технологический процесс изготовления колонны С-14. ДИПЛОМ. Дипломная работа по специальности 22. 02. 06 Сварочное производство Тема Разработка технологического процесса сборки и сварки
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТАНОМНОГО ОКРУГА Государственное профессиональное образовательное учреждение Ямало-Ненецкого автономного округа «Ноябрьский профессиональный колледж» ДИПЛОМНАЯ РАБОТА по специальности 22.02.06 Сварочное производство Тема Разработка технологического процесса сборки и сварки ___________
Надым, 2021 ЗАДАНИЕ Для дипломного проектирования: по профессиональным модулям сварочного производства Студенту специальности Cварочное производство курса IV группы_СП-19 Фамилия, Имя, Отчество Тема задания: Разработка технологического процесса сборки и сварки ____________ Исходные данные Дипломная работа на указанную тему выполняется студентом колледжа в следующем объеме Пояснительная записка ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОБЩЕТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА 2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА 3 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА. 4 ОХРАНА ТРУДА ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ: ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ НА 5 ЛИСТАХ  ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………… 4 ГЛАВА 1. ОБЩЕТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………… 7 1.1Описание конструкции……………………………………………………… 7 1.2 Характеристика металла и обоснование выбора……………………… 10 1.3 Основные требования к сварочным конструкциям и к сборке конструкций 13 1.4 Свариваемость металла конструкции ……………………………………. 14 ГЛАВА 2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………………...… 18 2.1 Выбор и обоснование способа сварки…………………………………..… 18 2.2 Выбор сварочных материалов…………….…………………………..…… 22 2.3 Выбор режимов сварки…………………………………………………….. 25 2.4 Выбор и обоснование технологического оборудования……………….. 27 ГЛАВА 3 . ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.................... 36 3.1 Заготовительные операции……………………………………………..….. 36 3.2 Подготовка к сборке………………………………………………………. 37 3.3 Подготовка к сварке……………………………………………..………… 38 3.4 Контроль сварных швов……………………………………………………. 41 3.5 Расчет затрат для изготовления колонны С-14…………………………. 43 ГЛАВА 4. ОХРАНА ТРУДА……………………………………………….… 46 4.1. Техника безопасности при выполнении сварочных работ …………… 46 4.2.Электробезопасность……….…...................................................................... 48 4.3. Пожаробезопасность………………………………………………..…….. 50 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….…... 52 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ ……… 54 ПРИЛОЖЕНИЯ: ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Приложение 1 57 Приложение 2 58 ВВЕДЕНИЕ Сварочное производство занимает одно из главных мест в производстве конструкций из металла. Сварные соединения в металлоконструкциях являются достаточно надежными. Актуальность темы заключается в том, что сварочные работы используется в различных отраслях производства, где применяются конструкции из металла. Таких как строительной, нефтегазодобывающей, электроэнергетической, горнодобывающей, химической, машиностроительной областях. Большая металлоёмкость производства требует применение высокопроизводительных и надёжных способов сварки. Большую роль в строительной отрасли играют сварные колонны. Колоннами называются вертикальные опоры, работающие на сжатие. Они применяются в качестве промежуточных опор перекрытий больших пролетов, вертикальных элементов каркасов зданий, опор эстакад и рабочих площадок, опор трубопроводов и т. п. В зависимости от условий передачи нагрузки различают центрально - сжатые и внецентренно-сжатые колонны. Центрально сжатые колонны воспринимают продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую в ней сжатие, распределенное равномерно по площади поперечного сечения. Внецентренно-сжатые колонны, кроме осевого сжатия, воспринимают еще и изгиб от момента, созданного внецентренным приложением продольного усилия. По конструктивному оформлению различают сплошные колонны, имеющие сплошное поперечное сечение и сквозные или решетчатые колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединенных между собой прерывистыми связями. Цель исследования - разработать технологию изготовления и сборки колонны С-14. Объект исследования изучение этапов подготовки процесса изготовления и сборки колонны С-14. Предметом исследования является технология сборки и сварки колонны из стали С14. Гипотеза исследования: эффективность производства повысится, если будет спроектирован технологический процесс изготовления «сборки и сварки колонны С-14», адекватный имеющемуся технологическому потенциалу предприятия и современному состоянию сварочной отрасли, а так же внедрено применение механизированной сварки с применением новейшей сварочной оснастки. Задачи исследования: На основе теоретического анализа источников и литературы разработать технологический процесс изготовления «сборки сварки колонны С-14»; Произвести оценку технологичности конструкции, обосновать выбор способа сварки ее модернизации, а также выбор основных и сварочных материалов; Подобрать современное сварочное оборудование для предлагаемого технологического процесса; Составить технологический процесс изготовления конструкции и выполнить расчет норм режимов сварки; расчет заработной платы работников Определить технико-экономические показатели; По результатам внедрения современных способов сварки и сварочного оборудования определить эффективность применения всех решений в процесс изготовления конструкции «колонна С-14». Методы исследования: - Изучение литературы по данной теме; -изучение технической документации; -изучение норм и правил проектирования; - анализ геометрической формы конструкции колонны С-14. Практическая значимость исследования: заключается в том, что спроектированный технологический процесс изготовления колонны С-14 может быть реализован на любом предприятии машиностроения, так как он обеспечивает достижение качества изготовления конструкции при невысокой технологической себестоимости. ГЛАВА 1 ОБЩЕТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Описание конструкции Одним из видов металлоконструкций являются колонны. Колонной называют сварные конструкции таврового, двутаврового, коробчатого сечения, работающих в основном на сжатие и растяжение при постоянном статическом нагружении. Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундаменты на грунт. По конструкции колонны бывают коробчатого, трубчатого и пространственного вида. Колонна состоит из 3 основных частей: оголовка, представляющего собой опору для вышележащей конструкции и распределяющего нагрузку по сечению стержня; стержня - основного несущего элемента колонны, передающим нагрузку от оголовка к базе. базы или башмак колонны, передает нагрузку от стержня на фундамент и служит для закрепления колонны в фундаменте. Рисунок 1 -Схема _______ Схема колонны: 1 оголовок, 2 стержень, 3 база Соединения с другими колоннами осуществляется с помощью сварки, болтами или клепками. Основным материалом для изготовления колонн является сталь и металлопрокат. Для изготовления колонн используют: уголок, швеллер, двутавр, трубы, листовой металл. Для изготовления колонн применяют ручную дуговую, полуавтоматическую, автоматическую сварку. Колонны делятся: на сплошные и сквозные сечения. Колонна С14 относится к центрально-сжатым колоннам. Центрально-сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие поперечного сечения. Сварная конструкция, представленная на рисунке 2, является колонной для изготовления цехового помещения и может быть использована как в качестве угловой, так и в качестве промежуточной колонны Рисунок 2 – Сварная колонна Сварная колонна: 1 – внутреннее ребро жесткости; 2 – основание; 3 – оголовок колонны; 4 – ребро жёсткости; 5 – накладки; 6 – швеллера. Изготавливаемая опорная колонна имеет сквозное сечение. Стержень сквозной центрально-сжатой колонны состоит из двух ветвей (швеллеров) 6, связанных между собой пластинами (накладками) 5. Количество пластин определяем согласно проекту 22 шт. (по 11 с каждой стороны). Ребра жесткости 4 устанавливаем по две штуки к широкой полке швеллера, у основания 2 и оголовка стойки 3. В сквозных колоннах из двух ветвей необходимо обеспечивать зазор между полками ветвей (100 - 150 мм) для возможности окраски внутренних поверхностей. Расстояние между ветвями опорной колонны позволяет провести окраску и сборку конструкции, так как составляет 100 мм/. Швеллеры устанавливаем полками внутрь, согласно проекту, в сварных колоннах сквозного сечениях этот метод является наиболее выгодным, так как в этом случае решетки получаются меньшей ширины, и лучше используется габарит колонны. Решетки, соединяющие ветви, образуют стержень колонны и существенно влияют на устойчивость колонны в целом. Применяются решетки разнообразных систем: из раскосов, из раскосов и в виде планок Рисунок 3 – Конструктивная схема сквозного сечения на планках  Планки создают в плоскости грани колонны безраскосную систему с жесткими узлами и элементами, работающими на изгиб, вследствие чего безраскосная решетка оказывается менее жесткой. Безраскосная решетка хорошо выглядит и является более простой, ее часто применяют в колоннах с небольшой расчетной нагрузкой до 2000 - 2500 кН. Нагрузка, прикладываемая к опорной стойке, не превышает 2000 кН. Чтобы сохранить неизменяемость контура поперечного сечения сквозной колонны, ветви колонн соединяют поперечными накладками. Характеристика металла и обоснование выбора Проектируемая опорная колонна изготовлена из швеллера и листовой стали. Стальные горячекатаные швеллеры общего и специального назначения изготавливают высотой от 50 до 400 мм и шириной полок от 32 до 115 мм по ГОСТ 8240-97. Швеллера поставляются в основном из стали Ст3сп и стали 09Г2С. Колонна работает в режиме статической нагрузки, и дополнительных требований по прочности к ней не предъявляются, поэтому экономически целесообразнее для ее изготовления конструкции используем сталь Ст3сп. Для изготовления колонны используется швеллер 30П по ГОСТ 8240-97 . Швеллер определяется рядом параметров (Рисунок 4.) Рисунок 4 – Эскиз швеллера с параллельными гранями полок  Швеллер 30 размеры для класса "п", с параллельными полками: Высота - 300мм; Толщина швеллера - 6,5мм; Длина боковых полок - 100мм; Толщина боковых полок - 11,0мм. Листовая сталь используется 2-х толщин: 6 мм для оголовка и 60 мм для основания. Листовую сталь подразделяют по: способу производства: • горячекатаная, • холоднокатаная; по толщине: • от 0,5 до 3,9 мм – тонколистовая, • от 4 до 160 мм – толстолистовая; по видам поставки: • листы, • рулоны. Настоящий стандарт распространяется на толстолистовой горячекатаный прокат из углеродистой стали обыкновенного качества, изготовляемый шириной 500 мм и более, толщиной от 4 до 160 мм включительно согласно ГОСТ 19903-90. Сталь Ст3сп - конструкционная углеродистая обыкновенного качества Применяется при изготовлении несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Характеристика материала в таблице 1: Таблица 1 - Химический состав стали Ст3сп В %
Качество и характеристики основного материала должны подтверждаться сертификатами. При отсутствии сертификата на материалы в заводских условиях необходимо провести испытания, предусмотренные ГОСТами. Материалы должны выбираться с учётом условия эксплуатации, и среды в которой будет работать колонна. На поверхности листов не должно быть трещин и раковин; на кромках листов не должно быть расслоений. Таблица 2 - Механические свойства стали Ст3сп
Таблица 3 - Технологические свойства стали
Сварка производится без подогрева и без последующей термообработки. 1.3 Основные требования к сварочным конструкциям и к сборке сварочных конструкций В рамках выполнения дипломной работы рассмотрим сварочную конструкцию _____________. Данная конструкция является самостоятельной, и к ней предъявляются следующие требования. Главное требование — это соответствие эксплуатационному назначению. Конструкции должны быть прочными, жесткими и надежными, а также экономичными и минимально трудоемкими при изготовлении и монтаже. Каждая конструкция проходит три этапа: проектирование, изготовление и сборка или монтаж. Проектирование начинается с вариантов компоновки возможных схем конструкции и заканчивается методами изготовления, сборки или монтажа. На этапе проектирования решают следующие вопросы: варианты изготовления, способы сварки, качество и точность заготовок и конструкции в целом. На этом этапе выполняется проработка чертежей всех деталей и заготовок, определяются требования к ним и к конструкции в целом. При проектировании также решается вопрос выбора материалов по марке и экономичности профилей, с учетом имеющихся типовых схем и конструктивных элементов. Конструктивно предусматривается минимальное воздействие от деформаций при сварке путем применения наименьшего количества сварных швов (в том числе в одном месте), максимальное использование сварки в нижнем положении при минимуме кантовок. Не допускается на одной несущей конструкции применять и сварку и клепку — по противоположным концам, так как эти два способа по-разному распределяют воспринимаемую нагрузку, в особенности — знакопеременную. При проектировании также решаются вопросы сборки, монтажа готовой конструкции. Понятие технологичности сварной конструкции — это возможность изготовления всех деталей конструкции, и ее с наименьшими трудовыми затратами удобными способами и с применением самого производительного оборудования, например штамповка деталей вместо кислородной вырезки. Мелкие или самостоятельные сварные конструкции называются сварными узлами. Сварной узел — это часть конструкции (необязательно сварной), представляющей собой соединение двух или нескольких деталей при помощи сварки. Основные требования к сборке сварных конструкций Основными требованиями к сборке конструкцию _______________ являются - точное соответствие размерам , указанным в проектной документации. Правильное расположение зазоров и их постоянные размеры. Точное расположение деталей конструкции, в полном соответствии с проектной документации. Точность плоскостей конструкции и углов, под которым они пересекаются. Обеспечение минимально возможного допуска смещения деталей, если производится их стыковое соединение. 1.4 Свариваемость металла конструкции Способность стали к образованию качественного сварного соединения называют свариваемостью, которая определяется внешними и внутренними факторами. К ним помимо химического состава относятся технология сварки (режимы), жесткость сварного узла, а также комплекс требований, предъявляемых к сварному соединению условиями эксплуатации. Свариваемость является качественной характеристикой и для разных сталей не одинакова. Стали подразделяют по свариваемости на четыре группы. 1. Стали с хорошей свариваемостью, при сварке которых качественное сварное соединение получается при обычных режимах всеми видами сварки без предварительного и сопутствующего подогрева. 2. Стали с удовлетворительной свариваемостью - качественное сварное соединение можно получить только в узком диапазоне режимов с применением дополнительных технологических мероприятий (предварительный подогрев конструкции). 3. Стали с ограниченной свариваемостью, при сварке которых удовлетворительное качество сварных соединений достигается в очень узком диапазоне режимов сварки с обязательным предварительным и сопутствующим подогревом при сварке и последующей после сварки термической обработкой. 4. Стали с плохой свариваемостью, при сварке (или после сварки) которых образуются горячие или холодные трещины даже при применении специальных технологических мероприятий. Признаком плохой свариваемости считается также повышенная склонность металла к образованию закалочных структур в зоне сварки. Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. С увеличением содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов свариваемость сталей ухудшается. Для сварных конструкций в основном применяют конструкционные низкоуглеродистые, низколегированные, а также легированные стали. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше опасность трещинообразования, труднее обеспечить равномерность свойств в сварном соединении. Низкоуглеродистые и низкоуглеродистые низколегированные стали обладают хорошей свариваемостью. Важное требование при сварке рассматриваемых сталей - обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела соответствующих свойств основного металла. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей при применении соответствующих сварочных материалов металл шва легирован кремнием и марганцем больше, чем основной металл. Поэтому его 24 механические свойства в большинстве случаев выше, чем у основного металла. В этом случае основное требование при сварке - получение сварного шва с необходимыми геометрическими размерами и без дефектов. Швы, сваренные из Cт3сп всеми способами сварки, обладают удовлетворительной стойкостью к образованию кристаллизационных трещин и не склонны к образованию холодных трещин. В этом можно убедиться путём оценки влияния термического цикла сварки на закаливаемость околошовной зоны. Если при подсчете эквивалента углерода окажется, что Сэ<0,45%, то данная сталь сваривается без предварительного подогрева. Эквивалент углерода определим по формуле: Сэ = Сх + Ср, где Сх - химический эквивалент углерода; Сэ- размерный эквивалент углерода. Химический эквивалент углерода определим по формуле Сх = С+ 1/9*Mn+1/9* Cr+1/18* Ni+1/2* Mo, Согласно химическому составу Cт3сп (таблица 1) химический эквивалент углерода равен: Сх=0,22+  *0,65+1/9*0+1/2*0=0,292%Определим размерный эквивалент углерода по формуле: Ср=0,005* S *Cх где S - толщина свариваемой стали, S =6 мм. Таким образом, Ср = 0,005⋅6⋅0,292 = 0,0088 %. Следовательно, эквивалентное содержание углерода равно: Cэ = 0, 292 +  0,0088 0,308 %. Поскольку Сэ оказалось меньше 0,45%, то предварительный подогрев для данной марки стали, при её толщине: S = 6 мм, не требуется. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||