Курсовая. Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования национальный исследовательский томский политехнический университет
 Скачать 0.94 Mb.
|
Выбор основного оборудованияВыбранные параметры режима сварки для данного сварного изделия позволяют сформулировать требования к сварочному оборудованию. Для рационального выбора оборудования основными критериями должны являться следующие принципы: Техническая характеристика оборудования должна отвечать всем требованиям принятой технологии. Обеспечение относительной простоты обслуживания и эксплуатационной надежности. Наибольший КПД при наименьшем потреблении электроэнергии при эксплуатации. Наименьшие масса и габариты оборудования. Минимальный срок окупаемости. Исходя из эксплуатационных, технологических и экономических требований было выбрано следующее оборудование: Сварочный аппарат должен обеспечивать сварочный ток до 250 А, диаметр проволоки 0,8-1,0 мм, скорость подачи электродной проволоки до 90 м/ч. Исходя из данных требований выбираем блок ESAB ARISTO MIG U4000I совместно с блоком подачи проволоки ARISTO Feed 3004 [22]. Блок Mig U4000i представляет собой источник питания на 400 ампер для сварки MIG/MAG/MMA и TIG с высокочастотным поджигом дуги. Используется для электродуговой сварки в среде защитного газа обычной сварочной проволокой (MIG), либо без газа с использованием проволоки с флюсом (MAG), либо вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), но может быть также применяться для сварки покрытым электродом (MMA). Источник питания предназначен для использования с блоками подачи проволоки Feed3004или Feed4804. Источник питания предназначен для использования с блоками подачи проволоки Feed 3004 или Feed 4804. Преимущества. Превосходные сварочные свойства – высокая практичность и высокое качество благодаря TrueArcVoltage™. Инвертеры, основанные на технологии IGBT– высокая производительность и надежность. Корпус изготовлен из гальванизированной стали – прочный и долговечный. Профессиональная ручная дуговая сварка ММАс использованием функции ArcPlus™ II. Автоматический режим ожидания для экономии энергии. ELP–ESABLogicPump, автоматически запускает водяной насос. Класс защиты IP 23 – для работы вне помещений. Может управляться дистанционно, цифровой дисплей Возможность подключения горелки Push-Pullдлиной 6 или 10 м. Технические характеристики блока ESABARISTOMIGU4000I приведены в таблице 3.7. Таблица 3.7 – Технические характеристики блока ESABARISTOMIGU4000I [22]
Продолжение таблицы 3.7
Блок ESABARISTOMIGU4000Iпоказан на рисунке 3.2.  Рисунок 3.2 – Блок ESABARISTOMIGU4000I Блоки подачи проволоки Feed 3004 с панелями управления U6, МА23 или МА24 предназначены для дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертного газа (MIG) / дуговой сварки плавящимся электродом (MAG) с источниками сварочного тока CAN на 400 А, 500 А и 600 А [23]. Блоки подачи проволоки содержат четырехроликовые механизмы подачи проволоки, а также электронную схему управления. Их можно использовать совместно с приспособлением для проволоки ESAB MarathonPac™ или с катушкой для проволоки (стандартный диаметр 300 мм, с принадлежностью Ш 440 мм). Блок подачи проволоки можно установить либо на тележке для блока питания, подвешенной над рабочим местом, на противовесе, либо на полу с использованием комплекта колес или без колес. Преимущества. Рабочий цикл. Рабочий цикл представляет собой долю (в %) десятиминутного интервала, в течение которой можно производить сварку при определенной нагрузке без перегрузки. Рабочий цикл указан для температуры 40 С°. Класс кожуха. Нормы IP указывают класс кожуха, т.е. степень защиты от проникновения твердых объектов и воды. Оборудование с маркировкой IP 23 предназначено для наружной и внутренней установки [23]. Технические характеристики блока подачи проволоки ARISTOFeed3004 \приведены в таблице 3.8. Таблица 3.8 – Технические характеристики блока подачи проволоки ARISTO Feed 3004 [23]
Блок подачи проволоки ARISTOFeed3004показан на рисунке 3.3.  Рисунок 3.3 – Блок подачи проволоки ARISTOFeed3004 Для автоматической сварки прямых и кольцевых швов обечаек применим портальную систему для сварки эллиптических ѐмкостей, ROWES. Данная установка предназначена для сварки снаружи продольных и кольцевых швов тел вращения, таких как цистерны (включая круглые, прямоугольные, эллипсовидные, чемоданного типа), а также изделий с переменным диаметром, таких как бетономешалки. При сварке кольцевых швов некруглых цистерн, а также продольных швов бетономешалок. Сварочный портал автоматически устанавливает высоту сварочной горелки над свариваемой поверхностью. Собранная цистерна фиксируется с двух сторон на вращателях. Оператор с помощью пульта управления позиционирует портал на месте начала сварки. После этого оператор позиционирует сварочную головку по вертикали и в поперечном направлении. На блоке управления устанавливается скорость перемещения портала и сварочные параметры и начинается процесс сварки. Позиционирование сварочной горелки по вертикали происходит в автоматическом режиме при помощи специальной системы слежения [24]. Технические характеристики портальной установки ROWES представлены в таблице 3.9. Таблица 3.9 – Технические характеристики портальной установки ROWES[24]
Портальная установка ROWESпоказана на рисунке 3.4.  Рисунок 3.4 – Портальная установка ROWES Выбор оснасткиСборочно-сварочной оснасткой называют совокупность приспособлений и специального инструмента для выполнения слесарных, сборочных, монтажных и других видов работ. Применение сварочных приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость работ; повысить производительность труда; сократить длительность производственного цикла; улучшить условия труда; повысить качество продукции; расширить технологические возможности сварочного оборудования; способствует повышению комплексной механизации и автоматизации производства и монтажа сварных изделий [25]. В данной работе для перемещения деталей и узлов по сборочно- сварочному участку используем подвесной кран-балку грузоподъемностью до 2 тонн, в связи с тем, что проектируемое изделие имеет большую массу, а также мостовой кран грузоподъемностью до 5 тонн. В разрабатываемом технологическом процессе для кантовки применяется вращатель, являющийся частью портальной установки ROWES и для фиксации элементов обечайки в портальной установке предлагаются 2 приспособление сборочное ФЮРА.000001.086.00.000 СБ. Спецификация приспособления сборочного приведено в приложении Б. Приспособление состоит из рамы поз. 1, прижимов поз. 2 (6 шт.) и рычагов поз. 3 (6 шт.), габариты 250х1536х1980 мм. Приспособление прижимами фиксирует края полуобечаек, всего для сварки одной обечайки применяется два приспособления. 1 3 4 Сварка элементов обечайки показана на рисунке 3.5.  Рисунок 3.5 – Сварка элементов обечайки: 1 – портал; 2 – вращатель; 3 – обечайка; 4 – приспособление сборочное Составление схемы общей сборки. Определение рациональной схемы разделения конструкции на сборочные единицыВесь технологический процесс представляет собой последовательность взаимосвязанных операций. Основное требование к технологии любой совокупности операций, выполняемых на отдельном рабочем месте, заключается в рациональной их последовательности с использованием необходимых приспособлений и оснастки.    При этом должны быть достигнуты соответствующие требования чертежа, точность сборки, возможная наименьшая продолжительность сборки и сварки соединяемых деталей, максимальное облегчение условий труда, обеспечение безопасности работ. Выполнение применением соответствующих рациональных этих требований достигается сборочных приспособлений, подъемно-транспортных устройств, механизации сборочных процессов [26]. На рисунке автоцистерны. 3.6 показана технологическая схема изготовления корпуса 020-025 030-035 020-025 010-015 050-055 060-065070-075 080-085 090-095 110-115 Корпус 040-045 100-105 030-035 Рисунок 3.6 – Технологическая схема изготовления корпуса автоцистерны 54  Выбор методов контроля, регламент, оборудованиеВыбор метода контроля определяется конструктивными особенностями изделия, физическими свойствами контролируемого материала, техническими требованиями к изготовлению сосуда [27]. По ГОСТ Р 50599-93 элементы сосуда следует подвергать визуальному и измерительному контролю, ультразвуковому методу контроля, а также испытаниям на герметичность. Согласно техническим требованиям сборочного чертежа, перекрываемые участки сварных швов должны быть проверены на герметичность смачиванием керосином до приварки перекрывающих деталей. Продольные сварные соединения в обечайках должны быть подвергнуты ультразвуковому, визуальному и измерительному контролю в объеме 100% длины контролируемых швов. Визуальный и измерительный контроль сварных соединенийВизуальный и измерительный контроль сварных швов необходимо проводить после очистки швов и прилегающих к ним поверхностей основного металла от шлака, брызг и других загрязнений. Обязательному визуальному и измерительному контролю подлежат все сварные швы в соответствии с ГОСТ 3242-79 для выявления дефектов, выходящих на поверхность шва и не допустимых в соответствии с требованиями настоящего стандарта. Визуальный и измерительный контроль следует проводить в доступных местах с двух сторон по всей протяженности шва [27]. Визуальный и измерительный контроль сварных соединений (сокращенно ВИК) – это метод контроля качества, выполняемый с помощью визуального осмотра либо с применением простейших измерительных инструментов. С помощью визуального осмотра выявляются крупные дефекты, а с помощью инструментов выявляются мелкие дефекты, сразу незаметные глазу. Сначала выполняется визуальный контроль. Контролер внимательно осматривает шов на наличие поверхностных деффектов. Когда осмотр закончен, проверяется характер, размер дефекта и процент его отклонения от нормы. Далее проводят измерительный контроль сварных швов, измеряя его геометрические параметры, ширину, высоту, катет. Используют штангенциркуль, линейку, различные шаблоны. Для проведения ВИК используем комплект ВИК "Энергетик" [28]. Ультразвуковой контроль сварных соединенийДля выявления внутренних дефектов сварных соединений цистерны следует применять – ультразвуковой контроль. Ультразвуковую дефектоскопию сварных соединений следует проводить в соответствие ГОСТ 14782. Для проведения УЗК используем ультразвуковой дефектоскоп А1212 MАСТЕР. Описание: устройство, предназначенное для измерения толщины изделий, контроля качества сварных швов, поиска мест коррозии, внутренних расслоений, трещин и других дефектов в пластмассах, металлах и иных однородных материалах. Оборудование также используется для определения координат и оценки параметров таких дефектов. Технические характеристики дефектоскопа А1212 MАСТЕР представлены в таблице 3.10 Таблица 3.10 – Технические характеристики дефектоскопа А1212 MАСТЕР [29]
Испытания на прочность и герметичностьГидравлическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления. Для гидравлического испытания сосуда следует использовать воду. Гидравлические испытания сосудов, транспортируемых частями и собираемых на месте монтажа, допускается проводить после их изготовления на месте установки. Так же испытание сосудов следует проводить с крепежом и прокладками, предусмотренными в технической документации. [27]. Испытание сосудов, работающих без давления (под налив), проводят смачиванием сварных швов керосином или наливом воды до верхней кромки сосуда. Время выдержки сосуда при испытании наливом воды должно быть не менее 4 ч. [27]. Капиллярная дефектоскопияКапиллярная дефектоскопия выполняется согласно ГОСТ 3242-79 смачиванием керосином до 7 10-3 мм3 МПа/с. Требуется тщательная очистка контролируемой поверхности, чувствительность метода снижается при контроле больших толщин и при контроле сварных соединений, расположенных во всех пространственных положениях, отличных от нижнего. При контроле смачиванием керосином - высокая пожароопасность. Обнаружение мест течей в сварных соединениях открытых и закрытых конструкций: смачиванием керосином сварные соединения конструкций, рабочим веществом которых является жидкость. Контролируемая толщина не ограничивается [30]. Разработка технической документацииТехнологический процесс сборки и сварки корпуса автоцистерны начинается с комплектования деталей, входящих в сборочную единицу, согласно спецификации. Сначала производим сварку сварочных узлов (Операция 010.): Св. узел 1. Сборка, прихватка и сварка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту устанавливается днище поз. 23, лист подкладной поз. 31, серьга поз. 30. Св. узел 2. Сборка, прихватка и сварка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту устанавливается днище поз. 24, лист подкладной поз. 31, серьга поз. 30, лист подкладной поз. 32, кожух поз. 8. Далее производится сварка Св. узлов 1 и 2 (Операция 015). Затем производим сварку сварочных узлов (Операция 020.): Св. узел 3. Сборка и прихватка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту устанавливается элемент обечайки поз. 19 (2 шт.), уголок поз. 18 (2 шт.). Св. узел 4. Сборка и прихватка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту устанавливается элемент обечайки поз. 19 (2 шт.), уголок поз. 17 (2 шт.). Далее производится сварка Св. узлов 3 и 4 (Операция 025) на портальной системе ROWES. Для фиксации сб. ед. используются струбцины. Потом производим сварку сварочных узлов (Операция 030.): Св. узел 5. Сборка, прихватка и сварка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту устанавливается трубопровод поз. 3, патрубок поз. 14, серьга поз. 28, патрубок поз. 21. Св. узел 6. Сборка, прихватка и сварка производится на слесарно-сборочной плите. На плиту фланец поз. 16, патрубок поз. 29. Далее производится сварка Св. узлов 4 и 6 (Операция 035). После этого на слесарно-сборочной плите собираются сварочный узел 2 и сварочный узел 3, детали: кронштейны поз.4 (2шт.), поз. 5 (2 шт.) и поз. 15, люк поз. 39. Выполняется прихватка деталей (Операция 040). Сборочная единица перемещается на портальную систему ROWES и выполняется сварка (Операция 045). Затем устанавливается трубопровод поз. 2, вкладыш поз. 33, хомут поз. 27, кронштейн поз. 7, болты поз. 36 (2 шт.), гайки поз. 37 (2 шт.) и шайбы поз. 38 (2 шт.), фланец поз. 13, скобы поз. 22 и поз. 26. Выполняется прихватка и сварка (Операции 050-055). Потом устанавливается сварочный узел 4, патрубок поз. 34, выполняется прихватка и сварка (Операции 060-065). После этого на слесарно-сборочной плите в сварочный узел 3 вставляется перегородка поз. 1, устанавливается сварочный узел 5. Выполняется прихватка деталей и сборочная единица перемещается на портальную систему ROWES (Операция 070). На портальной системе ROWESвыполняется сварка (Операция 075). Затем устанавливаются кронштейны поз.4 (2шт.), поз. 5 (2 шт.), выполняется прихватка и сварка. Сб. ед. перемещается на слесаро-сборочную плиту (Операция 080-085). Далее устанавливается сварочный узел 1, патрубок поз. 35 и штуцеры поз. 25 (2 шт.), выполняется прихватка. Сб. ед. перемещается на портальную систему ROWES (Операция 090). После выполняется сварка (Операция 095). Дальше устанавливается отстойник поз. 6, направляющие поз. 10 (6 шт.), поз. 11 (6 шт.) и поз. 20 (3 шт.), выполняется прихватка и сварка (Операции 100-105). После устанавливаются направляющие поз. 9 (3 шт.), выполняется прихватка и сварка (Операции 110-115). Производится зачистка сварных швов от брызг сварки. Проводится контроль сварных швов и контроль на герметичность (Операции 120-125). Подробно последовательность изготовления корпуса автоцистерны приведена в технологическом процессе (Приложение В). Техническое нормирование операцийЦель технического нормирования – установление для конкретных организационно-технических условий затрат времени необходимого для выполнения заданной работы. Техническое нормирование имеет большое значение, так как является основой всех расчетов при организации и планировании производства. Норма штучного времени для всех видов дуговой сварки [31]: где, ТН.Ш-К ТШ =ТН.Ш-К L+tВ.И. – неполное штучно-калькуляционное время; (3.2) L– длина сварного шва по чертежу; tВ.И – вспомогательное время, зависящее от изделия и типа оборудования. Неполное штучно-калькуляционное время на 1 метр шва [31]: ТН.Ш-К (ТО +tВ.Ш )(1+ аобс. +аотл. +ап-з ), 100 (3.3) где, ТО tВ.Ш – основное время сварки; – вспомогательное время, зависящее от длины сварного шва; аобс.,аот.л0, ап-з – соответственно время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, подготовительно - заключительную работу, % к оперативному времен. Для аргоно-дуговой сваркой неплавящимся электродом сумма коэффициентов составляет 27%, [31]. Основное время для механизированной сварки в защитном газе определяется по формуле [31]: I Т F1 60 Fn 60 n. (3.4) О I 1 n где F–площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, мм2, I– сила сварочного тока, А; - плотность наплавленного металла, г/см3; н= коэффициент наплавки, г/(А·ч) [31]: S   Для примера рассчитаем норму времени сборки в операции 060, время на прихватку и аргонодуговую сварку неплавящимся электродом на выполнение швов №4 Т1- 3 (рисунок 3.7) в операции 065. K S Рисунок 3.7 – Соединение Т1- 3 по ГОСТ 14771 – 76: S– толщина листа, К–катет Исходные данные: марка стали 12Х18Н10Т; марка электродной проволоки Св-07Х18Н9ТЮ ГОСТ 2246 – 70; сварной шов тавровый №4 по ГОСТ 14771-76 – Т1-  3 без разделки; сварной шов по ГОСТ 14771-76 – Н2 - 2;длина швов 430 и 210 мм; положение швов нижнее; площадь поперечного сечения наплавленного металла швов F1=6,3 мм2 и F2=3,1 мм2; коэффициент наплавки для сварочной проволоки Св-07Х18Н9ТЮ аргоно-дуговой сваркой неплавящимся электродом составляет н=15 г/(А·ч). Количество проходов – n1 = 1 шт. Определим время на операцию 060 Масса сварного узла 4 m1=4,855 кг; установка изделия вручную на приспособление t1= 0,47 мин.; масса детали позиции 34 m2=7,78 кг; установка изделия вручную на приспособление t2= 0,56 мин. tв.и = 0,47+0,56= 1,03 мин. Определим время на операцию 065 Найдем время на прихватку: 0,15·12=1,8 мин., 0,15-время на выполнение одной прихватки 12-количество прихваток Время на клеймение составляет 2,1 мин.; масса сборочной единицы m1=321 кг; перемещение сборочной единицы кран-балкой t1= 2 мин.; tв.и =1,8+2,1+2=5,9 мин., 1,8-время на установку Найдем время на основное время сварки для шва №4, количество проходов n=1 шт [31]: |