Курсовая работа (т): Разработка технологии изготовления колонны коробчатого сечения

Металлургические свойства АН-60: Высококремнистый высокомарганцовистый оксидный флюс с химической активностью Аф = 0,75-0,8.

При сварке на повышенных скоростях кремне-и марганце-восстановительные процессы протекают сравнительно медленно. В результате наплавленный металл в значительной степени обогащен мелкодисперсными оксидными включениями. Содержание кислорода в металле шва в составляет 0,05%.

Данные для применения АН-60: Постоянный или переменный ток до 1800А, Vсвmax до 220 м/ч; Uхх источника питания 70 В; сушка при Т= 400 0С, 2 ч.

Рекомендуемые проволоки для сварки под флюсом АН-60: СВ08Г2С , Св- 08А, Св-08ГА, Св- 08ХМ, Св-10НМА.

Технология изготовления флюса АН-60: Плавлением в дуговых печах, грануляцией мокрым способом.

Химический состав наплавляемого металла указан в таблице 10

Таблица 10 - Химический состав наплавленного металла

Механические свойства наплавленного металла: Временное сопротивление разрыву, МПа - 580-600; Относительное удлинение не более - ≥23

.3 Выбор способа сборки и сварки, технико-экономические обоснования

колонна коробчатый сечение сварка

Для изготовления колонны коробчатого сечения я выбрал способ сборки при помощи кондуктора для сборки стержней коробчатого сечения.

При большой длине таких колонн, полки и стенки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовых элементов.

Рисунок 3 - Изготовление колонны коробчатого сечения: а - сечение колонны; б - установка боковых стенок; в - сварка внутренних швов.

Сначала на стеллаж укладывают верхний пояс (полку), расставляют и приваривают к нему диафрагмы. Такая последовательность определяется необходимостью создания жесткой основы для дальнейшей установки и обеспечения прямолинейности боковых стенок, а также их симметрии относительно верхнего пояса. После приварки диафрагм устанавливают, прижимают (рис. 3, б) и прихватывают боковые стенки. Затем собранный П - образный профиль кантуют и внутренними угловыми швами приваривают стенки к диафрагмам (рис. 3, в). Сборку заканчивают установкой нижнего пояса. Сварку поясных швов осуществляют после завершения сборки и ведут наклонным электродом без поворота в положение «в лодочку». Это объясняется тем, что для колонны коробчатого сечения подрез у поясного шва менее опасен, поскольку в колоннах коробчатого сечения сосредоточенные силы передаются с пояса на стенку не непосредственно, а главным образом через поперечные диафрагмы.

Для изготовления колонны коробчатого сечения я использовал автоматическую сварку под флюсом.

Автоматическая сварка под слоем флюса это высокопроизводительный способ сварки, который применяется для быстрой и качественной сварки за один проход продолжительных швов, длиной от нескольких метров и толщиной свариваемых кромок до 30 мм.

При автоматической сварке под флюсом автоматизированы все операции:.         возбуждение и поддержание горения дуги;.   подача сварочной проволоки;.         перемещение проволоки вдоль свариваемых кромок с заданной скоростью;.         защита дуги и сварочной ванны от действия воздуха (дуга горит под слоем флюса);.         прекращение сварки и заварка кратера в конце шва.

Данный способ сварки обеспечивает высочайшее качество сварного шва при правильно настроенном режиме. Шов получается идеально гладкий и ровный, это обеспечивает автоматическая равномерная подача проволоки и непрерывная скорость сварки. Использование больших сварочных токов до 1250 А обеспечивает сплошной и глубокий провар. Зона сварки надежно защищена от воздействия воздуха слоем расплавленного флюса, что гарантирует отсутствие пор, включений и других внутренних дефектов.

Производительность автоматической сварки в 5 - 10 раз выше по сравнению с ручной. Коэффициент полезного использования тепла дуги для плавления электродного и основного металла при сварке под флюсом составляет 90 - 95%, а при ручной сварке не превышает 80%.

Технико-экономические показатели способа

Максимальная скорость сварки однофазной дугой под флюсом при удовлетворительном формировании шва - 75 м/ч. Производительность механизированной сварки под флюсом 6.50-21 кг/ч. Коэффициент наплавки 15-19 г./(А.ч). Потери на угар и разбрызгивание составляют 1-2%. При точном соблюдении технологического процесса сварки на выбранном оборудовании мы изготавливаем конструкции, отвечающие всем нормам и требованиям чертежа на данное изделие. Применение механизированных сборочно-сварочных приспособлений облегчает труд сварщика, повышает производительность.

.4 Выбор сварочного оборудования, инструментов, и приспособлений

Рисунок 4 - Кондуктор для сборки колонн коробчатого сечения: а - сечение стержня; б - схема кондуктора.

Сварочный инвертор

Для изготовления своей сварной конструкции я выбрал сварочный источник инверотного типа «БИЗОН 205ПН».

Сварочный инвертор БИЗОН-205ПН - это компактное устройство, которое применяется как профессиональными сварщиками в условиях строительной площадки или цеха. С помощью данного устройства можно осуществить быстрое, а главное качественное сварное соединение металлических деталей ММА методом (ручная дуговая сварка штучным электродом). Аппарат отличается высоким качеством сборки, что является гарантией не только его долгого срока службы, но и безопасности оператора.

Рисунок 5 - Сварочный инвертор «БИЗОН 205ПН»

Преимущества

)        Диапазон рабочих температур - от +10 до +40 0С;

)        Возможна работа в сетях с пониженным напряжением (до 160 В);

)        Род тока - переменный;

)        Максимальная потребляемая мощность - 6.3 кВА;

)        Максимальный потребляемый ток - 26 А;

)        Коэффициент мощности - 0.85;

)        КПД - 85%;

)        Толщина свариваемого металла - от 1.5 до 20 мм.

Технические характеристики БИЗОН 205ПН:

)        Max ток - А 200

)        Max мощность - кВт 5.3

)        Напряжение - В 160-230

)        Количество постов - 1

)        Min ток - А 40

)        Диаметр электр/провол - мм 1.6-4.0

)        Степень защиты - IP21S

Для изготовления колонны коробчатого сечения я выбрал сварочный трактор АДФ-1002

Автомат АДФ-1002 типа 2ТС-17С предназначен для автоматической дуговой сварки под флюсом тавровых соединений конструкций из углеродистых и легированных сталей двумя наклонными электродами. Автомат осуществляет приварку к ортотропным плитам рёбер жёсткости типа полосы или рёбер жёсткости трапециевидного профиля высотой от 160 мм до 360 мм.

Рисунок 6 - Сварочный трактор АДФ-1002

Автомат в процессе работы передвигается по изделию. Сварка осуществляется на постоянном токе плавящимися электродами под слоем флюса прямолинейными швами.

Автомат комплектуется блоком управления и двумя источниками питания - сварочными выпрямителями. Изменение скорости подачи проволоки и скорости сварки производится ступенчато - при помощи сменных шестерён в редукторных приводах. Трактор может поставляться как с полным комплектом сменных шестерён, так и с шестернями, сопрягаемые пары которых рассчитаны на скорости подачи проволоки и скорости перемещения трактора, необходимые конкретному потребителю.

Поставляется с блоком управления для источника питания типа ВДУ-1202 или ТДФЖ-1002

Сварочный трактор состоит из следующих основных частей:

)        тележки, включающей в себя: электродвигатель, подающий механизм с распределительным валом, ходовой механизм с цепными передачами и ведущими колёсами;

)        двух сварочных головок, каждая из которых включает в себя: правильное и подающее устройства, изогнутый мундштук-токоподвод; механизм корректировки положения электрода, обеспечивающий наклон и смещение токоподвода относительно шва;

)        набора копирующих устройств;

)        двух бункеров для флюса с флюсоподводами;

)        двух устройств для размещения электродной проволоки;

)        пульта управления.

В тракторе изменены элементы конструкции, которые реализуют следующие его преимущества по сравнению с существующими аналогами:

)        усовершенствована электрическая схема, позволяющая оператору оптимально управлять подачей электродных проволок и работой трактора в целом;

)        модернизирована мотор-редукторная часть, в частности усилены места соединений вала электродвигателя с входными элементами редуктора заднего моста и редуктора подающего механизма;

)        увеличена твёрдость червяков;

)        прошлифованы витки их зубьев для уменьшения потерь, связанных с трением;

)        улучшена регулировка зацепления червячных пар;

)        усилена выходная часть редуктора подающего механизма;

)        в редукторе заднего моста применена торцевая муфта, не допускающая проскальзывания.

Краткие технические характеристики указаны в таблице 11

Таблица 11 - Краткие технические характеристики:

. Расчетная часть

.1 Расчет режима сварки

Режимы сварки под флюсом имеют основные и дополнительные параметры. К основным относят: ток, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки, скорость сварки. Дополнительные параметры режима - вылет электродной проволоки, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке.

Критерием оптимального выбора режимов служит максимальная производительность процесса сварки при условии получения требуемых геометрических размеров поперечного сечения шва, регламентированных ГОСТ 14771-76 и достаточно низких потерь металла на угар и разбрызгивания.

Выбор режима сварки зависит от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

К основным параметрам режима сварки относятся:

)        сила сварочного тока (Iсв, А);

)        напряжение на дуге (Uс,В);

)        диаметр электродной проволоки (d эл, мм);

)        вылет электрода (Lэл, мм);

)        скорость сварки (Vс, м/ч).

Произведем расчет режимов сварки:

Определяем расчетную длину проплавления по формуле:

Hp=(0,4÷1,1)K (1)

где, К-катет шва, мм.

К=4 мм=0,75*4 мм=3 мм.

Площадь поперечного сечения шва за один проход принимаем:н=26 г/см3

Определяем диаметр электродной проволоки по формуле:

эл=4√hp±0.05 hp (2)

эл=4√12мм+0,05 * 4 =1,8+0,5мм=2,3 мм

Принимаем среднее значение диаметра электродной проволоки dэл=2,3 мм.

Производим расчет скорости сварки по формуле:

υсв =Кv(hp1.75 / ℓ3.36) (3)

ℓ=К√2

где Кv - коэффициент, учитывающий скорость сварки;

ℓ-ширина шва, мм.

Кv=1120

ℓ=12*√2=16,8 мм;

υсв =1120*(121 /16,83 мм)=33,6 м/ч.

Принимаем скорость сварки 34 м/ч.

Определяем силу сварочного тока по формуле:

св=Ki (hp1.31 /ℓ1.07) (5)

где Ki - коэффициент, учитывающий плотность ток

принятые числовые значения=460св=460*(122 /16,81 )=234,6 А

Принимаем силу сварочного тока - 234 А

Определяем напряжение сварочной дуги по формуле:св=16+0,05*Iсв

св=16+0,05*234А=27,7 В

Принимаем Uсв=27,7 В

Определяем вылет электродной проволоки по формуле:

ℓэл=10*dэл ±2*dэл (6)

ℓэл=10*2,3+2*2,3=41,1мм+3,2мм=44,3 мм

ℓэл=10*2,3 - 2*2,3=32,2мм-3,2мм=29 мм

Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле:

Υэл=0,53*Iсв/dэл+6,94*10-4(Iсв/dэл3) (7)

эл =0,53*235/2,3+6,94*10-4 (235/2,3-4)=58,7 м/ч

Принимаем υэл =59 м/ч

Определяем оптимальный расход подачи флюсы по формуле:

=3,3*10-3 *Iсв0,75 (8)

=3,3*10-3 *2351=0,7 л/мин.

Штучное время определяется по формуле:

Тшт=(Тнш*L+Тви)К1-n (9)

где Тшт - время, связанное со швом, мин- длина шва, м.

Тви - время связанное с изделием, мин.

К - коэффициент, учитывающий условия работы

Принятые числовые значения символов

Тви = 0,7 мин.= 1,600 мм.

Тнш =11мин.

К1-n = 1,2

Тшт=(11*1,600+0,7)1,2=21,9 мин

Определяем норму времени на сварку изделия по формуле:

Нвр = Тшт +Тпз/n (10)

где Тпз - подготовительно - заключительное время, мин.- количество изделий, шт.

Тпз =10200 мин= 600 шт

Нвр = 21,9+10200/600=38,9 мин.

Для различных методов сварки норма Нэ(кг) электродов и электродной проволоки определяется произведением удельной норм расхода qэ (кг/м) на длину шва L (м).

Нэ=qэ*ℓ,кг (11)

Нэ=0,46*1,600=0,736 кг

Удельную норму расходов материалов определяем по формуле:

э=Кр*mn (12)

где, Кр - коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки;- масса наплавленного металла, кг/м.э=1,15*0,4=0,46

Массу наплавленного металла определяем по формуле:

mn = ρ*Fн*10-3, кг/м (13)

где ρ - плотность наплавленного металла шва, г/см3 ;