость. Cr– хром усиливает закаливаемость, в небольших количествах увеличивает ударную вязкость. Ni– никель увеличивает пластические и прочностные свойства стали, измельчает зерна, не ухудшая свариваемость. P– фосфор, растворяясь в феррите, повышает температуру перехода в хрупкое состояние и приводит к появлению холодных трещин. S– сера делает сталь хрупкой, приводит к образованию горячих трещин. Cu– медь повышает коррозионную стойкость, пластичность. Al– Влияет на предел прочности. Механические свойства стали в таблице 2. По данным таблицы 2 видим, что сталь является достаточно прочной и обладает высокими показателями текучести , демонстрирует повышенную вязкость ударного типа. Таблица 2 – Механические свойства стали
2 Технологическая часть 2.1. Изменение технологического процесса
В связи с увеличением годовой программы выпуска сварной колонны Стойки, считаю целесообразно заменить механизированную сварку в среде защитных газов на автоматическую. Это поможет снизить время на процесс сварки и затраты на сварочные материалы, в остальном технологический процесс сборки и сварки конструкции остается без изменений. 2.2 Выбор и обоснование способов сварки Для постановки прихваток при сборке конструкции, выбираю ручную дуговую сварку, так как для данного вида работ применение этого способа считаю наиболее целесообразным. Сущность данного процесса заключается в том, что металл плавится за счет тепла электрической дуги, горящей между электродом и изделием. Защита расплавленного металла от окружающей среды производится за счет обмазки электрода. Преимуществом этого способа является его простота в обращении, отличительной особенностью является универсальность и маневренность. Основной недостаток – низкая производительность от 15 до 20%. Коэффициент плавления 8.5 – 9.5 г/А час Коэффициент наплавки 8.5 – 9.5 г/А час Коэффициент потерь 7 – 8 г/А час Для приварки деталей к трубе выбираю механизированную сварку в среде СО2. Сущность способа заключается в том, что металл плавится за счет тепла электрической дуги, горящей между автоматически подающейся проволокой и изделием. Защита расплавленного металла от окружающей среды производится защитным газом, который подается к месту сварки рабочим давлением от 10 до 15 МПа. Защитные газы обеспечивают высокое качество сварных соединений. Сварка может производиться во всех пространственных положениях и применима практически к любому сплаву, из которого созданы сварные конструкции. Преимущества способа – производительность больше, чем при ручной сварке. Недостаток – выгорание легирующих элементов в результате диссоциации газа СО2 на газ СО и атомарный кислород, который способствует выгоранию. Коэффициент плавления 12 – 15 г/А час Коэффициент наплавки 10 – 12 г/А час Коэффициент потерь 12 – 15 г/А час 2.3 Выбор и обоснование рода тока и полярности Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, считаю целесообразным применить постоянный ток обратной полярности, так как при этом токе швы получаются плотными, беспористые, герметичные и по структуре соответствуют спокойной стали. Для механизированной сварки выбираю постоянный ток обратной полярности, так как при этом формирование сварного шва наилучшее, дуга горит стабильно. При прямой полярности процесс сварки характеризуется наименьшим разбрызгиванием даже при сварке значительно малыми токами. Хотя коэффициент плавления электродной проволоки при сварке обратной полярности в 1,5 – 1,8 раза меньше, чем при сварке на прямой полярности. Это преимущество в большинстве случаев не удается использовать, так как при сварке на прямой полярности ширина шва значительно меньше, а высота выпуклости значительно больше, чем при сварке на обратной полярности. Кроме того сварка на прямой полярности характеризуется увеличением окислением элементов и повышением склонности сварного шва к образованию пор. 2.4 Выбор и обоснование сварочных материалов Для ручной дуговой сварки при постановке прихваток выбираю электроды типа Э50 марки УОНИ 13\55 по ГОСТ 9467-75. Электроды данного типа относятся к электродам с фтористо-кальциевым покрытием и состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов. Электроды с таким покрытием называют также низководородистыми, так как наплавленный металл содержит водорода меньше, чем при других покрытиях. Наплавленный металл по составу соответствует спокойной стали, отличается чистотой, малым содержанием кислорода, азота и водорода; понижено содержание серы и фосфора, повышено - марганца (0,5 – 1,5%) и кремния (0,3-0,6%). Металл устойчив против старения, имеет высокие показатели механических свойств, в том числе и ударной вязкости, и нередко по механическим свойствам превосходит основной металл. Электроды с таким покрытием рекомендуются для наиболее ответственных конструкций из среднеуглеродистых и низколегированных и конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа, когда к металлу предъявляются повышенные требования по пластичности и ударной вязкости. Данные электроды чувствительны к наличию окалины, ржавчины, масла на кромках основного металла и в этих случаях дают поры, как и при отсыревании электродов. Свойства наплавленного металла можно менять в широких пределах, меняя количество ферросплавов в покрытии. Механические свойства сварного соединения характеризуются высокой прочностью и вязкостью, ударная вязкость для УОНИ 13/55 составляет 25-30 кГм/см2 . Качество сварки электродами указанной марки высокое, показатели механических свойств сварного шва и наплавленного металла получаются часто выше показателей основного металла. Химический состав покрытия электродов типа Э50 марки УОНИ 13/55 представлен в таблице 3. Таблица 3 – Химический состав покрытия электрода В процентах
Таблица 4 – Химический состав электродного стержня УОНИ 13/55. В процентах
Таблица 5 – Химический состав электродного стержня УОНИ 13/55
Паспорт электрода. Э50 А-УОНИ 13/55-40-УД2 , ГОСТ 9467-75. Е 432 (5) – Б 0 Э 50 А – тип электрода; Э – электроды для дуговой сварки; А – улучшенного качества; УОНИ 13/55 – марка электрода; 4,0 – диаметр электрода; У – электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей; Д2 – толстым покрытием второй группы; 432 (5) – группа индексов, указывающая на характеристики наплавленного металла и металла шва; 43 – временное сопротивление разрывов 2 – относительное удлинение > 22% 5 – имеет ударную вязкость не менее 34.3 Дж/см при t-40 градусов; Б – основное покрытие; 1 – для сварки во всех пространственных положениях; 0 – на постоянном токе обратной полярности. Таблица – 6 Механические свойства электродов марки УОНИ 13/55
Сварку электродами с этим покрытием осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Вследствие малой склонности металла шва к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений, тугоплавкий флюс. Для механизированной сварки в среде СО2 выбираю сварочную проволоку марки СВ – 08Г2С по ГОСТ 2246 – 70, так как она более похожа по химическому составу и механическим свойствам для стали марки Д32 и защитный газ ( углекислый газ ) первого сорта, то есть сварочный, где содержание СО2=99.5 процентов по ГОСТ 8050-85. Химический состав сварочной проволоки СВ-08Г2С показаны в таблицы 8 Таблица 7 - Химический состав сварочной проволоки СВ-08Г2С
*В процентах Двуокись углерода часто получают при воздействии серной кислоты на мел, но так же ее можно получать при обжиге известняка (40% СО2),сжигании кокса и антрацита в специальных топках (до 18% CО2), из газов брожения пищевых продуктов и других производствах. В зависимости от способа получения себестоимость может изменятся в пределах ( в 3-5 раз ). Обычно газ поступает в баллонах в жидком состоянии. В стандартный баллон с водяной емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты. При испарении 1л жидкого СО2 при О°с и давления 760мм рт.ст. получается 506:8 л газа.. Газ занимает 67,5% всего объема баллона при нормальном давлении, так как плотность у СО2 в 1,5 раза больше, чем у воздуха , он просто выталкивает воздух из пространства. Механические свойства сварочной проволоки СВ-08А показаны в таблицы 8 Таблица 8 - Механические свойства сварочной проволоки СВ-08А
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||