участок сварки. Размещено на ru
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
Свариваемость стали можно ориентировочно оценить по ее химическому составу (таблица 1). Процентное содержание углерода в этих сталях примерно одинаково. При этом обобщенное влияние химического состава на склонность к трещинообразованию устанавливается путем определения в стали эквивалентного углерода – Сэ, численное значение которого определяется по формуле: Сэ = С + Mn/20 + Ni/15 + Cr/10 Сэ = 0,12 + 1,5/20 + 0,3/15 + 0,3/10 =0,245% Стали, применяемые для изготовления деталей хребтовой балки, относятся к первой группе сталей по свариваемости, т.е. хорошо свариваются всеми видами сварки без ограничений. 1.3 Анализ технологичности конструкции В соответствии с ГОСТ 14.205 – 83 «Технологичность конструкции изделия. Основные определения» – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объёма выпуска и условий выполнения работ. В зависимости от области проявления различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность конструкции изделия. Технологичность конструкции в значительной степени зависит от масштаба выпуска и вида производства. Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее простое, быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств, т.е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства. Технологическая отработка конструкции в процессе их проектирования дает возможность не только своевременно решить вопросы повышения технологичности, она позволяет также заблаговременно определить те требования, которые новое изделие предъявляет к серийному производству. При объективной оценке технологичности конструкции, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится: правильность выбора видов сварки; оптимальность расчленения изделия на сварные узлы; целесообразность применяемого сварочного оборудования; обоснованность выбора сборочно-сварочных приспособлений и инструментов; обоснованность рассчитанных режимов сварки; соответствие марок электродов, флюсов и электродной проволоки; рациональность организации рабочих мест; правильность выбора методов контроля. Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее простое, быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств, т.е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства. При выполнении сварных конструкций перерасходу наплавленного металла способствуют отклонения от строгого соблюдения предписаний технической документации и инструкций в отношении точности и качества выполнения заготовительных, сборочных и сварочных работ. Несовершенство принятых в технологическом процессе методов и оборудования обработки, недостаточная точность заготовок, обслуживающая необходимость назначения излишних припусков и проведения ручных работ по подгонке элементов. Комплексное решение вопросов прочности, точности, технологичности и экономичности позволяет создавать наиболее рациональные сварные конструкции с наименьшими затратами материалов, времени и труда на их изготовление. 1.4 Разработка технологического процесса Анализ существующего технологического процесса В соответствии с конструкцией изделия технология изготовления хребтовой балки состоит из следующих операций: сверловка зетов; обрезка зетов; сборка-сварка упора переднего и упора с надпятником; установка заклёпок на упоры; клёпка упоров; сборка-сварка с зетами; автосварка наружного шва; полуавтоматическая сварка; сдача хребтовой балки. Упоры автосцепки в рамах грузовых вагонов, передающих продольные усилия на хребтовую балку, изготавливаются из стального литья и соединяются заклепками с хребтовой балкой. Передний упор предназначен для передачи растягивающего (тягового) усилия, задний упор – для передачи сжимающего (ударного) усилия. Упоры воспринимают своими опорными полками продольные усилия от элементов автосцепки и через привалочные плиты, приклепываемые к вертикальным стенкам профиля хребтовой балки, передают эти усилия на балку. Опорные полки подкреплены ребрами, соединяющими эти полки с привалочными плитами. Между ребрами размещены заклепки. Рассматриваемый узел по прочности и надежности не отвечает требованиям норм, учитывающим перспективные условия эксплуатации, в частности, повышение веса поездов до 10 тыс. тс и силы тяги локомотива по троганию с места до 150-160 тс. Эти требования обусловлены длительным (30-40 лет) сроком службы грузовых вагонов. Недостаточная прочность литья и заклепочного соединения была подтверждена результатами длительной эксплуатации четырехосных полувагонов на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа. У полувагонов последних лет постройки после эксплуатации в течение одного-двух лет было обнаружено массовое ослабление заклепок узлов упоров. Кроме того, у 45% полувагонов возникли трещины литья упоров по ребрам и по второму ряду заклепок. В предложенном варианте мы заменяем соединением заклепками на сварку в среде защитного газа. Кроме того, предлагаем заменить устаревшее оборудование – полуавтомат А-1197Г и выпрямитель ВС-632 на более современную инверторную установку PHOENIX 401 PROGRESSPULSforceArc заменить защитный газ СО2 на смесь газов. Для соединения полок балок зетового профиля применяется автоматическая сварка под слоем флюса - сварочный автомат А1416 и сварочный выпрямителя ВДУ-1601. Выбор способа сварки. Для приварки переднего и заднего упоров, ушек, пятников, фирменной доски, прихватки упоров к зетам выбираем механизированную сварку в смеси аргона с кислородом. Процесс сварки в смеси Аг+02 отличается стабильностью горения дуги; хорошим внешним видом сварных соединений (гладкий мелкочешуйчатый шов), пониженным уровнем разбрызгивания электродного металла на 70-80% из-за меньшего поверхностного натяжения расплавленного металла. Наиболее полно перечисленные преимущества проявляются при сварке на форсированных режимах, когда наступает струйный перенос металла. Металл сварных швов, выполненных в смеси на основе аргона, отличается низким содержанием газов и неметаллических включений, высокими механическими свойствами металла шва, особенно ударной вязкостью при низких температурах. Преимущества: 1. Лучшее качество. 2. Лучшие условия труда. 3. Экономия средств. Использование защитных газовых смесей уменьшает расход электроэнергии и материалов на 10-15%. Защитные газовые смеси - это высокое качество сварного соединения для полуавтоматической, автоматической (в т. ч. с применением робота-автомата) электросварки. Для соединения зетового профиля и приварки швеллера к ним применяется автоматическая сварка под слоем флюса. Достоинства способа: высокая производительность; высокое качество получаемых соединений; экономия электроэнергии; экономия сварочных материалов; невидимая дуга. Недостатки процесса: трудность сварки деталей малых толщин; трудность сварки коротких швов; трудность выполнения швов в пространственных положениях, отличных от нижнего. Флюсы выполняют ряд важных функций при сварке: изолируют сварочную ванну от атмосферного воздействия, стабилизируют дугу, формируют поверхность шва и легируют шов. Одна из наиболее важных характеристик флюса – его вязкость в расплавленном состоянии. От нее зависят формирование шва, глубина проплавления основного металла и выход газов из зоны плавления. Другие важные характеристики флюсов – их плотность и газопроницаемость. При меньшей плотности шлак легче удаляется из металла сварочной ванны, всплывая на ее поверхность. Это способствует получению сварочных швов, чистых от неметаллических включений. От газопроницаемости флюсов зависит количество газов и паров в зоне плавления. Высокая газопроницаемость флюса ухудшает его защитные свойства, но способствует лучшему удалению газов, выделившихся из сварочной ванны при кристаллизации. Лучшей защитной способностью обладают флюсы с плотным строением частиц мелкой грануляции. Электропроводимость флюса, отделяемость шлаков корки – также важные физические характеристики флюса. 1.5 Выбор сварочных материалов Механизированная сварка Сварочные швы выполняются в нижнем положений механизированной сваркой в смеси газов: аргона и кислорода. В качестве сварочных материалов выбираем сварочную проволоку Св -08 Г2С ГОСТ 2246 – 70. Кислород (О2). Кислород обладает высокой химической активностью и способен образовывать химические соединения (оксиды) со всеми элементами, кроме инертных газов (аргон, криптон, ксенон, неон и гелий) и благородных металлов (золото, серебро, платина, палладий, родий и т.д.). В сжатом или нагретом кислороде процесс окисления при определенных условиях может протекать с нарастающей скоростью за счет повышения температуры в зоне реакции вследствие выделения теплоты. Технический кислород находит широкое применение во многих ведущих отраслях промышленности. Его используют для интенсификации выплавки стали (в мартеновских и электрических печах) и чугуна (в доменных печах), при кислородно-конверторной выплавке стали и получении цветных металлов из руд. Крупным потребителем кислорода является химическая промышленность. С его применением осуществляется газификация твердых топлив, конверсия газообразных углеводородов при получении синтетического аммиака, метанола и формальдегида, производство ацетилена из природного газа, азотной и серной кислот и другие процессы. Технический газообразный кислород применяют для газопламенной обработки металлов и других технических целей. Медицинский газообразный кислород применяют для дыхания и лечебных целей. Согласно ГОСТ 5583-78 кислород различается различной степенью чистоты (99,7–99,2 %). Следует учесть важное значение чистоты газа при сварке и резке металла. Снижение чистоты кислорода на 1 % не только ухудшает качество сварного шва, но и требует увеличения расхода кислорода на 1,5 %. Аргон (Ar). Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов. Аргон занимает третье место по содержанию в воздухе (после азота и кислорода), на него приходятся примерно 1,3% массы и 0,9% объема атмосферы Земли. В промышленности основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака. Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета. Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляется двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993%, объемной долей водяных паров не более 0,0009%) и первого сорта (с объемной долей аргона не менее 99,987%, объемной долей водяных паров не более 0,001%). Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть. Аргон используется в качестве инертного защитного газа при дуговой сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом). Сварочная проволока Св-08Г2С Для механизированной сварки хребтовой балки – применяется сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1.6 мм. Таблица 3 - Химический состав проволоки марки (ГОСТ 2246 – 70)
Допускается в проволоке марки Св-08Г2С диаметром 1,6 мм массовая доля марганца 1,65 – 2,10%. В легированной проволоке содержание мышьяка не должно превышать 0,08%. Содержание азота в проволоке не должно превышать 0,012%. Проволока Св-08Г2С бывает с омедненной поверхностью и неомедненной поверхностью. Проволоку с неомедненной поверхностью свертывают в мотки, с размером внутреннего диаметра витков мотка проволоки 300-600 мм массой 15 кг. Проволоку с омедненной поверхностью свертывают в мотки прямоугольного сечения с размером наружного диаметра – 100 мм. Высота мотка – 50 мм. По соглашению проволока поставляется, намотанной на катушки или в кассеты. Проволока в мотках (катушках, кассетах) должна состоять из одного отрезка, свернутого неперепутанными рядами и плотно укутанными таким образом, чтобы исключить возможность разматывания мотка. Концы проволоки должны быть легко находимы. Допускается контактная стыковая сварка отдельных кусков проволоки одной плавки. Временное сопротивление разрыву легированной проволоки должно соответствовать 90-135 кгс/мм  .Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений и других загрязнений. На поверхности проволоки допускаются риски (в том числе затянутые), царапины, местная рябизна и отдельные вмятины. Глубина указанных пороков не должна превышать предельного отклонения по диаметру проволоки. На поверхности проволоки не допускается наличие технологических смазок, за исключением следов мыльной смазки без графита и серы. Проволока поставляется партиями. Каждая партия должна состоять из проволоки одной марки, одной плавки, одного диаметра, одного назначения и одного вида поверхности. Каждый моток должен быть плотно перевязан мягкой проволокой не менее, чем в трёх местах, равномерно расположенных по периметру мотка. Мотки проволоки одной партии допускается связывать в бухты. Масса одного мотка или бухты не должна превышать 80 кг. На каждый моток проволоки крепят металлическую бирку, на которой должны быть указаны: наименование или товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение проволоки, номер партии, клеймо технического контроля. Каждая марка проволоки должна сопровождаться сертификатом, удостоверяющим соответствие проволоки требованиям настоящего стандарта. В сертификате указывают: товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение проволоки, номер плавки и партии, состояние поверхности проволоки, химический состав в процентах, результаты испытаний на растяжение, массу проволоки нетто в килограммах. Автоматическая сварка под слоем флюса. Флюс. Для автоматической сварки применяют флюс АН – 348А. Таблица 4 – Химический состав флюса АН-348А (ГОСТ 9087-71)
Таблица 5 – Строение и цвет зерен флюса АН – 348А (ГОСТ 9087-70)
Таблица 6 – оптимальные режимы сушки флюса АН-348А( ГОСТ 9087-71)
Сварочная проволока Св-08ГА. Для автоматической сварки применяется сварочная проволока Св – 08 ГА диаметром 4 мм. Таблица 7 - Химический состав проволоки марки (ГОСТ 2246 – 70)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,20