Введение Сварка является одним из ведущих технологических процессов мирового промышленного комплекса
 Скачать 7.05 Mb.
|
|
1.5 Выбор и обоснование методов сборки и сварки Сварная конструкция «Кронштейн» изготавливается в следующей последовательности: свариваемые кромки зачищаются от ржавчины, масла и других загрязнений, качество зачистки контролируется внешним осмотром. Сборка производится на сборочной плите, с помощью переносных сборочных приспособлений-призм, упоров и стоек. Собранный узел прихватывается. Контролируется качество сборки. Узел передается на участок сварки. Для сборки и сварки узла "Кронштейн" рекомендуется применять кондуктор. Кондуктор представляет собой приспособление с габаритными размерами 510х284,5мм. Состоит из основания и двух стоек. Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов: – толщины свариваемого материала; – требований к качеству выпускаемой продукции; – химического состава металла; – себестоимости 1 кг наплавляемого металла. Наиболее целесообразно использование механизированных способов сварки. В сварном узле применяется тавровые и угловые соединения, ниже приводятся их эскизы на рисунке 1.1 и 1.2.  Рисунок 1.1 Конструктивные элементы углового и вид сварочного шва  Рисунок 1.2 Конструктивные элементы таврового соединения без скоса кромок, одностороннего и вид сварного шва Одним из таких способов является полуавтоматическая сварка в углекислом газе, которая в настоящее время занимает значительное место в народном хозяйстве благодаря своим технологическим и экономическим преимуществам. Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность полуавтоматической и автоматической сварки швов, находящихся в различных пространственных положениях, что позволяет механизировать сварку в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков труб. Небольшой объём шлаков, участвующих в процессе сварки в СО2 позволяет в ряде случаев получить швы высокого качества Экономический эффект от применения сварки в углекислом газе существенно зависит от толщины свариваемого металла, типа соединения, расположения шва в пространстве, диаметра электродной проволоки и режимов сварки. Себестоимость 1 кг наплавленного металла при сварке в углекислом газе всегда ниже, чем при газовой и ручной дуговой сварке. При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,4 мм изделий из стали, толщиной до 40 мм во всех положениях выработка на средних режимах на автоматах в 2-5 раз выше, а на полуавтоматах - в 1,8-3 раза выше, чем при ручной дуговой сварке. Производительность сварки в углекислом газе проволоками диаметром 1,4-2,5 мм из стали толщиной 5-10 мм в нижнем положении зависит от характера изделия, типа и размера соединения, качества сборки и др. Перечисленные технологические и экономические преимущества сварки в углекислом газе позволяют широко использовать этот метод в серийном и массовом производствах. Исходя из этих преимуществ выбирается для изготовления подкоса механизированный способ сварки - полуавтоматическая сварка в углекислом газе. 1.6 Режимы сварки Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляется ещё один параметр - скорость подачи сварочной проволоки. Параметры режима сварки выбираем в зависимости от толщины металла и свойств свариваемого материала, типа сварочного соединения и положения сварочного шва в пространстве по справочной литературе. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Исходя из выбранного способа сварки, необходимо выбрать и обосновать параметры режима. С учетом максимальной производительности процесса сварки при условии получения требуемых геометрических размеров поперечного сечения шва, мы выбираем полуавтоматическую сварку в углекислом газе, регламентируемую ГОСТ 14771-76. Материал сварочной проволоки выбираем Св-09Г2С. Для толщины металла 10 мм выбираем диаметр сварочной проволоки 1,2 мм. Параметры режима сварки приводим в таблице 5. Для стыковых соединений площадь поперечного сечения шва определяется по формуле Аш, мм2 Аш = 0,75eg + sb, где е - ширина шва, мм; g - усиление шва, мм; s - толщина шва, мм; b - зазор, мм. Аш = 7,3мм2 Сила сварочного тока I, А, определяется по глубине провара, из формулы: I = (80...100)h=150A Глубиной провара задаются конструктивно, исходя из толщины металла. Для однопроходного стыкового шва глубина провара h = (0,7...0,8)  10=8 ммДля двухсторонней сварки глубина провара h, мм, выбирается из условия и должна составлять не менее 60% толщины свариваемых деталей.  (5) Диаметр сварочной проволоки d, мм, принимается в зависимости oт толщины свариваемого металла в пределах 2...6 мм, а затем уточняется расчетом  , (6)где I - сварочный ток, А; i - плотность тока, А/мм2  Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 4. Таблица 4
Напряжение на дуге U, В принимается в пределах 32-40 В. Скорость сварки Vсв, м/ч, определяется по формуле:  , (7)где  - коэффициент наплавки,17,1 г/Ач;Аш - площадь сечения, мм2; γ - удельная плотность наплавленного металла, г/cм3.   Скорость подачи проволоки Vпод, м/ч, определяем по формуле:  , (9)где Аш - площадь сечения шва, мм2; Аэ - площадь сечения электродной проволоки, мм2; Vсв - скорость сварки, м/ч.   Рассчитанный диапазон скорости подачи электродной проволоки уточняем по паспортным данным полуавтомата ПДГ-508М. Принимаем Vпод = 302 … 350 м/ч. Таблица 5. Режимы сварки
1.7 Выбор сварочных материалов Сварочная проволока является основным элементом, обеспечивающим качество сварного соединения в целом. Ее выбирают в соответствии с химическим составом свариваемого металла. Поверхность сварочной проволоки для механизированных способов сварки должна быть чистой, гладкой, без окалины, ржавчины, масла и других загрязнений. По виду поверхности проволоки подразделяются на омедненные и неомедненные. Химический состав и свойства металла шва при сварке в защитных газах определяется в первую очередь составом электродной проволоки. Для сварки в среде CO2 используют проволоки из легированной стали, которая в своем составе содержит повышенное количество раскислителей и минимальное количество серы и фосфора. Химический состав металла должен соответствовать химическому составу основного металла, а его механические свойства должны быть не ниже предела механических свойств основного металла. Исходя из вышесказанного для сварки кронштейна применяем сварочную проволоку СВ08Г2С-П, поставляемую по ГОСТ 2246-70, которая отвечает всем требованиям. Омедненная сварочная проволока гарантирует высокие сварочно-технологические свойства, стабильность механических свойств металлошва и надежность сварных соединений. Основные преимущества от плотного контакта между проволокой и медным токопроводящим наконечником: устойчивое горение дуги в широком диапазоне режимов сварки (от капельного до струйного переноса электродного металла в сварочную ванну) при использовании сварочного оборудования любого класса сложности (от простых до импульсных и инверторных источников питания); минимальное разбрызгивание электродного металла при сварке в защитных газах; низкий расход медных наконечников; повышение уровня механизации сварочных работ; хорошее повторное зажигание дуги (специально для роботизированной сварки). Производственно-технические инновации обеспечивают достижение наименьшего разброса проволоки по диаметру, гладкую поверхность и стабильную круглую форму. Прекрасные характеристики сварочной проволоки позволяют не только сэкономить рабочее время, но и сократить затраты на сварочное оборудование — замена изнашивающихся деталей требуется гораздо реже, нежели в случае применения сварочной проволоки более низкого качества. Порядная намотка и правильная геометрия проволоки позволяет существенно увеличить срок службы дорогостоящих сварочных полуавтоматов. Омедненная сварочная проволока для механизированной дуговой сварки в защитных газах оказывает существенное влияние на устойчивость горения дуги, уровень разбрызгивания, качество швов надежность эксплуатации сварочных полуавтоматов и автоматов. Таблица 6. Химический состав сварочной проволоки СВ08Г2С-П
Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050-85. Это газ без цвета с едва ощутимым запахом, в нормальных условиях хорошо растворяется в воде и придает ей кисловатый вкус. При повышенном давлении и низкой температуре углекислый газ переходит в жидкое или твердое состояние. Под давлением 528 кПа и при температуре минус 56°С углекислота может находиться во всех трех состояниях (тройная точка). Плотность жидкой углекислоты сильно изменяется с температурой. Так, масса одного литра углекислоты при температуре +20°С равна 0,77 кг, а при температуре ниже 11°С жидкая углекислота становится тяжелее воды. Поэтому она поставляется не по объему, а по массе. При испарении одного килограмма жидкой углекислоты образуется 509 литров углекислого газа. Углекислый газ, предназначенный для сварки, должен соответствовать ГОСТ 8050-85, который в зависимости от содержания СО2 предусматривает два сорта сварочной углекислоты: первый сорт с содержанием СО2 не менее 99,5%, второй сорт с содержанием СО2 не менее 98,8%. Хранить и транспортировать двуокись углерода целесообразно в изотермических емкостях. Хранится жидкая углекислота в баллонах емкостью 40 литров под давлением 6-7 МПа. 1.8 Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента В состав сварочного оборудования входят источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного оборудования и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки. Для сварки элементов кронштейна применяется полуавтомат ПДГ-508М. Сварочный полуавтомат ПДГ-508М с широким диапазоном регулирования сварочных параметров, предназначен для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов сплошной или порошковой проволокой низколегированных и легированных сталей, а также коррозионностойких (нержавеющих) сталей в среде аргона в различных пространственных положениях. Полуавтомат представляет собой установку, состоящую из выпрямителя, блока управления, подающего устройства с кассетой, сварочной горелки, соединительных проводов кабеля. Техническая характеристика полуавтомата ПДГ-508М Источник питания – ВДУ-505 Номинальное напряжение сети, В – 380 Частота тока питающей сети, Гц – 50 Пределы регулирования сварочного тока, А - 60-500 Пределы плавного регулирования напряжения на дуге, В - 18-50 Номинальный сварочный ток – 500А Диаметр сварочной проволоки – от 1,2 до 2,0 мм Пределы ступенчатого (27 ступеней) регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч - 120-1200 Скорость подачи сварочной проволоки – от 108 до 932 м/ч Масса подающего устройства – 25,0 кг Масса источника питания – 300 кг Габаритные размеры, мм.: устройства подающего - 470×363×405 источника питания - 805×600×1030 Сварочные посты имеют местную вентиляцию и ограждены щитами или экранами для защиты окружающих от излучения дуги и брызг электродного металла. Горелки для полуавтоматической сварки разделяют на горелки для сварки на малых силах тока (250—300 А) без водяного охлаждения и горелки для сварки на больших силах тока. Для зачистки шва и свариваемых кромок в сварочном производстве применяются: молоток-шлакоотделитель, представляющий собой инструмент с острыми и узкими рабочими поверхностями. Он предназначен для удаления шлаковой корки, особенно с угловых швов или швов, расположенных в узкой, глубокой разделке между кромками; проволочные щетки применяются зачистки кромок перед сваркой и для удаления с поверхности шва остатков шлака. Щетки могут быть плоскими (широкими или узкими) или цилиндрическими (в виде кисти) для зачистки швов, расположенных в узком зазоре. Наряду с ручным для зачистки применяется и механизированный инструмент. Ручные шлифовальные машинки с пневматическим или электроприводом. Зачистка кромок перед сваркой выполняется шлифовальным кругом, закрепленным на шпинделе двигателя или в ручном приспособлении. Для удаления с металлических поверхностей непрочно сцепленной окалины, брызг, краски и для других работ применяются также проволочные щетки (дисковые или торцовые). К инструменту сварщика относят слесарный инструмент для подгонки соединяемых деталей (вилки, струбцины, кувалды), для кантовки горячих деталей, а также инструмент для наладки сварочного и технологического оборудования. Дополнительно для изготовления сварной конструкции применятся оборудование для плазменной резки, сборочно-сварочная плита, ленточно-отрезные и токарно-винторезные станки, гильотинные ножницы. 1.9 Определение технических норм времени на сборку и сварку Норма времени на сборку металлоконструкций Тшт.сб., мин, для автоматической и механизированной сварки в СО2 определяется как сумма затрат времени на установку, крепление и прихватку отдельных деталей, времени на поворот конструкции в процессе сборки, а также времени на съем сварной конструкции с приспособления (стенда, УСП и др.) и ее укладку на место складирования, определяется по формуле:  (11)где ∑Ту – затраты времени на установку деталей, мин; ∑Ткр – затраты времени на крепление собираемых деталей, мин; ∑Тпр – затраты времени на прихватку собранных деталей, мин; Тпов – затраты времени на поворот собранной металлоконструкции, мин; Тсн - затраты времени на съем металлоконструкции с приспособления (стенда, УСП, и др) и ее укладку на место складирования, мин; К - коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время, организацию рабочего места, отдых и естественные надобности, К = 1,12 - для крупносерийного производства, К = 1,15 - для серийного производства.  Норма времени на сборку и автоматическую и механизированную сварку в углекислом газе в условиях среднесерийного производства определяется по формуле Т шт.сб.св, мин  (12)где То – основное время сварки на 1 м шва, мин; Т.в.ш. – вспомогательное время, связанное со сварным швом на 1м шва, мин; Lш - длина сварного шва, м; Тв.и. – вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием, мин; К2 - коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время, а также время на отдых и естественные надобности, К2 = 1,15 - для среднесерийного производства.  (13)где Аш – площадь поперечного сечения сварного шва, мм2; γ - удельная плотность наплавленного металла, г/см3, (γ = 7,85 г/см3 для углеродной и низколегированной сталей); Iсв – сварочный ток, А; αн – коэффициент наплавки, г/Ач,   Вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием и работой оборудования при полуавтоматической сварке в среде СО2 Тви, мин, включает следующие элементы Тви = Ту + Ткр + Тпр + Тпов + Тпсв + Ткл + Тсн (14) где Ту – время на установку деталей, сборочных единиц в приспособление по упорам фиксаторам, мин; Ткр – время на крепление деталей, мин; Тпр – время на прихватку деталей, мин; Тпов – время на поворот сборочной единицы в процессе сварки, мин; Тпсв – время на перемещение сварщика в процессе сварки, мин; Ткл - время на постановку клейма, мин, Ткл = 0,1 мин; Тсн - время на съем сборочной единицы с приспособления с укладкой ее на место складирования, стол сварщика, кантователь, мин  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||