Курсовая работа. Мишанов ДИПЛОМ-7. Ремонт с применением сварки монорельса консольнокозлового крана
 Скачать 2.55 Mb.
|
|
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Выксунский металлургический колледж имени Александра Александровича Козерадского» ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА на тему:Ремонт с применением сварки монорельса консольно-козлового крана Обучающийся Даниил Владимирович Мишанов (И. О.Фамилия) Руководитель работы Повел Николаевич Крутов (И. О. Фамилия) Работа допущена к защите в ГЭК Директор __________ Л.Ф. Шахназарова « »_________2021 (подпись) Зам. директора по УПР __________ Н.В. Горбачева « »_________2021 (подпись) Выкса 2021г. АННОТАЦИЯ В выпускной квалификационной работе разработан технологический процесс ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана. В работе дана характеристика заданной конструкции и оценка технологичности изделия, описано назначение конструкции. Для ремонта конструкции выбрана марка стали, которая обладает хорошей свариваемостью, что обеспечивает надежное качество сварного соединения. В работе предусмотрены методы контроля качества сварных швов, описаны дефекты, возникающие в процессе сварки и способы их предупреждения. Особое внимание уделено обеспечению безопасных условий труда на производстве и методам защиты от опасных и вредных производственных факторов. В экономической части выполнен расчет расхода основных материалов и электроэнергии, необходимой для произведения ремонтных работ, а также произведено нормирование производственных работ. Пояснительная записка к ВКР изложена на 53 страницах, содержит 11 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 27 наименований, 1 приложение. СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ В настоящее время в промышленности сварка является самым распространенным типом соединения материалов. Сварочное производство развивается бурными темпами, в ряде случаев превосходящими темпы роста других процессов металлообработки. Сварка является одним из основных технологических процессов при изготовлении самых разнообразных металлических и пластмассовых конструкций в различных отраслях промышленности и строительства. Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластической деформации, или совместном действии того и другого. В развитии современного машиностроения, судостроения, авиастроения, строительства большая роль принадлежит сварочному производству. В машиностроении и металлообработке на его долю приходиться около 45%, российского производства металлических заготовок. Большой вклад в развитие и совершенствование сварочных процессов и оборудования внесли отечественные инженеры. В.В. Петров, Н.Н. Бенардос, Н.Г. Славянов, профессор В.П. Вологдин, академиком Е.О. Патоном. [1] Технические преимущества сварных конструкций по сравнению с конструкциями, изготовленными с использованием других методов получения неразъемных соединений, обеспечили им широкое распространение в различных отраслях строительства и машиностроения. Точность изготовления сварной конструкции в значительной степени определяет ее работоспособность. Автоматизация и механизация процесса и производства, его большая маневренность позволяет непрерывно усложнять или облегчать конструкцию, а также создавать уникальные и единственные в своём роде конструкции. Ведущее место в сварочном производстве по-прежнему занимает дуговая сварка, которая и в ближайшем будущем останется основным видом сварки плавлением, а электродуговая сварка в среде защитных газов или под флюсом является одной из наиболее широко используемых. Такое положение дуговой сварки объясняется высокой концентрацией тепловой энергии, универсальностью процесса, возможностью сварки в различных условиях и положениях, надежностью и относительно низкой стоимостью оборудования, стабильностью прочностных характеристик свариваемых соединений, сравнительной простотой механизации процесса дуговой сварки.[2] Перспективы сварочного производства заключается в разработке сварочных материалов специального назначения, обеспечивающих соединение высокопрочных сталей и сплавов, разнородных, многослойных и композиционных материалов. Кроме того, актуальной является задача создания сварочных материалов, оптимальных как по количественному содержанию компонентов, так и по экономическим показателям. Перед всеми областями науки и техники, в том числе и перед сварочным производством стоят большие задачи по улучшению качества продукции, экономии ресурсов, разработке и внедрению новейших технологий и оборудования в целях поднятия уровня экономии страны на качественно новую ступень. Цель выпускной квалификационной работы: разработать технологический процесс ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана. Задачи выпускной квалификационной работы: 1.Дать характеристику и оценку технологичности ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана. 2.Обосновать выбор стали для ремонта. 3.Разработать технологический процесс ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана. 4.Обосновать выбор оборудования для осуществления технологического процесса. 5. Обеспечить качественное выполнение ремонтных работ. 6.Обеспечить безопасные условия труда при ремонтных работах. 7.Расчить себестоимость ремонтных работ. 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1Назначение, характеристика изделия и оценка технологичности Козловые краны — краны мостового типа, мост (пролётные строения) которых установлен на опоры, перемещающиеся по рельсам, установленным на бетонные фундаменты. Внешне похожи на козлы, отсюда и название. Кран консольно-козловой используется для осуществления грузоподъемных работ на открытых площадках и складах промышленных организаций. Перемещение моста на высоких опорах обеспечивает высокую грузоподъемность крана и возможность использования его на больших площадках. По мостовому пролету перемещается грузовая тележка, к которой крепятся необходимые приспособления для конкретной манипуляции, например, крюк, траверс или магнит. Крановое оборудование оснащено также механизмами, обеспечивающими подъем грузов и движение тележки или самой установки. Консоль – это выходящая за пределы опоры часть моста крана. Эта часть конструкции позволяет увеличить рабочую зону крана. Консольные краны приобрели широкое распространение благодаря улучшенным прочностным характеристикам и повышенной грузоподъемности. Козловой кран — эффективное, высокопроизводительное оборудование для транспортировки. Благодаря надежным механизмам перемещение и подъем материалов и конструкций происходит с высокой скоростью, позволяя автоматизировать многие технологические операции на производственных площадках.  Рисунок 1.Устройство консольно-козлового крана Ремонт предусматривает замену части монорельса консольно-козлового крана с применением сварки.  Рисунок 2. Местонахождение дефекта Д на кране Оценка технологичности конструкции. Под технологичной конструкцией понимают такую конструкцию, которую можно изготовить с минимальными затратами труда, материалов и времени.[4] Данная сварная конструкция технологична так как: -технология ремонта состоит из простых и удобных для изготовления деталей; -детали изготовлены из хорошо свариваемых материалов, сварные швыравно прочны основному металлу; -при ремонте применяется минимальное количество деталей, что позволяет уменьшить трудоемкость при работе; -подготовка к сварке, конструктивная форма сварного соединения, обеспечивают высокое качество сварного соединения; Исходя из выше перечисленного, технология ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана имеет высокую технологичность. Характеристика материала на ремонт конструкции Для выполнения ремонта конструкции выбираем детали, изготовленные из стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-2014. Выбор обоснован тем, что конструкция (козловой кран) относится к ответственной сварной конструкции, для них должны применяться стали регламентируемые документацией на изготовление соответствующих конструкций. Классификация: сталь марки 09Г2С по ГОСТ 19281-2014 конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей.[21] Химический состав, механические и технологические свойства указаны в таблице 1,2,3. Таблица 1.Химический состав стали
Таблица 2.Механические свойства стали
Таблица 3. Технологические свойства материала
Оценка свариваемости стали Свариваемость - свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия [2]. Под хорошей свариваемостью стали понимают возможность получить сварное соединение, равнопрочное основному металлу, без трещин в металле шва и снижения пластичности в околошовной зоне.[4] Свариваемость основного металла по его влиянию на состав и свойства металла шва, а также по его сопротивляемости образованию холодных трещин можно приближенно оценить, исходя из химического состава основного металла низколегированной стали, на ее сопротивляемость образования трещин при сварке принято выражать посредством эквивалента углерода Сэкв, %.  (1) где Сэ – эквивалент углерода, %;  - содержание углерода, %; - содержание магния, %; - содержание никеля, %; - содержание хрома, %; - содержание молибдена, %; - содержание ванадия, %.Стали у которых Сэ = 0,2...0,45%, хорошо свариваются, не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки. Исходя из вышеперечисленных расчетов делаем вывод,что сталь 09Г2С обладает хорошей свариваемостью, не требуется предварительного подогрева и последующей термообработки. 1.4 Обоснование выбора способа сварки Выбор способа сварки зависят от следующих факторов: -толщины свариваемого материала; -протяжённости сварных швов; -требований к качеству выпускаемой продукции; -химического состава металла; -предусматриваемой производительности; -трудоемкости в работе. Для ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового крана выбираем ручную дуговую сварку. Выбор обусловлен тем, что данный вид сварки позволяет производить работы в труднодоступных местах, а так же применять оборудование небольших размеров при этом имея хорошие технические характеристики для произведения работ, что и необходимо для ремонта данной конструкции. Сущность процесса: дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую сварочную ванну. Капли жидкого металла с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту, вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образует сварной шов. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твёрдую шлаковую корку, которая удаляется после остывания шва.[5] Ручная дуговая сварка имеет ряд преимуществ: - возможность сварки в любых пространственных положениях; - возможность сварки в местах с ограниченным доступом; - сравнительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому; - возможность сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов; - простота и транспортабельность сварочного оборудования. 1.5 Выбор сварочных материалов Все электроды, применяемые для ручной сварки, должны удовлетворять следующим основным требованиям: - обеспечивать получение наплавленного металла требуемого химического состава и механических свойств; - обеспечивать получение швов, стойких против горячих трещин, не склонных к холодным трещинам, плотных и беспористых; - обеспечивать хорошие технологические свойства; - обеспечивать высокую производительность сварки; - не содержать по возможности в составе покрытия дорогостоящих дефицитных материалов; - не оказывать вредного влияния на рабочих. Для ремонта с применением сварки монорельса консольно-козлового кранаиспользуем электроды марки УОНИ 13/55типа Э-50АГОСТ 9467-75, которые удовлетворяют всем выше перечисленным требованиям. Электроды УОНИ-13/55 с основным покрытием предназначены для ручной электродуговой сварки особо ответственных конструкций из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей,требующих повышенных характеристик по пластичности и ударной вязкости сварного шва, работающих при знакопеременных нагрузках и отрицательных температурах до -50 °С. Обладают стабильными техническими характеристиками. Стержень электрода – проволока марки Св-08А ГОСТ 2246-70.[23] При использовании УОНИ-13/55, металл шва характеризуется высокой стойкостью против образования кристаллизационных трещин и низким содержанием водорода. Общая характеристика электродов включает в себя следующие параметры: -покрытие сварочных электродов: основное; -коэффициент наплавки, г/А•ч: 9; -производительность наплавки электродов (для диаметра 4,0 мм), кг/ч: 1,4; -расход электродов на 1 кг наплавленного металла, кг: 1,7. Химический состав наплавленного металла указан в таблице 4, механические свойства наплавленного металла указаны в таблице 5. Таблица 4. Химический состав наплавленного металла, %
Таблица 5. Механические свойства наплавленного металла
Расшифровка обозначенияэлектродов  где Э50А-тип сварочного электрода (для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 50кгс/мм2. УОНИ 13/55 - марка сварочных электродов. У-сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 60кгс/мм2 (условное обозначение назначения сварочного электрода по ГОСТ 9466-75). Д - с толстым покрытием (условное обозначение по ГОСТ 9466-75), при 1,45 Е514-группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва. Б -основное покрытие (условное обозначение по ГОСТ 9466-75). 2-сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз (условное обозначение по ГОСТ 9466-75). 0-сварка постоянным током обратной полярности (условное обозначение по ГОСТ 9466-75). 1.6 Выбор режима сварки Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. Параметры ручной дуговой сварки при соотношении тока, толщины металла и диаметра электрода указаны в таблице 6. Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. [7] При ручной дуговой сварке основными параметрами режима являются: - диаметр электрода, dэл, мм. - сила сварочного тока, Iсв, А. - напряжение на дуге, Uд, В. - скорость сварки, Vсв, м/ч. Дополнительными параметрами режима являются: - род тока. - полярность тока (при постоянном токе). Таблица 6.Параметры ручной дуговой сварки при соотношении тока, толщины металла и диаметра электрода
Согласно технологической карте (Приложение А) выбираем диаметр электродов dэ=4 мм. Величину сварочного можно подсчитать, пользуясь формулой:  (2) где Iсв-сила сварочного тока dэ-диаметр электрода  Напряжение регулируется в пределах 22 ÷ 28 В Скорость сварки рассчитываем для следующих сварочных швов: С7, С8, Н1, Т3 Скорость перемещения дуги (скорость сварки) следует определять по формуле:  (3)где Vсв-скорость сварки Lн – коэффициент наплавки, г/А час; (9,0) γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали); Iсв- сила сварочного тока, А; Fн-площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2, рассчитывается по формуле: Для С7;   (4)гдеS-Толщина металла, мм b-зазор, мм g-усиление шва, мм e-ширина шва,мм  Для С8;   (5)где S-Толщина металла, мм b-зазор, мм c-притупление кромок, мм α-угол разделки кромок g-усиление шва, мм e-ширина шва, мм  Для Н1;   (6)где К- катет шва К = 0,4S + 2 мм где S- толщина металла С катетом 5 мм.  С катетом 8 мм.  Для Т3;    (7)где К-катет шва  Рассчитываем скорость сварки: Для С7;  Для С8;  Для Н1; С катетом 5 мм.  С катетом 8 мм.  Для Т3;  Результаты расчета режима сварки заносятся в таблицу 7. Таблица 7. Режимы сварки
1.7 Выбор технологического оборудования Основными условиями выбора сварочного оборудования служат: -техническая характеристика сварочного оборудования, отвечающая принятой технологии; -наименьшие габариты и вес; -наибольший КПД и наименьшее потребление электроэнергии; -минимальная стоимость. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||