КП Технология балки. КП Технология балка. Изм. Лист документа
 Скачать 1.17 Mb.
|
Содержание лист Введение………………………………………………………………………….. 4 1 Общая часть…………….……………………………………………………… 5 1.1 Характеристика заданной сварной конструкции………………...……….. .5 1.2 Выбор материала на изготовление сварной конструкции…….………...………………............................................................ 6 1.3 Анализ технологичности конструкции …….……….....................................7 1.4 Установление вероятности появления остаточных напряжений и деформаций в изделии. Мероприятия по снижению напряжений и деформаций, их устранению …………………………..………………………...9 2 Технологическая часть……………………………………………………….. 13 2.1 Технология заготовки деталей, выбор заготовительного оборудования ………………………………………………………....………………………….13 2.2 Технология сборочно - сварочных работ …………………........................ 21 2.3 Выбор способа сварки.................………………………………..………… .22 2.4 Выбор сварочных материалов …………………….……………….……… 23 2.5 Выбор рода тока и расчет параметров режима сварки и прихваток…………………………………………………………………………24 2.6 Выбор оборудования………………………………………………..……… 25 3 Организационная часть……………………………………………….…….... 28 3.1 Установление вероятности появления дефектов в сварных швах. Мероприятия по устранению дефектов. Мероприятия по обеспечению качества продукции………………………………………………………….. …28 3.2 Охрана труда, техника безопасности и экология ………………………... 30 Список литературы…………………………………………………..……….....32 Изм. Лист №документа Подпись Дата Лист 3 Разраб. . Провер. Т. Контр. Н. Контр. Утв. СВАРНАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Лит. Листов 33 Реценз. Масса Масштаб 1:1 Введение Курсовое проектирование является обязательным этапом при изучении дисциплины, позволяющим систематизировать, расширить и закрепить теоретические знания и практические навыки студентом, а также определить уровень его подготовленности к выполнению функциональных обязанностей в соответствии с полученной специальностью. Целью курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления сварной двутавровой балки. Сварка представляет собой процесс получения неразъемного соединения посредством установки непрерывной межатомной связи между соединяемыми деталями при их нагревании. Конечная цель сварочного производства – выпуск экономичных сварных конструкций, отвечающих по своим конструктивным формам, механическим и физическим свойствам тому эксплуатационному назначению и условиям работы, для которых они создаются. Обеспечение рациональных форм и определение оптимальных сечений элементов конструкции относится к задачам проектирования. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 4 1 Общий раздел 1.1 Характеристика заданной сварной конструкций Двутавровая сварная балка — это конструкция, изготовленная из листовой стали, которая по своим размерам и форме напоминает горячекатаную балку. Внешне – это брусок, выполненный из стального сплава, который в поперечном сечении имеет вид буквы «Н». Конструкция её состоит из верхнего пояса и нижнего, которые соединяются стенкой. Полки расположены параллельно друг к другу. Двутавровая широкополочная конструкция имеет весьма широкое распространение. Как правило, в производстве двутавровых балок используют углеродистые и низколегированные стали. Двутавровые балки находят применение в первую очередь в строительстве. Они являются незаменимым элементом при создании масштабных конструкций, например разного рода зданий. Монтаж перекрытий, которые подвергаются большим механическим нагрузкам, также не обходится без их применения. Кроме того, двутавровые балки используют и в машиностроительной сфере. Рисунок 1- Балка двутавровая Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 3 Таблица 1- Сводная ведомость деталей балки 1.1 Выбор материала на изготовление сварной конструкции Сварная двутавровая балка обладает большими преимуществами по сравнению с прокатной. У нее лучше прочностные характеристики, а масса при этом ниже на целых 30%. И все благодаря тому, что расчет сварной Ном ер де та ли по че рт ежу Наименован ие детали Эскиз деталей с указанием габаритными размерами Кол- во детале й Масса, кг Одной детали Всех деталей 1 Верхний пояс 1шт 894.9 894.9 2 Нижний пояс 1шт 894.9 894.9 3 Стенка 1шт 1124.4 1124.4 Итого: 3 2014.2 2014.2 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 32 двутавровой балки предполагает грамотное сочетание разных марок стали. Вот почему сварная балка в промышленном изготовлении получается дешевле, чем горячекатаная. Для изготовления сварной двутавровой балки (листовой и фасонный прокат 5 категории до 10мм) работающей при переменных нагрузках в диапазоне от - 40 до +425ºС применяют сталь Ст3пс перлитного класса. Механические параметры данного изделия регламентируются ГОСТ 23118- 99, а предельные отклонения по поперечному сечению и форме согласованы с ГОСТ 26020-83. Основные свойства стали непосредственно зависят от химических элементов, входящих в состав сплава и технологических особенностей производства. Таблица 2 –Химический состав Ст3пс C Si Mn Ni S P Cr N Cu As 0.14 - 0.22 0.05 - 0.15 0.4 - 0.65 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до 0.008 до 0.3 до 0.08 Твердость материала: HB 10 -1 = 131 МПа Свариваемость материала: без ограничений. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Таблица 3 - Механические свойства стали Ст3сп при Т=20ºС Прокат Размер Напр. σ в (МПа) T (МПа) δ 5 (%) ψ % KCU (кДж / м 2 ) Сталь горячекатан. 20 - 40 380-490 - 25 - - Таблица 4 – Физические свойства Ст3пс T E 10 - 5 a 10 6 l r C R 10 9 Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м 3 Дж/(кг·град) Ом·м 20 7850 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 7 1.2 Анализ технологичности конструкции Технологичностью конструкций называют комплекс свойств, способствующих ее изготовлению с наименьшими затратами средств и времени при обеспечении заданных показателей. Конструкция считается технологичной, если она спроектирована так, что при ее изготовлении применяются высокопроизводительные виды сварки, широко используются различные типы сборочно-сварочных приспособлений, а сварочные деформации сведены к минимуму. Заготовки для элементов балки изготовляются из листового проката термической резкой и не нуждаются в дальнейшей механической обработке. Все сварные соединения располагаются симметрично, отсутствует скопление сварных швов в одном месте, имеется хороший доступ к местам сварки и для выполнения контрольных операций. Заготовки для элементов балки изготовляются из листового проката термической резкой и не нуждаются в дальнейшей механической обработке. Все сварные соединения располагаются симметрично, отсутствует скопление сварных швов в одном месте, имеется хороший доступ к местам сварки и для выполнения контрольных операций. Все выше сказанное позволяет сделать вывод, что спроектированная сварная балка является технологичной. е = √к 2 + к 2 = √3 2 + 3 2 = √18= 4,24 (1) Катет берем по госту ГОСТ 8713-79 При бт до 400 Мпа с толщиной стенки 10 мм – min значение (К)=4 по приложению 2 катет в нижнем положении 3 мм 𝐹н = к 2 2 + 1,05 ∗ к = 4 2 = 16 2 + 1,05 ∗ 4 = 12,2(мм 2 ) (2) Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 8 12,2 ∗ 12000 = 146,400 1000 = 146,4(см 3 ) М нм = 𝐹 нм ∗ 𝐿 ∗ 𝜌 = 146,4 ∗ 7,85 = 1,149(г) (3) Общая масса наплавленного металла 4,596 9 (г) М нм - Масса наплавленного металла 𝐹н- площадь наплавки сварного шва, мм 2 1.4 Установление вероятности появления остаточных напряжений и деформаций в изделии. Мероприятия по снижению напряжений и деформаций, их устранению Поясные угловые швы в сварных двутавровых балках расположены симметрично относительно обеих ее центральных осей, поэтому при одинаковом сварочном режиме их выполнения продольные активные и реактивные внутренние усилия будут симметрично расположены относительно центра тяжести поперечного сечения балки и будут равны между собой. Равнодействующая активных внутренних усилий всех швов будет приложена в центре тяжести поперечного сечения балки, поэтому результирующий изгибающий момент от действия продольных внутренних усилий равен нулю. Прогиб в сварной двутавровой балке, ввиду отсутствия изгибающего действия остаточных продольных внутренних усилий, порождаемых сваркой, теоретически тоже должен отсутствовать. Общая остаточная деформация сварной двутавровой балки от продольной усадки поясных швов проявилась бы только в укорочении ее длины. Фактически прогиб в сварной двутавровой балке был бы устранен, если бы все четыре поясных шва были выполнены одновременно или если бы при выполнении поясных швов соблюдалась такая последовательность, при которой деформация изгиба, вызванная наложением одних швов, полностью устранялась бы наложением последующих швов. При сварке изделий невозможно полностью избежать остаточных деформаций. При Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 9 всестороннем защемлении свариваемого изделия можно лишь свести деформации изделия к концу охлаждения к минимальной величине. Всестороннее защемление при сварке изделия практически осуществить трудно, поэтому такой способ борьбы со сварочными деформациями почти не применяют. Используются только такие способы, которые позволяют получать сварные изделия с минимальными остаточными деформациями. Некоторые способы борьбы с деформациями изделия приводят к возрастанию внутренних напряжений, например, закрепление свариваемых деталей перед сваркой. Для борьбы со сварочными деформациями применяются конструктивные и технологические способы. К конструктивным способам относятся: 1) Уменьшение количества сварных швов и их сечения, что снижает количество вводимого при сварке тепла. 2) Симметричное расположение швов для уравновешивания деформаций. 3) Симметричное расположение ребер жесткости. 4) Минимальное использование накладок и косынок. Рациональная технология сборки и сварки, которая включает правильный выбор вида и режима сварки, а также правильную последовательность наложения швов. Например, при ручной сварке деформация вдвое больше, чем при автоматической. Соединения без скоса кромок дают меньшие деформации, чем соединения с разделкой кромок. Соединения с двусторонним скосом кромок образуют меньшие деформации, чем соединения с односторонним скосом. Величина деформации зависит от способа сборки и прихватки Детали собираются с жестким креплением, не допускающим какого-либо смещения одной детали относительно другой или с эластичным, допускающим смещение деталей. Жесткое крепление деталей осуществляется сварочными прихватками в отдельных местах шва или жесткими сборочно-сварочными приспособлениями. Сборка с эластичным Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 10 креплением производится специальными пластинами, временно прихватываемыми к деталям на некотором расстоянии от оси шва. Жесткая сборка приводит к меньшей конечной деформации по сравнению с эластичной. Жесткие закрепления деталей. Собранное изделие полностью сваривается, если закреплено приспособлении, которые имеют жесткость, в несколько раз большую по сравнению с сварным изделием. После сварки и полного охлаждения изделия зажимы удаляются. После освобождения изделия деформация будет меньше, чем при сварке в свободном состоянии. Закреплением можно снизить сварочные деформации на —30% в зависимости от ряда условий. Этот способ дает наибольший эффект при сварке балок малой высоты и наименьший — при сварке высоких балок (1000 мм и более). Закрепление рекомендуется при сварке плоских листов для предотвращения угловых деформаций. Листы можно прижимать вблизи шва, например, электромагнитными прижимами. Чем тоньше свариваемые листы, тем целесообразнее их закрепление, с тем чтобы избежать также и выпучивания. Полностью устранить деформации закреплением невозможно, так как при освобождении от зажима сварное изделие продолжает деформироваться за счет силы, сконцентрированной на участке металла с пластической деформацией. Правильный тепловой режим. Для уменьшения деформации изделий, особенно из малопластичных металлов, например чугуна или закаливающихся сталей, можно применять предварительный подогрев зоны сварки шириной 40—50 мм с каждой стороны шва. При этом снижается перепад температур между участками сварного соединения, подвергающимися сильному нагреву при наложении шва, и, следовательно, уменьшаются напряжения и конечные деформации. Температура предварительного подогрева устанавливается в зависимости от химического состава металла, его толщины и жесткости конструкции, например: для стали — 400— 600 °С. При сварке особо ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей толщиной более 40 мм устанавливают температуру подогрева 100—200°С, при сварке низколегированных сталей Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 11 толщиной более 30 мм — 150-200 °С. Предварительный подогрев выполняют газовыми горелками, электрическими или индукционными нагревателями. Можно применять также сопутствующий подогрев. Местная силовая обработка сварных швов и около шовной зоны. Снижение сварочных деформаций и напряжений в сварных соединениях достигается ковкой (ударной силой), обкаткой (статической силой), вибрационным давлением (пульсирующей силой) и другими силовыми воздействиями. Все виды силовой обработки металла шва и околошовной зоны создают местную пластическую деформацию удлинения, обратную деформации укорочения от сварки. В результате этого сварное изделие приобретает первоначальную форму и размеры. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 12 2 Технологический раздел 2.1 Технология заготовки деталей, выбор заготовительного оборудования Складирование заготовок Листовой металл желательно хранить следующим образом. В промежутках между соседними листами материала следует устанавливать специальные бруски-подкладки. В таком случае поверхности будут проветриваться естественным путем, что предотвратит образование коррозии. Более того, благодаря этим прокладкам будет легче выполнить строповку (заведение строп погрузчика). Для перемещения заготовок по цеху будем использовать концевую балку. Концевые балки используются для перемещения крана по подкрановым путям вдоль цеха. Это неотъемлемый элемент мостового крана. Подвесные элементы устанавливаются на ходовых путях на потолке помещения. Для их изготовления используется высокопрочный металл (двутавровая балка серии «М» по ГОСТ 19425-74), а в комплект входят приводные и холостые крановые колеса подвесного типа. Максимальная грузоподъемность элементов – 10 тонн. Характеристика подвесной концевой балки: 1. Грузоподъемность: до 10000 кг 2. Пролет крана: до 15 м 3. Скорость передвижения: 32 м/мин 4. Напряжение питания: трёхфазное -380V/50Hz 5. Группа по FEM 9.511: 2m Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 13 Чистка Для очистки заготовок от загрязнений будет использоваться Дробеметная установка LissMacSBM-M 1500D2. Дробеметная установка проходного типа производит очищение заготовки мощными ударами дробью. Состоит из герметичной камеры которая оснащена броней выполненной из износостойкой стали, размещение метателей внутри камеры осуществляется посредством моделирования в специально разработанной специалистами программе. Таблица 4– Технические характеристики LissMacSBM-M 1500D2 Приводные рольганговые транспортеры Допустимая нагрузка 800кг/м Скорость передачи скорость транспортировки: 0.464.6м/мин скорость рабочая: 0.462.6м/мин Мощность снаружи камеры 2×3кВт Длина рольгангового транспортера входной 10600мм выходной 10600мм Размер обрабатываемой заготовки Длина 300012000мм Ширина 800мм Высота 1600мм Размер входного портала дробеметной установки 1100×1700мм Производительность дробеметной установки 0.81.2м/мин Уровень шума ≤85dB (A) Степень загрязнения воздуха ≤50мг/м³ Поверхность заготовки после очистки класс A-B Sa2.5 Шероховатость поверхности заготовки Ra12.550μm Дробь Твердость HRC45 Зернистость Ø1.22.0мм Объем рециркуляции 40004800кг Вырабатываемый объем 50кг/смена Модель Q69 Количество 8 шт Производительность 8×220кг/мин Скорость обстрела 80м/сек Мощность 8×11кВт Грузоподъемность 100т/ч Мощность 7.5кВт Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 14 Производительность 100т/ч Скорость потока 45м/сек Производительность 100т/ч Мощность 4кВт Производительность 100т/ч Мощность 4кВт Система пылеудаления Пылеуловитель Тип рукавный фильтр с импульсной продувкой Производительность 15000м 3 /ч Эффективность 99.9% Мощность 16.5кВт Центробежный вентилятор Тип 4-72 Производительность 4509м 3 /ч Давление 9219Па Мощность 18.5кВт Резка и обработка кромок Плазменная резка – один из видов обработки металла, где режущим элементом является плазма. На сегодняшний день это один из надежных и эффективных способов термической резки металла. Между разрезаемым металлом и соплом аппарата зажигается электрическая дуга. В сопло подается сжатый атмосферный воздух, который с помощью электрической дуги преобразуется в струю плазмы. Использование приспособлений для мерной резкипроката, а также машин для тепловой резки с масштабной фотокопировальной или программной системой управления позволяет обходиться без разметки Будем использовать Портальную Машину для Плазменной резки HELVI Размер рабочей зоны стола: 2050 x 6050 мм Скорость перемещения портала до 15 м/мин; Точность резки ±0,30 мм; Точность позиционирования ±0,15 мм; Программное обеспечение - Mach3, на русском языке входят в стандартную комплектацию станка Воздушно- плазменная резка PC 103 Продолжение таблицы 4 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 15 Max ток:100 А Min ток:15 А Мощность:14 кВт Напряжение:220(±15%) B Max толщина реза:40мм Давление:5,0 - 6,0 бар Расход воздуха:210л/мин Компрессор:внешний Ток ПВ:(при 60%) 100 А Степень защиты:IP22S Габариты:530x255x480 мм Вес:30,8 кг Эскиз раскроя для заготовок верхней опорной плиты (оголовка) изображён на рисунке 2 Подбираем лист с минимальным отходом размерами показанными на рисунке по сортаменту ГОСТ 19903-74. В данной конструкции торцы свободны от сварки, то есть торцы не будут ни с чем свариваться, следовательно, назначаем припуски на ширину реза 3 мм и на очистку от грата после резки 1 мм. Для произведенного раскроя рассчитаем коэффициент отхода (раскроя) металла по формуле 2 и сделаем вывод по рациональности произведенного раскроя: Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 16 K р = А д А р ⁄ , где (4) А д − площадь детали, расположенных на куске металла, м 2 ; А р = А л n д ⁄ , м 2 5 (5) гдеА л −площадь листа, м 2 ; n д −количество раскраиваемых деталей. Для начала находим полезную площадь раскроя (А р1 ) по формуле: А р1 = А л1 𝑛 д1 ⁄ = 9,6 3 ⁄ = 3.2 м 2 ; Далее находим коэффициент отхода (раскроя) по формуле 2 K р1 = А д1 А р1 ⁄ = 3,5 3,2 ⁄ = 1,09мм Берём другой лист для консоли K р = А д А р ⁄ , где А д − площадь детали, расположенных на куске металла, м 2 ; А р = А л n д ⁄ , м 2 гдеА л − площадь листа, м 2 ; n д −количество раскраиваемых деталей. Для начала находим полезную площадь раскроя(А р1 ) по формуле: А р1 = А л1 𝑛 д1 ⁄ = 4,8 2 ⁄ = 2,4 Далее находим коэффициент отхода (раскроя) по формуле 2: Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 17 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 18 K р1 = А д1 А р1 ⁄ = 2,5 2,4 ⁄ = 1,04мм Фрезерный станок XJB предназначен для обработки торцов листа после Плазменной резки, а также для создания разделки кромок под сварку. Кромкофрезерный станок в зависимости от типа фрезы, делать V-образную, X-образную или U-образную одно- или двух- стороннюю разделку кромки. Таблица 5 – Характеристика фрезерного станка Параметр XJB- 6 XJB- 9 XJB- 12 Угол фрезеровки 0-45° Максимальная глубина фрезеровки за проход.мм 12 Скорость фрезеровки, м/мин. 0.3, 0.5 Маршевая скорость, м/мин. 5 Скорость вращения фрезы, м/мин. 125 - 800 Давление развиваемое гидроприжимами, МПа. < 3.5 Количество гидроприжимов 8, 11, 15 Высота рабочего стола, мм 900 Мощность двигателя привода рабочего блока, кВт. 0.85/1,1 Мощность двигателя привода фрезы, кВт. 3 Мощность двигателя насосной станции, кВт. 5,5 Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 7 724 2 600 2 050 10 724 2 600 2 200 13 724 2 600 2 300 Это основные процедуры, выполнение которых поможет улучшить качество получаемого соединения. Дело в том, что если на неподготовленной поверхности останутся лишние частицы, ржавчина и прочие элементы, то это может привести к образованию брака при сварке. Подготовка металла к сварке также помогает обеспечить лучшие условия свариваемости, такие как Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 19 снятие лишнего слоя с кромок, который потом заполнится металлом электрода. Далеко не все заготовки имеют нужную форму, так что перед свариванием их может потребоваться обрезать или выгнуть. Все эти процедуры, количество которых в каждом случае может быть различным, входят в понятие подготовка металла под сварку. Они регулируются согласно ГОСТ 5264-80 Правка Правка осуществляется созданием местной пластической деформации и обычно производится в холодном состоянии. Для устранения волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50 мм широко используют многовалковые машины (число валков больше пяти). Исправление достигается многократным изгибом при пропускании листов между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Прокат, выпускаемый металлургическими заводами, в процессе транспортировки и хранения иногда получает различные отклонения от геометрических форм. Прокат перед подачей в производство должен быть проверен на соответствие сопроводительной документации, очищен от влаги, снега, льда, масла и других загрязнений. Правку проката в зависимости от профиля следует выполнять на листоправильных и сортоправильных машинах или прессах в холодном состоянии. Холодную правку листов производят преимущественно на листоправильных роликовых машинах. Правка на роликовых машинах представляет собой процесс многократного знакопеременного изгиба в обрабатываемом металле при напряжениях, превосходящих предел текучести металла. Лист выпрямляется остаточной деформацией, образуемой многократным знакопеременным изгибом листа при его прохождении между роликами. После правки прокат должен соответствовать следующим требованиям: 1) Не иметь трещин и расслоений. Допускается наличие местных вмятин по толщине и ширине проката на глубину, не превышающую удвоенной величины минусового допуска для данного вида проката, предусмотренного соответствующим ГОСТ или ТУ, но во всех случаях не более 1 мм по толщине и 3 мм по габаритам сечения. 2) Несовпадение плоскости сечений профильного проката не должно превышать соответствующих допусков, установленных ГОСТ или ТУ для данного вида проката. 3) Предельные прогибы профильного проката по всей длине элемента не должны превышать 0,001 𝑙 ≤ 10 мм, а прогибы местного искривления - 1 мм на длине 1,0 м. 4) Плоскостность листового проката должна соответствовать ГОСТ 19903 Рисунок 2 – Правка металла Правку будем производить листоправильной машиной LP4 [10-40x2000] Допустимая ширина обрабатываемых листов 800-2000мм Допустимая толщина обрабатываемых листов 10-40мм Материал изготовления валков40Х Поверхностная прочность валковHRC 52-56 Диаметр и количество валковf355 мм; 9 шт Расстояние между валками430 мм Материал изготовления поддерживающих роликов 40Х Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 20 Диаметр поддерживающих роликовf355мм нижний и верхний, по 2 пары на каждый валок Поверхностная прочность поддерживающих роликовHRC50 －54 Эффективная высота поддерживаемых роликов150 мм Электродвигатель220 кВт; 1500 об/мин Редукторr=80 Электродвигатель подъема/опускания механизма роликов7.5 кВт; 2 шт; Скорость работы станка0-15 м/мин Сборка деталей Двутавровые балки, собирают при помощи Автоматизированного стана TWH6015.Смотри пункт 2.6 2.2 Технология сборочно - сварочных работ Сборку будем производить при помощи Автоматизированного стана TWH6015. Прежде чем произвести готовые двутавровые балки на автоматизированном стане, изготовление балки проходит по следующим операциям. Подготовленные заготовки для двутавровой балки (полосы) укладываются с помощью крана на входной конвейер стана для сборки. Сборочный стан, в соответствии с исходными параметрами стенки и полок, производит центрирование и гидравлическое обжатие заготовок. балки, фиксируются и позиционируются с помощью трёх комплектов зажимов . Потом идет сварка "T" образного профиля, правка “грибовидности”. тавр при помощи крана кантуется на 180° и возвращается на входной рольганг стана, затем производится сварка второй полки. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 21 Рисунок 3 – Последовательность операций 2.3 Выбор способа сварки В моём случаи берётся автоматическая сварка под флюсом так, как при изготовлении сварной двутавровой балки, более приемлем данный способ сварки. Среди различных существующих способов механизированной сварки с применением флюса наибольшее распространение получила электродуговая сварка под флюсом. Сварочная дуга горит между изделием и торцом сварочной проволоки. По мере расплавления проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга закрыта слоем флюса. Сварочная проволока перемещается в направлении сварки с помощью специального механизма (автоматическая сварка). Под влиянием тепла дуги основной металл и флюс плавятся, причем флюс образует вокруг зоны сварки эластичную пленку, изолирующую эту зону от доступа воздуха. Капли расплавляемого дугой металла сварочной проволоки переносятся через дуговой промежуток в сварочную ванну, где смешиваются с расплавленным основным металлом. По мере перемещения дуги вперед металл сварочной ванны начинает охлаждаться, так как поступление тепла к нему уменьшается. Затем он затвердевает, образуя шов. Расплавляясь, флюс превращается в жидкий шлак, который покрывает поверхность металла и остается жидким еще некоторое время после того, как металл уже затвердел. Затем шлак затвердевает, образуя на поверхности шва шлаковую корку. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 22 При сварке под флюсом дуга горит между сварочной проволокой и свариваемым изделием под слоем гранулированного флюса. Ролики специального механизма падают в электродную проволоку в зону дуги. Сварочный ток (переменный или постоянный прямой или обратной полярности) подводится к проволоке с помощью скользящего контакта, а к изделию – постоянным контактом. Сварочная дуга горит в газовом пузыре, который образуется в результате плавления флюса и металла. Кроме того, расплавленный металл защищен от внешней среды слоем расплавленного флюса. По мере удаления дуги от зоны сварки расплавленный флюс застывает и образует шлаковую корку, которая впоследствии легко отделяется от поверхности шва. 2.4 Выбор сварочных материалов При сварке используем проволоку СВ-08А диаметром 3 мм и флюсом ОСЦ-45 по ГОСТ 9087-81. Сварочная проволока СВ-08А предназначена для сварки (наплавки) изделий из углеродистых конструкционных сталей типа Ст3пс, Ст3сп, Ст10, 15, 20, 20К и др. в защитных газах, смесях под флюсом. Таблица 6 - Химический состав сварочной проволоки СВ-08А С Mn Si Cr Ni S P <=0,1 0,35-0,6 0,03*1 <= 0,12 0,25*2 Не более 0,03 Не более 0,03 Сварочный флюс ОСЦ-45 используется для дуговой сварки (механической): устойчивость дуги при этом достаточно хорошая. Его применяют, чтобы сваривать углеродистые судостроительные стали - низколегированные или нелегированные, а также, чтобы делать наплавку изделий из углеродистой и импортной стали определенных типов. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 24 Номенклатура таких изделий достаточно широка. Кроме того, в зависимости от зерна при помощи сварочного флюса ОСЦ-45 осуществляется сварка специальной сварочной проволокой, диаметр которой составляет более 3мм или менее 3мм. Строение зерен флюса ОСЦ-45 - зерновидное, цвет коричневый, а их размер варьируется от 0,25мм до 3,0мм. К плюсам сварочного флюса ОСЦ-45 можно отнести такие его свойства, как устойчивость к ржавчине, а также он дает достаточно плотные швы, которые устойчивы к появлению трещин и пор. Однако он при этом выделяет в большом количестве фтористые газы, которые являются вредными для человека. Другие модели (флюс АН-348А) флюса при меньшей устойчивости к ржавчине, выделяют гораздо меньшее количество вредных газов. Используют флюс ОСЦ-45 в сочетании с проволоками Св-08, Св-08А, Св- 08ГА, Св-10Г2. Таблица 7- Химический состав флюса ОСЦ-45 SiO 2 MnO MgO CaF 2 CaO Fe 2 O 3 S P 38-44 38-44 <2,5 6-9 <6,5 <2 <0,15 <0,15 2.5 Выбор рода тока и расчет параметров режима сварки и прихваток При выборе параметров режимов сварки под флюсом учитывают толщину сварных кромок, требования к геометрической форме шва, которые зависят от глубины проплавления металла при сварке, а также шириной сварного шва. Выбирая режимы сварки, изначально выбирают диаметр электродной проволоки, исходя из свариваемой толщины. Далее, после выбора диаметра проволоки, выбирают величину свариваемого тока, которая зависит от диаметра. После этого определяется скорость подачи электродной проволоки в зону сварки и скорость сварки. Для автоматической сварки под флюсом используется электродная проволока сплошного сечения. Диаметр проволоки может быть в пределах 1-6мм. Сила сварочного тока находиться в приделах 150-2000А. Напряжение электрической дуги составляет 22-55В. Приблизительные режимы автоматической сварки под флюсом можно выбрать по таблице ниже: Таблица 8- Приблизительные режимы автоматической сварки Толщина металла , мм Зазор в стыке, мм Iсв, А Uд, В Vсв, м/ч 3 0-1,5 200-250 28-28 48-50 5 0-2 250-280 26-28 38-40 10 0-3 350-380 30-32 25 20 2-4 750-800 38-42 16 30 6-8 950-100 12 50 10-11 1200-1300 44 -48 10 2.6 Выбор оборудования Сварку будем производить при помощи автоматизированного стана TWH6015. Возможности стана - производить двутавровые балки высотой до 1500 мм c производительностью, до 80 пог. метров в смену. Стан оснащён современной системой рециркуляции флюса, позволяющей уменьшить его расход. Двутавровая балка собирается в автоматическом режиме. Во время производства, можно регулировать скорость движения балки при помощи программного логического контроллера, тем самым контролировать качество сварного шва. Метод «тандем» - двухпроволочные сварочные головки улучшает качества шва, увеличивает скорость подачи при тех же толщинах. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 25 Прежде чем произвести готовые двутавровые балки на автоматизированном стане TWH6015, изготовление балки проходит по следующим операциям. Сборка сварной балки, сварка балки "T" образного профиля, правка “грибовидности”. Тавр при помощи крана кантуется на 180° и возвращается на входной рольганг стана. Сборка, сварка, правка сварной двутавровой балки. Подготовленные заготовки для двутавровой балки (полосы) укладываются с помощью крана на входной конвейер стана для сборки балки, фиксируются и позиционируются с помощью трёх комплектов зажимов сборочного стана. Затем сборочный стан, в соответствии с исходными параметрами стенки и полок, производит центрирование и гидравлическое обжатие заготовок. Для сборки балки необходимо использовать только прямые листы. Минимум операций достигается за счёт того, что стан одновременно производит сборку, сварку, и правку “геометрии” балки. Конструкция: 1. Основная станина; 2. Пульт управления станом; 3. Механизм предварительной сборки; 4. Входной рольганг; 5. Выходной рольганг; 6. Гидравлический упор; 7. Маслостанция c системой маслопровода; 8. Механизм правки полок; 9. Програмно-логический контролер Mitsubishi; 10. Два сварочных источника питания LINCOLN Electric DC-1000; 11. Две двухпроволочные сварочные головки NA-3S; 12. Два комплекта систем рециркуляции и очистки флюса; 13. Частотный преобразователь Mitsubishi. Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 27 Таблица 9 – параметры сварочного стана Параметры Значение Длина балки, мм 4000 - 15000 Ширина полки, мм 200 - 800 Толщина полки, мм 6 - 40 Толщина стенки, мм 6-30 Высота двутавровой балки, мм 200-1500 Сварочное оборудование Два сварочных источника питания LINCOLN Electric DC-1000; 2двухпроволочные сварочные головки NA-3 N, сварка методом «тандем» Скорость сварки, мм/мин 200-1000 Диаметр сварочной проволоки, мм 1.6;2;3 Угол регулировки сварочной головки, град. 45±12.5° Максимальная потребляемая мощность сварочного оборудования, кВт 2 x 50 Общая мощность, кВт 20 (без учета сварочных источников питания) Габаритные размеры станка (Д×Ш×В), мм 26000×3900×4360 Вес, кг 17500 3 Организационный раздел 3.1 Установление вероятности появления дефектов в сварных швах. Мероприятия по устранению дефектов. Мероприятия по обеспечению качества продукции Виды и объемы контроля, применяемые при изготовлении сварных балок, должны гарантировать выявление недопустимых дефектов изделий, их высокое качество и надежность в эксплуатации. Обязательным является осуществление предварительного (т.е. входного), операционного и приемочного контроля. Объем контроля должен определяться чертежами или нормативными документами на каждый вид изделия (деталь, узел). Предварительным контролем должно быть определено: Соблюдение требований Правил в технической документации и рабочих чертежей. Соответствие квалифицированного персонала (сварщиков, дефектоскопистов, мастеров). Исправность и комплектность оборудования, наличие паспортов. Необходимо вести журнал учета соответствия оборудования, в котором следует фиксировать ремонт и проверки оборудования. Входным контролем согласно ГОСТ 24297-87 должно быть установлено: Входной контроль основных материалов (металла и конструктивных элементов) осуществляют специалисты предприятия в соответствии с требованиями СТП 1399145-06-05ПИ. Результаты входного контроля должны заполняться в журнале входного контроля. Присутствие заводской маркировки на изделиях или упаковочных листах, ярлыках, бирках, а также соответствие данных маркировок сертификатным данным и требованиям нормативных документов или рабочих чертежей на изготавливаемые изделия и наличия паспорта (сертификата) удостоверяющего его качество. Осмотр металла и конструктивных элементов для выявления поверхностных дефектов и повреждений. Операционный контроль проводится в соответствии с технологической документацией заказчика, где должен быть указан тип швов соединений и характеристика условий их эксплуатации, или другие Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 29 требования проектной документации. По согласованию с заказчиком может быть произведен 100% ультразвуковой контроль сварных швов.При систематическом выявлении в сварных соединениях недопустимых дефектов (уровень брака более 10 %) методами неразрушающего контроля объем контроля должен быть удвоен, а при дальнейшем выявлении недопустимых дефектов необходимо выполнить контроль всех соединений данного типа в объеме 100%. Сварные соединения, не удовлетворяющие требованиям к их качеству, должны быть исправлены в соответствии с разработанной технологией и повторно проконтролированы. Приемочным контролем должно быть определено: Контроль отклонения формы и линейных размеров сечения балок следует производить универсальными методами контроля и средствами измерений в соответствии с СП 53-101, ГОСТ 23118. Проверка размеров проводится на расстоянии не менее 500 мм от торца балки. Высота балки измеряется по оси Y-Y. Методы контроля качества швов сварных соединений и размеров их сечений должны выбираться по ГОСТ 23118. Проверка комплектности производится сличением подготовленной к отправке партии сварных балок с нарядом – заказом. Марка, химический состав и механические свойства материала балки должны быть удостоверены документом о качестве предприятия - поставщика листового проката. Для обеспечения безопасных условий эксплуатации различных объектов со сварными соединениями все швы необходимо подвергать регулярной проверке. Вне зависимости от их новизны или давнего срока эксплуатации металлические соединения проверяются различными методами дефектоскопии. Наиболее действенным методом является УЗД — ультразвуковая диагностика, которая превосходит по точности полученных результатов рентгенодефектоскопию, гамма- дефектоскопию, радио-дефектоскопию и др. Ультразвуковая волна при УЗД не воспринимается ухом человека, но она является основой для многих диагностических методов. Особенно они важны для тех отраслей, в которых основным является требование о недопустимости нанесения вреда исследуемому объекту в процессе диагностики (например, в диагностической медицине). Таким образом, ультразвуковой метод контроля сварных швов относиться к неразрушающим методам контроля качества и выявления места локализации тех или иных дефектов (ГОСТ 14782-86). Настоящий стандарт устанавливает методы ультразвукового контроля стыковых, угловых, нахлесточных и тавровых соединений, выполненных дуговой, электрошлаковой, газовой, газопрессовой, электронно-лучевой и стыковой сваркой оплавлением в сварных конструкциях из металлов и сплавов для выявления трещин, не проваров, пор, неметаллических и металлических включений. 3.2 Охрана труда, техника безопасности и экология Санитарно-гигиенические условия и обязательные мероприятия по технике безопасности регламентируются «Системой стандартов безопасности труда», «строительными нормами и правилами». Все лица, поступающие на работу, связанную со сваркой, должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры. Наибольшую опасность для здоровья сварщиков представляют соединения хрома, марганца, фтора, а также озон. Независимо от состава аэрозолей их суммарная концентрация в зоне дыхания сварщика не должна превышать 8,0 мг/м. Противопожарные мероприятия Сварочные цеха должны сооружаться из негорючих материалов. В местах сварки недопустимо скопление воспламеняющихся смазочных материалов, обтирочной ветоши. Для быстрой ликвидации очагов пожара Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 32 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ист 32 вблизи места сварки всегда должны быть бочка с водой и ведро, ящик с песком, лопата, а также ручной огнетушитель. Пожарные краны, рукава, стволы, огнетушители и другие средства тушения пожара необходимо содержать в исправности и хранить в определенных местах по согласованию с органами пожарного надзора. Пожар может возникнуть не сразу, поэтому при окончании работы необходимо внимательно проверить, не тлеет ли что- нибудь, не пахнет ли дымом. Электробезопасность Корпус сварочной аппаратуры и источников тока необходимо заземлять. Кроме того, обязательно должно быть заземлено свариваемое изделие. Перед присоединением сварочной установки следует произвести внешний осмотр, обратив внимание на состояние контактов и заземляющих проводников, наличие и исправность защитных средств. Производственный мусор делятся на категории и утилизируется своими способами. Список литературы 1. Б.Г. Маслов А.П. Выборнов: Производство сварных конструкций 2. Хей Д. Теория организации промышленности 3. ГОСТ 19903-74: Сталь листовая горячекатаная 4. Алешин Н.П., Чернышева Г. Г. Сварка. Резка. Контроль справочник в 2-х томах 5. Овчинников В. В., Контроль качества сварных конструкций 6. ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые 7. ГОСТ 2246-70 сварочная проволока 8. ГОСТ 24297-87. Входной контроль продукции 9. ГОСТ 23118-2012 Конструкции стальные строительные 10. Сборка и сварка сварной двутавровой балки: http://сварка- балки.рф/index.php/novosti/item/14-o-svarnoj-dvutavrovoj-balke-i-ee- proizvodstve 11. http://metallicheckiy-portal.ru/articles/prokat/fason/_balka_dvutavrovaa_- _proizvodstvo_i_primenenie 12. http://5fan.ru/wievjob.php?id=64058 13. http://hssco.ru/napryazheniya-i-deformacii-ot-prodolnoj-usadki-v-svarnyx- dvutavrax/ 14. http://referatwork.ru/refs/source/ref-100913.html Изм. Лист № докум. Подпись Дат а ист 33 |