дипломный проект. ДП Кронштейн. Курсовой проект по дисциплине Производство сварных конструкций
 Скачать 1.74 Mb.
|
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ Государственное бюджетное образовательное учреждение Среднего профессионального образования Пермский политехнический колледж им. Н.Г. Славянова Курсовой проект по дисциплине «Производство сварных конструкций» Разработка технологического процесса сборки и сварки изделия "Кронштейн" Студент Вахрушев А.А. Пермь 2013 Содержание Введение 1. Описание конструкции 2. Анализ технологичности 3. Технологические условия на изготовление конструкции 4. Описание материала конструкции 5. Выбор и обоснование способа сварки 6. Выбор сварочных материалов 7. Расчет выбор режимов сварки 8. Выбор основного сварочного оборудования 9. Выбор механического оборудования и сборочно-сварочных приспособлений 10. Выбор метода контроля 11. Расчет количества наплавленного металла и определение расхода сварочных материалов 12. Нормирование сборочно-сварочных операций 13. Мероприятия по охране труда и техника безопасности Список литературы Введение Изготовление конструкций различного назначения с помощью сварки получает все большее распространение во всех промышленно развитых странах. Экономичность изготовления сварных конструкций является основополагающим фактором, обеспечивающим их приоритетное применение по сравнению с литыми, коваными и штампованными конструкциями. Так, например, за последние 50 лет доля сварных заготовок при изготовлении металлоконструкций для металлообрабатывающего производства в России возросла с 25 до 50% при этом объем выпуска сварных металлоконструкций для машиностроения за тот же период возрос с 3 до 25 млн. т. Машиностроение является отраслью с высокоразвитым сварочным производством. Технологический процесс изготовления сварных конструкций включает в себя последовательное выполнение заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, отделочных и других операций. Преобладающими способами сварки является электродуговая и электрошлаковая. конструкция сварка металл В условиях широкого применения компьютерных средств проектирования и моделирования технологических процессов роль конструктора и технолога существенно возрастает. Вопросы проектирования и изготовления должны противопоставляться друг другу. При разработке технологических процессов изготовления сварных конструкций следует стремиться к максимальной замене ручного труда путем комплексной механизации и автоматизации, как отдельных операций, так и процесса в целом. Технология выполнения сборочно-сварочных операций включает в себя десятки самостоятельных операций: установку и базирование заготовок, сборку, сварку, кантовку, транспортировку, зачистку швов и зон сварки, правку, контроль, маркировку, окраску и т.п. Разработка технологии предусматривает выбор схем базирования, последовательности сборки, технологической оснастки, элементов приспособлений, вспомогательного инструмента и материалов. Целью курсового проекта является разработать технологию изготовления и спроектировать участок сборки и сварки. 1. Описание конструкции Кронштейн, является узлом сборки для установки глубинного насоса. Работает в условиях динамических и вибрационных нагрузок. Данная конструкция состоит из: Ребро(10ХСНД) – 2 шт. Пластина(10ХСНД) – 1 шт. Пластина (Ст 3) 1 шт.  Рисунок 1 2. Анализ технологичности Технологичность конструкции - это совокупность свойств, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами труда и материалов методами прогрессивной технологии в соответствии с требованиями к качеству Данная конструкция изготовленная из низкоуглеродистой стали Ст3 ГОСТ 19282-73 которая сваривается без ограничений и низколегированной стали 10ХСНД ГОСТ 19282-73 которая сваривается без ограничений. Сварка производится полуавтоматом который обеспечивает высокую производительность труда. Сварочные материалы обеспечивают хорошую защиту сварного шва от атмосферного воздуха. Применяют сварочную проволоку Св08Г2С ГОСТ 2246-70, а в качестве защитного газа применяют двуокись углерода  ГОСТ 8050-85.Сварка производиться в нижнем положении, все швы легко доступны для сварки. Конструкция имеет массу 52 кг. Применяем транспортные и грузоподъёмные механизмы. 3. Технические условия на изготовление конструкции 1.3 Общие требования. 1.3.1.1. Изготовление сварных швов должно производиться по утверждённой технической документации. 1.3.1.2. Сборочно-сварочное оборудование должно быть укомплектовано контрольно измерительными приборами. 1.3.1.3 Оборудование должно быть аттестовано и иметь паспорт. 1.3.1.4 Сборка и сварка должна производиться в отапливаемом помещении, температура не ниже +5, без сквозняков. 1.3.1.5 К сварке допускается сварщики не ниже III разряда и прошедших аттестацию. 1.3.2 Требования к материалам 1.3.2.1 Свариваемый материал должен удовлетворять требованиям стандартов на эти материалы. Качество применяемых материалов должно быть подтверждено сертификатами 1.3.2.2 Сварочная проволока применяемая при сварке должна соответствовать: по химическому составу, размеру. Соответствию поверхности и маркировке ГОСТ 2246-70. 4. Описание материала конструкции В конструкции используются две марки стали: Ст3сп и 10ХСНД. Сталь Ст3 – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества для сварных конструкций общего назначения. Таблица №1 – Химический состав стали Ст3сп по ГОСТ 4543-74 в процентах
Таблица №2 – Механические свойства стали по ГОСТ 16523-70
Сталь 3сп сваривается без ограничений т.к. углерода 0,14%. Для толщин более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Сталь 10ХСНД- сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Таблица №3 – Химический состав стали 10ХСНД по ГОСТ 19281-89 в процентах
Таблица №4 – Механические свойства стали 10ХСНД по ГОСТ 16523-70
Свариваемость стали 10ХСНД без ограничений - сварка производится без подогрева и последующей тормообработки. 5. Выбор и обоснование способа сварки Способ сварки выбирается в зависимости от свойств материала и от формы сварных швов. Для данной марки материала можно выбрать следующие виды сварки: Ручная дуговая сварка (РДС) не производительна, требует большой затраты времени. Сварка в среде аргона дорогостоящая по сравнению с  и применяется в основном при малых толщинах. Поэтому выбираем полуавтоматическую сварку плавящимся электродом в среде углекислого газа . Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом осуществляется в среде защитных газов. Защитный газ- двуокись углерода . Применяем сварку полуавтоматом, так как этот способ производительный и дешёвый. Швы короткие, неправильной формы и при данном методе сокращается время выполнения сварных швов. А так же, полуавтоматическая сварка в защитных газах образует более качественные сварные швы чем при РДС. Но при этом у данного способа сварки есть особенность: должна применяться электродная проволока с повышенным содержанием элементов раскислителей, марганца и кремния, компенсирующие их выгорание в свариваемом металле. Недостаток этого способа - большое разбрызгивание Данные сварные швы выполняются по ГОСТу 14771 – 76.6. Выбор сварочных материалов Сварная проволока берется Св08Г2С согласно ГОСТу 2246 – 70. Во избежание окисления металла кислородом, входящим в состав двуокиси углерода ,сварочная проволока должна иметь элементы, имеющие большое сродство к кислороду, чем железо. Такими элементами являются кремний (Si) и марганец (Mn).Таблица №5 – Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246 – 70, в процентах
Защитный газ – двуокись углерода (СО2). Предназначенный для защиты сварочной ванны от окисления и порообразования. Должен соответствовать ГОСТу 8050 – 85. При использовании (СО2) устраняется пористость пористость в сварных швах, повышается стабильность горения дуги и улучшается формирование шва. Транспортировка, хранение и использование осуществляется в баллонах чёрного цвета с жёлтой надписью. 7. Расчёт и выбор режимов сварки 1) Устанавливаем требуемую глубину провара. Шов У9-односторонний, глубина провара 16 мм, глубина проплавления 1 прохода 5 мм. Отсюда следует что Н=5 2) выбор силы тока.  3) Определяем напряжение на дуге.  8. Выбор сварочного оборудования Полуавтомат Ф-1197 п. Предназначен для сварки стальной проволокой в среде углекислого газа. Комплектуют подающим устройством на тележке, сварочной горелкой и шкафом управления. Номинальный ток 500А Продолжительность работы (ПВ %) 60% Пределы регулировки тока 100-500А Пределы регулировки напряжения 18-30В  проволоки 1,2-2,0 ммСкорость подачи проволоки 90-900 Масса подающего устройства 35 кг Тип охлаждения горелки – водное Расход охлаждающей воды 100 Расход защитного газа 1200 Масса 35 кг Сварочный выпрямитель ВДГ – 401 Предназначен для ручной дуговой сварки, механизированной сварки под флюсом и в среде защитных газов. Состоит из трёхфазного понижающего трансформатора, с жёсткой внешней характеристикой. Технические характеристики: Напряжение питания 3х380 В Номинальный сварочный ток 400А (60%) Сварочный ток при ПВ 100%=320А Пределы регулирования сварочного тока 80-500А Количество ступеней регулировки 3 Напряжение холостого хода 67В Потребляемая мощность 29 кв  аМасса 180 кг Габаритные размеры 595х720х630 Горелка ГДПГ – 502 Используется в полуавтомате ПДГ-308, служит для подачи проволоки. Разработана на основе полого электросварочного кабеля КПЭС который содержит в резиновой оболочке спираль, оплетенную медными токоподводящими вилками и тремя проводами управления. Технические характеристики: Номинальный сварочный ток 500А Сечение токопроводящей жилы 50  Внутренний спирали кабеля 6 ммСменной спирали 3 мм электродной проволоки 1,4; 1,6; 2,0 ммДлинна кабеля 3 м 9. Выбор механического оборудования и сварочных приспособлений Данная конструкция собирается на прихватки в приспособлении. Приспособление состоит из основания (рамы) упоров и прижимов. Которая обеспечивает надёжное жёсткое и точное закрепление деталей входящих в сборку. Приспособление позволяет быструю установку, и съём деталей, допустимость для прихваток. Вращатель сварочный универсальный модель М 11020. Предназначен для установки изделий в положение удобное для сварки и вращения их со сварочной скоростью при автоматической дуговой электросварке круговых швов под слоем флюса, с вреде защитных газов, а так же при наплавочных работах. Вращатель может быть использован для поворота изделия на маршевой скорости и установки из в положение удобное для сварки полуавтоматической и ручной дуговой электросварки. Состоит из следующих основных узлов: 1. станины 2. поворотного стола 3. приводов вращения и наклона планшайбы и блока управления. Станина вращателя сварная. На столе размещены привод вращения токоприёмники, шпиндельный узел с планшайбой. Вращение планшайбы осуществляется от электродвигателя постоянного тока через червячно-цилиндрический редуктор. Сбоку на станине смонтирован ручной привод наклона стола. Конструкция шпинделя предусматривает возможность подвода сжатого воздуха для крепления свариваемого изделия на планшайбе с Т-образными пазами, или в приспособлении. Основные технические данные: Наибольший крутящий момент на оси вращения 69 Н мНаибольшая грузоподъёмность 100 кг Наибольший момент центра тяжести изделия относительно опорной плоскости планшайбы 100 Н мДиаметр свариваемых круговых швов 125 - 630 мм Частота вращения шпинделя 0,1 – 5,0  Регулировка частоты вращения шпинделя – плавная бесступенчатая. Угол наклона планшайбы 135 град Угол поворота планшайбы  градСварочный ток при ПВ 100% 500А Род тока питающей сети – переменный трёхфазный. Частота 50 Гц Напряжение 380/220 В Мощность электродвигателя 0,18 кВт Габариты 700х882х630 мм Масса без блока управления 152 кг Масса блока управления 14 кг Колонна для сварочного полуавтомата модель Т13021. Предназначена для вертикального и горизонтального перемещения сварочного полуавтомата типа ПДГ – 508УЗ и бухты электродной проволоки при дуговой полуавтоматической сварке. Колонна содержит вертикальную стойку по которой возможно перемещение от винтового электромеханического привода подъёма. На стойке установлена коретка с шарнирно закреплённой двухплечевой стрелой. На переднем плече стрелы установлены наклоняемая площадка под подающим механизмом полуавтомата и вертушка для бухты электродной проволоки. Источник питания сварочным током (выпрямитель ВДГ 401) устанавливается отдельно. Использование колонный обеспечивает комфортность и расширяет зону обслуживания. Основные технические данные: Наибольший радиус зоны обслуживания 5000 мм Наибольший вылет стрелы 2800 мм Высота верхнего кольца подающего шланга: Наибольшая 2670 мм Наименьшая 1170 Наибольший угол наклона с площадки полуавтоматом 45 град Суммарный угол поворота стрелы 300 град Скорость подъёма стрелы 0,01 Род тока питающей сети – переменный трёхфазный. Частота 50 Гц Напряжение 380 В Мощность: Установленная привода подъёма 0,37 кВт Установленного подающего механизма 0,18 кВт Габариты 3060х530х2800 мм Масса 627 кг Разработчик - всесоюзный проектно-конструкторский институт сварочного производства. Изготовитель - экспериментальный завод ВИСП. 10. Выбор метода контроля Применяем визуально-измерительынй контроль и ультразвуковой контроль. Визуально-измерительынй контроль: проверяем качество подготовки кромок заготовки под сварку, выполнение швов в процессе сварки и готовые сварные швы. Внешний осмотр совмещается с измерением кромок подготовленных под сварку, с определением размеров готовых швов и выявлением наружных дефектов. Входной контроль: После заготовительных работ детали необходимо подвергнуть наружному осмотру, тоесть проверить внешний вид, качество поверхности. Наличие заусениц, трещин, зазубрин, и т.д. Контроль сборки: Во время сборки и прихватки необходимо проверить правильность расположения деталей относительно друг друга, положение деталей в сборочном приспособлении, перпендикулярность базовой поверхности к оси изделия, величину зазора, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин и других дефектов. Контроль сварки: При наблюдении за процессом сварки можно вовремя предотвратить появление дефектов в швах. Наблюдение ведётся за режимом сварки, за положением дуги относительно свариваемого стыка. Контроль готового изделия: Внешним осмотром, прежде всего, видны дефекты швов в виде пор, свищей, подрезов, трещин и непроваров. По внешнему виду сварные швы должны быть мелкочашуйчатыми и плотными по всей длине, не иметь пор и шлаковых включений, незавареных кратеров наплывов, прожогов, сужений и подрезов глубиной более 0,5 мм при толщине стали до 10 мм, и более 1 мм при толщине стали более 10 мм Все швы контролируются визуально на наличие дефектов. Сварные швы должны иметь плавный переход к основному металлу. Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нём деформированных участков. В процессе пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластины излучателя (пьезокристала) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластинкой (щупом), которая преобразовывает ультразвуковую волну в электрический сигнал. Эти колебания после их усиления подаются на экран, который свидетельствует о наличии дефекта. По характеру импульсов судят о происхождении дефектов и глубине их залегания. Можно проводить при одностороннем допуске к сварному шву без снятия усиления и предварительной обработки поверхности. Имеет высокую чувствительность позволяет измерять и определять местоположение дефекта. Большая проникающая способность позволяет контролировать детали большой толщины. 11. Расчет количества наплавленного металла и определение расхода сварочных материалов Для шва Т1. Количество наплавленного металла. Исходные данные: A – 1,17  ,  -7,8,      Для шва Т3. Количество наплавленного металла. Исходные данные: A – 5,35  Расход проволоки.   12 Нормирование сборочно-сварочных операций Таблица 6. Комплектовочная операция
Таблица 7. Слесарная операция
 Таблица 8. Сборочно-сварочная операция
 Таблица 9. Слесарная операция
 Таблица 10. Сварочная операция
 Таблица 11. Слесарная операция
 Таблица 12. Подготовительно заключительное время
  13. Мероприятия по охране труда и техника безопасности Все сварочные и другие огневые работы должны выполняться в соответствии с требованиями «Правил безопасности при работе с инструментом и приспособлениями». К электросварочным, газосварочным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальную подготовку и проверку теоретических знаний, практических навыков, знаний инструкции по технике безопасности и правил пожарной безопасности. При электросварочных работах сварщик должен пользоваться индивидуальными средствами защиты: Защитной каской из токонепроводящих материалов, служащей для защиты лица и глаз. Защитными очками с бесцветными стеклами для предохранения глаз от осколков и горячего шлака при зачистках сварных швов молотком или зубилом. Рукавицами, специальной одеждой из искростойких материалов низкой электропроводимостью, кожаными ботинками. Безопасность эксплуатации электросварочного оборудования обеспечивается применением защитных ограждений и их автоблокировки, заземлением электрооборудования и его элементов. Основные требования электробезопасности, предъявляемые к сварочному оборудованию: - токоведущие части сварочной цепи должны быть надежно изолированы. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0.5 Мом. - корпуса электросварочного оборудования, агрегатов, сварочные столы и плиты и т.п., должны быть за земленены. Однопостовые сварочные агрегаты, выпрямители со стороны питающей сети защищены предохранителями. Источники сварочного тока присоединяются к распределительным сетям не выше 500В. Санитарно-технические мероприятия - В данном проекте большинство операций можно механизировать и перевести с ручной сварки на полуавтоматическую, что улучшает условия труда работника, устанавливается гигиенический режим труда, так как сварщик находиться в несколько отдаленной зоне сварки – уменьшается вероятность ожогов от брызг металла, вдыхает меньшее количество сварочных газов. Сварщик не допускается к самостоятельной починки источника питания. Вентиляция, климатические условия работы. Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны на рабочих местах в производственных помещениях при расчете систем вентиляции и кондиционирования принимается равной предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны, установленной ГОСТ 12.1.005-88, А так же нормативными документами Госкомсанэпидемнадзора России. Использование вентиляции и фильтров позволяет снизить концентрацию вредных веществ в помещении. Эффективная очистка от загазованности сборочно-сварочного участков обеспечиваться местной и общеобменой вентиляцией. Местная вентиляция улавливает вредную пыль и газы непосредственно у мест их образования. В дополнение к местной вентиляции предусмотрена общеобменная вентиляция. В летний период используются приток воздуха, а в зимний период применяется подогрев приточного наружного воздуха, по СНиП 2.04.05-91. Необходимая температура воздуха обеспечиваться использованием теплоносителей, отопительных приборов, а так же размещением воздухораспределителей в пределах обслуживаемой или рабочей зоны. Средства защиты при дуговой сварке. Для защиты рабочих и служащих на участке от ультрафиолетового и инфракрасного излучений предусмотрен ряд мероприятий, чтобы снизить влияние излучения сварочной дуги на рабочих, находящихся в непосредственной близости, сварочные посты обнесены специальной кабинкой. Для защиты глаз, лица от воздействия ультрафиолетового и инфракрасного излучения дуги при электросварке, брызг и искр расплавленного металла каждый электросварщик обеспечен щитком НН-7 с защитным светофильтром ТС-3С (плотностью С4-С9), в котором блок светофильтров откидывается, что позволяет не откидывать весь щиток при работе. Блок светофильтров включает в себя покровное стекло, светофильтр и подложное стекло. Вспомогательные рабочие, работающим непосредственно со сварщиками, пользуются защитными очками со стеклами СС-14 со светофильтром П-1800. Для защиты открытых частей тела работающих от тепловых излучений, предохранения от горячих брызг и частиц металла применяется специальная одежда (брюки, куртки, комбинезоны, рукавицы) и специальная обувь. специальная одежда сварщикам для работ в помещении (костюм брезентовый и кожаные ботинки) выдаются на срок до 12 месяцев. Срок использования рукавиц электросварщиками установлен – 2 месяца. Противопожарная безопасность. Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие меры: - Запрещается пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина и других горючих жидкостей. - Нужно постоянно иметь противопожарные средства- огнетушители, ящики с песком, пожарные рукава и др.- и следить за их исправным состоянием, а также содержать в исправности пожарную сигнализацию. - После окончания сварочных работ нужно убедиться в отсутствии горячих или тлеющих предметов. Правила эксплуатации газовых баллонов: Запрещается хранить баллоны с кислородом в одном помещении с баллонами горючего газа. Пустые баллоны следует хранить отдельно от баллонов, наполненных газом. Баллоны необходимо перемещать на специально предназначенных тележках, обеспечивающих устойчивое положение баллонов. Запрещается переноска баллонов на руках или плечах. В рабочем положении при хранении баллоны должны находиться в вертикальном положении в гнездах специальных стоек. Баллон с утечкой газа не должен приниматься для работы или транспортирования. Запасные баллоны должны храниться в специальных пристройках. Запрещается подогревать баллоны для повышения давления по окончании работы вентили баллонов, задвижки газопровод должны быть закрыты. Список литературы Гитлевич А.Д., Л.А. Этингоф. Механизация и автоматизация сварочного производства. ГОСТ 14771 -76 «Дуговая сварка в среде защитных газах» ГОСТ 8050 – 85 «Двуокись углерода» Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. Общемашиностроительные укрепленные нормативы времени на дуговую сварку в среде защитных газов. Пешковский О.И., В.Б. Якубовский: Сборка металлической конструкции. Потапьевский Г. Сварка в защитных газах. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
