Введение Сварка является одним из ведущих технологических процессов мирового промышленного комплекса
 Скачать 7.05 Mb.
|
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ Введение Сварка является одним из ведущих технологических процессов мирового промышленного комплекса. Доля изделий, изготавливаемых с помощью сварки и родственных технологий, превышает 50 процентов совокупного объема произведенной промышленной продукции в Республике Беларусь с тенденцией постоянного роста. На изготовление сварных конструкций расходуется около 75 процентов перерабатываемого металла. Расход электроэнергии в сварочном производстве промышленных организаций достигает 15 процентов от общего расхода, а все возрастающее применение существующих и внедрение новых технологий сварки, наплавки и резки является одним из важнейших факторов научно-технического прогресса. Мировые тенденции развития сварочного производства связаны с разработкой и внедрением современных технологических процессов, сварочных материалов, оборудования и методик расчета, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств сварных конструкций и их конкурентоспособности, повышение качества, снижение себестоимости, вредного влияния на сварщиков и окружающую среду, развитием сварки с пониженными тепло-вложениями и системами активного контроля за процессами, внедрением высокоэффективных процессов и увеличением уровня наука-емкости выпускаемой продукции. Наблюдается постоянный рост уровня механизации, автоматизации и роботизации, компьютерного обеспечения, применения энерго- и материалосберегающих способов сварки, переход на новые конструкционные материалы в целях снижения энерго-, материало- и металлоемкости конструкции и издержек производства в 1,5-2 раза к 2020 году. В сварочном производстве используется большая номенклатура сварочных материалов, в том числе: -покрытые металлические электроды различных диаметров (2-5 мм),марок и назначения; -сварочная проволока, в том числе порошковая, различных диаметров (0,8-1,6 мм), марок и назначений; -сварочные флюсы и припои; -горючие (ацетилен, пропан-бутан, водород), защитные (аргон, углекислый газ, азот) газы, кислород; -вольфрамовые электроды. В нашей стране используются очень много видов сварки: автоматическая сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, газовая сварка, световая сварка, термическая сварка, контактная сварка, диффузионная сварка, газопрессовая сварка и многие другие виды. Сварные конструкции - металлические конструкции зданий и сооружений, соединения элементов которых выполнены на сварке. В виде сварных конструкций изготовляется примерно 95% всех стальных конструкций. Особенно эффективны сварные листовые конструкции. Сварные конструкции имеют ряд преимуществ перед клепаными: экономия металла (10—20%) в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединит, элементов; меньшая стоимость (благодаря индустриальности изготовления, применению относительно недорогого оборудования); плотность (герметичность) сварных швов, что особенно важно для резервуаров, трубопроводов и гидротехнических сооружений. Данные, характеризующие мировую тенденцию производства сварочных материалов, свидетельствуют, что в общем объеме потребления сварочных материалов основную долю их снижения к 2020 году на 17 процентов составляют покрытые электроды. При этом наблюдается устойчивый рост применения порошковой проволоки и сплошной проволоки для MIG/MAG сварки. Анализ рынка сварочного оборудования, производимого европейскими странами, показывает, что практически все виды сварочного оборудования имеют тенденцию роста выпуска, за исключением оборудования для ручной дуговой сварки. В Беларуси получили развитие такие направления, как комплексная автоматизация процессов, проектирование сборочно-сварочных цехов, разработка технологических процессов восстановления деталей. В Республике Беларусь сварка является ведущим технологическим процессом более чем для 400 организаций. Годовой объем производства сварных металлических и железобетонных конструкций составляет более 490 тыс.тонн. Трудоемкость заготовительных и сварочных операций составляет 30-45% от общей трудоемкости изготовления оборудования и техники, а в ряде случаев, в частности для сельхозмашиностроения, может достигать 60-75 процентов. Расход электроэнергии на сварку и родственные технологии для организаций с развитым сварочным производством с учетом затрат на термообработку, вентиляцию, отделочные работы составляет 25-30 процентов от энергозатрат этих организаций. Энергоемкость отечественных сварных конструкций, по сравнению с промышленно развитыми странами, превышает в 1,5-2,5 раза, металлоемкость – в 1,2-1,8 раза, удельный расход наплавленного металла на тонну сварных конструкций - в 1,5-2 раза, издержки производства - в 2-3 раза. Материально-техническая база сварочного производства республики в настоящее время не отвечает современным требованиям. Более 85 процентов эксплуатируемого сварочного оборудования устарело, удельный вес ручных способов сварки в строительстве достигает 80 процентов, а в машиностроительных организациях - более 30. При выполнении сварочных работ используются устаревшие и затратные технологии, низка технологическая дисциплина и квалификация исполнителей. Сохранению передовых позиций сварочного производства республики среди государств - участников СНГ и выходу на уровень западно-европейских стран будет способствовать дальнейшее развитие работ в области фундаментальных и прикладных исследований, реновации парка сварочного оборудования, перехода к качественным сварочным материалам и современным технологическим процессам. 1. Технологический раздел 1.1 Описание сварной конструкции, ее назначение Кронштейн - консольная опорная деталь или конструкция, служащая для крепления частей машин или сооружений к вертикальной или горизонтальной поверхности. Конструктивно кронштейн выполняется в виде самостоятельной детали с раскосом или в виде значительного утолщения в базовой детали. Сварная конструкция «Кронштейн» является составной частью механизма подъема стрелы крана, автогидроподъемника. Кронштейн представляет собой сварную металлоконструкцию, состоящую из плиты, уха, втулок, ребер. Плита изготавливается из листа толщиной 10 мм., путём пламенной резки. Ребра изготавливаются из листа толщиной 8 мм., путём пламенной резки и резки на гильотинных ножницах. Втулка изготавливается из трубы бесшовной горячедеформированной 76  16. Данные сборочные единицы и детали соединены между собой угловыми швами тавровых и угловых соединений.Детали узла изготовлены из стали 20 ГОСТ 1050, обладающей хорошей свариваемостью. В данном сварном изделии применяется качественная хорошо свариваемая сталь. Соединение деталей узла идет с применением механизированного способа сварки дуговой в защитном газе полуавтомата, при этом сборка ведется в специальном приспособлении, что позволяет существенно повысить производительность процессов сборки и сварки, их точность и качество. Кроме того, узел обладает осевой симметрией, что благоприятно сказывается на распределении напряжений. Размеры катетов сварных швов выбраны исходя из толщины свариваемых деталей и условий работы. Все сварные швы легко доступны. Это позволяет сделать вывод, что узел «Кронштейн» является технологичным, т.е. конструкция обеспечивает простое быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий: прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств т.е. в которой соблюдаются соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства. 1.2 Обоснование материала сварной конструкции Сварные конструкции имеют ряд особенностей, которые могут отрицательно влиять на их прочность и эксплуатационную надежность. Основными из них являются: монолитность, повышенная чувствительность к геометрическим концентраторам напряжений и к хрупким разрушениям, изменение исходных свойств основного материала в зоне сварного шва, а также остаточные деформации и напряжения. Влияние этих факторов можно исключить выбором правильной схемы конструкции, рациональным конструктивным оформлением узлов и соединений, правильным выбором основного и сварочных материалов и назначением оптимальной технологии заготовительных, сборочных и сварочных операций. Для обеспечения необходимых свойств сварных соединений и конструкций решающее значение имеет выбор материала. Правильным выбором основного металла можно обеспечить не только необходимую прочность несущих элементов в конструкции, но также и прочность околошовных зон. Прочностные свойства металла определяются его механическими свойствами. Одним из основных условий, определяющих выбор материала для сварных конструкций, является свариваемость материала. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать материалам, имеющим наиболее хорошую свариваемость. Обоснование материала сварной конструкции производится с учетом следующих основных требований: -обеспечения прочности и жесткости при наименьших затратах ее изготовления с учетом максимальной экономии металла; -гарантирования условий хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений; -обеспечения надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, при переменных температурах в агрессивных средах. Весь поступающий металл должен иметь сертификат, в котором указываются марка металла, вид проката, его размеры, количество, номер плавки, химический состав металла, механические свойства. При отсутствии сертификата материал не допускается в производство до полного испытания, проведенного на основе ГОСТа. В качестве основного материала для изготовления сварной конструкции «Кронштейн» применим конструкционную низколегированную сталь для сварных конструкций – Ст 09Г2С, а также сталь конструкционную углеродистую качественную Сталь 20 по ГОСТ 1050-88. Устанавливаем свариваемость марки стали по эквиваленту углерода Сэ по формуле:  где С – содержание углерода, %; Mn – содержание марганца, %; Ni – содержание никеля, %; Cr – содержание хрома, %; Mo – содержание молибдена, %; V – содержание ванадия, %. Стали, у которых Сэ = 0,2...0,45%, хорошо свариваются, не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки. Учитывая рассчитанное значение Сэ, можно сделать заключение, что данные марки сталей хорошо свариваются. Предварительный подогрев и последующая термообработка не требуются. Все это обуславливает широкое применение данных сталей в промышленности Химический состав и механические свойства сталей указываем в форме таблицы 1 и таблицы 2 соответственно. Таблица 1. Химический состав стали
Таблица 2. Механические свойства стали
1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции Техническими условиями называют требования, предъявляемые к изготовлению сварной конструкции на каждом этапе. Технические условия бывают общими и дополнительными: Общие технические условия приводятся в пояснительной записке и содержат требования к основным материалам, заготовкам, сборке и сварке, а так же контролю упаковки и отгрузки продукции. Дополнительные технические требования приводятся на свободном поле чертежа изделия. Технические условия вместе с техническим заданием и чертежами сварного изделия являются основанием для разработки проектной и рабочей технологии изготовления сварного узла: 1. Кронштейны стальные сварные, изготавливаются в соответствии с требованиями технологической инструкции, ГОСТ 23118, ТИ№1-2008, по рабочим чертежам, утвержденными в установленном порядке. 2. Кронштейны изготавливаются из листового горячекатаного проката из конструкционных углеродистых качественных сталей по ГОСТ 1050 - 88, ГОСТ 5520-79. Сборка производится только из выправленных листов, очищенных от заусениц, загрязнений, ржавчины, влаги, грата. Марка, категория качества, класс прочности стали оговариваются в заказе и указывается в чертежах. 3. Предельные отклонения размеров, геометрической формы и сварных швов не должны превышать значений приведенных в таблице предельных отклонений сварной конструкции. 4. Материалы для сварки (сварочная проволока, электроды, флюс, углекислый газ и/или газовые смеси) применяться в соответствии со СНиП II-23 и обеспечивают значения временного сопротивления металла шва не ниже чем у основного металла. 5. Тавровые (поясные) и стыковые (стыки листов полок и стенок) швы выполняются механизированной сваркой (автоматической под флюсом и /или полуавтоматической в среде защитного газа) с плавным переходом швов к основному металлу. По требованию заказчика тавровые (поясные) швы выполняются с полным проваром. 6. Стыки листов выполняются встык без накладок с применением двухсторонней сварки. При этом, стыки листов относительно стыка стенки кронштейна, находиться на расстоянии не менее 100 мм по обе стороны от стыка стенки. Допускается односторонняя сварка при условии подварки корня шва. 7. Все сварные швы являются непрерывными. 8. Поверхность стыкованных швов листов поясов в местах сопряжения со стенкой зачищается заподлицо с основным металлом. 9. При выполнении стыковых швов обеспечивается полный провар. Временное сопротивление наплавленного металла равно временному сопротивлению основного металла. 10. Сварные швы соответствуют II категории и среднему уровню качества в соответствии с ГОСТ 23118. Другие категории и уровни качества сварных швов могут оговариваться при заказе. 11. Виды испытаний, объем контроля сварных соединений выбираются в зависимости от установленного уровня качества в соответствии с ГОСТ 23118. 12. Швы сварных соединений и конструкции по окончании сварки очищаются от шлака, брызг и натеков металла. 13. Приваренные сборочные приспособления удаляются без применения ударных воздействий и повреждения основного металла, а места их приварки зачищаются до основного металла с удалением всех дефектов. 14. Около шва сварного соединения ставится номер или знак сварщика, выполнившего этот шов. Номер или знак проставляется на расстоянии не менее 40 мм от границы шва, если нет других указаний в чертежах. При сварке сборочной единицы одним сварщиком ставится знак сварщика рядом с маркировкой. 15. Допускается производить ремонт сварных соединений, при этом исправленные участки швов подвергаются повторному контролю. 16. На поверхности балки не должно быть трещин, расслоений, плен, закатов, рванин, раскатанных загрязнений. 17. Допускается наличие местных вмятин по толщине и ширине проката на глубину, не превышающую удвоенной величины минусового допуска проката, но не более 1 мм по толщине и 3 мм по габаритам сечения. 18. Разрешается удалять дефекты наружной поверхности пологой зачисткой или сплошной шлифовкой, при этом толщина стенки после зачистки не выходит за минимальные допустимые значения. 19. По требованию заказчика производится противокоррозионная защита балок. 20. Система защиты, марка материала, количество слоев, толщина каждого слоя, общая толщина покрытия согласовывается с потребителем. 21. Покрытие не имеет пропусков, пузырей, трещин, сколов, кратеров и других дефектов, влияющих на защитные свойства, а по внешнему виду соответствует требованиям ГОСТ 9. 301. 1.4 Определение типа производства Все машиностроительные предприятия, цехи и участки могут быть отнесены к одному из трёх типов производства: - единичному; - серийному; - массовому. Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объёмом их выпуска. Оно отличается универсальностью оборудования и рабочих мест. В сварочном производстве почти полностью отсутствует специальное сварочное оборудование, сборочно-сварочные приспособления и механизмы. Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изготавливаемых изделий и большим объёмом выпуска, повторяющимся через определённый промежуток времени партиями. Технологический процесс в серийном производстве дифференцирован, т.е. разделён на отдельные операции, которые закреплены зa отдельными рабочими местами. Сравнительно устойчивая номенклатура позволяет широко применять специальные сборочно-сварочные приспособления, внедрять автоматизированные способы сварки, а на отдельных участках организовать поточные линии. При этом используется как общецеховой транспорт, так и напольный. Специализация отдельных видов работ требует высокой квалификации рабочих. В серийном производстве более детально разрабатываются технологические процессы с указанием режимов работ, способов контроля. Серийное производство значительно эффективнее, чем единичное, т.к. более полно используется оборудование, а специализация рабочих мест обеспечивает производительность труда. В зависимости от числа изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Массовое производство характеризуется непрерывным изготовлением узкой номенклатуры изделий в течение продолжительного времени и большим объёмом выпуска. Оно позволяет широко использовать специальное высокопроизводительное оборудование и приспособления. Это обеспечивает высокую производительность труда, лучшее использование основных производственных фондов и более низкую себестоимость продукции, чем в серийном и единичном производстве. Таблица 3. Зависимость типа производства от программы выпуска (шт) и массы изделия
Исходя из массы кронштейна и его габаритов, а также заданной программы выпуска, с учётом особенностей каждого типа производства выбирается среднесерийное производство. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||