Дипломная (вкр): Разработка технологии сварки балки двутавровой

Резка металла может быть заготовительная и как операция изготовления деталей без последующей механической обработки. Листовой металл режут на пресс-ножницах, гильотинных, дисковых и виброножницах.

Очистка листовой стали, поверхностей цветных металлов, деталей от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки металла: ручным инструментом, механическими щетками, пескоструйный способ.

3.1.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения заготовительных операций

Двутавровая балка будет изготавливаться из листов толщиной 8 мм. Для того что бы листовой прокат попал на сборку, необходимо выполнить следующие операции: правку металла, резку, обработку кромок, очистку, разметку.

Правка листового проката будет осуществляться на листоправильной машине компании ARKU. Листоправильная машина - выпускается под диапазон толщин листовых деталей толщиной от 0,15 мм до 60 мм, перекрывая весь диапазон требуемых в промышленности толщин металла.

Резка будет осуществляться на комбинированных Пресс-ножницах НВ5222. Толщина разрезаемых листов 2-10 мм, диаметр отрезаемого круга 36 - 75 мм, сторона квадрата 32 - 65 мм, число ходов в минуту 66 - 28. Резка на ножницах является самым экономичным способом разделки проката на заготовки.

Очистку предлагается применить пескоструйный аппарат Contracor DBS 25 RC.

Таблица 5. Технические характеристики Contracor DBS 25 RC

При разделке кромок будет применяться кромкорезная машина для снятия фаски до 10 мм. Кромкорез электрический для снятия фаски до 10 мм на металлических листах, трубах, профиле, отверстиях, окнах, на прямых и искривлённых участках металла. Угол снятия фаски 30 градусов. Инструментом является фреза с тремя твёрдосплавными пластинами. Вес кромкореза 4,5кг.

Для контроля уже готовой продукции будут применяться металлическая рулетка и угольник.

3.2 Сборочные операции

Сборка балки должна быть достаточно точной; особое внимание уделяется симметрии расположения и взаимной перпендикулярности полки и стенки. Сборка на стеллаже с помощью простейших приспособлений является трудоемкой и может применяться только в единичном производстве. Использование приспособлений позволяет повысить производительность сборочных операций на 30-35%.

Сборка изделия выполняется по технологическому процессу в следующей последовательности: подача деталей; их ориентация относительно друг друга или какой-либо одной детали; соединение; закрепление; снятие собранного узла и контроль.

Точность сборки - степень совпадения материальных осей, контактирующих поверхностей или иных элементов сопрягающихся деталей с положением их условных прототипов, определяемым соответствующими размерами на чертеже или техническими требованиями. К основным показателям точности сборки относят: точность относительного движения исполнительных поверхностей; точности их геометрических форм и расстояний между этими поверхностями; точность их относительных поворотов.

Основой для проектирования техпроцесса сборки котла отопления являются: сборочный и деталировочные чертежи; спецификация сборочных единиц и деталей.

3.2.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения сборочных операций

Сборка балки двутавровой существенно зависит от быстрого действия и надежности механизма зажатия элементов. Закрепление и освобождение элементов балки по всей длине с помощью винтов занимает много времени. Значительно производительнее и удобнее в работе приспособления, оснащенные пневматическими зажимами с питанием от заводской сети сжатого воздуха. В этом случае зажатие и освобождение балки осуществляется переключением крана подачи воздуха.

Обеспечение взаимной перпендикулярности полки и стенки при сборке требует поступательного перемещения зажимающего элемента. Это можно осуществить либо путем жесткого крепления прижимов на штоках цилиндров, либо прямолинейными направляющими прижимов с шарнирным креплением последних к штокам цилиндров.

Для сборки балки двутавровой будет использоваться сборочный кондуктор с пневматическими прижимами.

Рисунок 7. Устройство сборочного кондуктора с пневматическими прижимами: 1 - пневматические цилиндры; 2 - переносная траверса; 3 - неподвижный упор; 4 - направляющие подвижного упора.

Сварка - производственная операция получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании или пластическом деформирование.

Технологический процесс сварки включает в себя последовательность технологических операций; разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы; эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки; расчеты режимов основных сварочных процессов, расчеты ожидаемых сварочных напряжений и деформаций; сравнительную оценку разработанных вариантов технологии.

После окончательного утверждения технического проекта и принятого варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции (составление конструкторской документации) и разработку рабочей технологии (составление технологической документации).

Технологические процессы заводской и монтажной сварки балки двутавровой должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта по всему комплексу физико-механических характеристик, а также соответствующих нормам по предельно допустимым размерам и видам дефектов с учетом коэффициентов концентрации напряжений.

Заводскую сварку балок двутавровых следует выполнять в соответствии с утвержденным технологическим процессом, в котором предусмотрены:

требования к форме и подготовке кромок деталей, подлежащих сварке, в соответствии с ГОСТ 14771-76;

способы и режимы сварки, сварочные материалы, а также последовательность выполнения технологических операций;

конкретные указания по закреплению деталей перед сваркой;

мероприятия, исключающие образование прожогов, смещение шва от его оси и образование других видов дефектов;

мероприятия, направленные на снижение сварочных деформаций.

3.3.1 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения сварочных операций

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-2,0 мм изделий из стали, толщиной до 40 мм во всех положениях выработка на средних режимах на автоматах в 2-5раз выше, а на полуавтоматах - в 1,8-3 раза выше, чем при ручной дуговой сварке. Наиболее целесообразно использование механизированных способов сварки.

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.

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-2,0 мм вертикальных и потолочных швов из стали толщиной 8 мм и более и в нижнем положении толщиной более 10 мм проволоками диаметром 1,4-2,5 мм производительность в 1,5-2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой 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. При этом производительность только в 1,1-1,8 раза выше, чем вручную.

Перечисленные технологические и экономические преимущества сварки в углекислом газе позволяют широко использовать этот метод в серийном и массовом производствах.

На основании расчетных данных для сварки балки двутавровой выбираем полуавтомат «Урал-3».

Полуавтомат состоит из подающего механизма, источника питания, шкафа управления, универсального унифицированного держателя, сварочного шланга, газового редуктора с расходометром и подогревателем газа.

Так как толщины подкрановой балки превышают 4 мм, а именно рёбра жёсткости 8 мм, а широкополочный двутавр 8 мм, будет применяться разделка кромок с двумя симметричными скосами одной кромки, двухсторонний сварной шов. ГОСТ 14771-76 (Дуговая сварка в защитном газе)

Таблица 6. Рекомендуемые параметры режима полуавтоматической сварки в СО2

Рисунок 8. Схема полуавтоматической сварки в среде СО2

3.4 Отделочные операции (зачистка сварных швов)

Механическая обработка сварных швов после сварки позволяет удалить оставшийся шлак и убедиться в качестве соединения. Всем приходилось видеть, как исполнитель обстукивает шов молотком или выполняет его зачистку. Оставшийся шлак может стать причиной возникновения коррозионных процессов.

3.4.1 Оборудование, приспособление, инструмент для выполнения отделочных операций

Для очистки металла от шлака будет применяться угловая шлифовальную машинку Rupes BA 225N.

Угловая зачистная минимашинка Rupes BA 225N для зачистки и обдирки, защитный кожух и стопор диска, Ø диска 125 мм, мощность 950 Вт, частота вращения 8500 об/мин, вес 1,8 кг.ВА 225N - Ротационная отрезная машина углового типа оснащена многофункциональной электроникой, обеспечивающей регулирование оборотов, и контроль крутящего момента.

Таблица 7. Технические характеристики Rupes ВА 225N

3.5 Контроль качества продукции

Сварное изделие после завершения всех технологических: операций предъявляют для технического контроля. Контроль осуществляют поэтапно. Внешним осмотром проверяют отсутствие подрезов, наплывов, непроваров, крупных пор и в соответствии с техническими требованиями чертежа дефекты могут быть устранены путем вырубки и заварки.

При отсутствии внешних дефектов сварки производят (контроль размеров изделия в соответствии с требованиями чертежа, а затем контроль качества сварных швов.

Основной целью технического контроля является получение информации о ходе (состоянии) соответствующего процесса или его результатах для последующей выработки решений об управляющих воздействиях, то есть выработка мер предупреждения или борьбы с возможным браком.

При входном контроле проверяется качество исходных материалов, применяемых для изготовления изделия, которое должно удовлетворять требованиям, установленным в стандартах, технических условиях, договорах и поставках.

При операционном контроле проверяется соответствие заготовки, сборки, соблюдение технологических режимов, выполнение технологического процесса, состояние сварочного оборудования и оснастки.

При приемочном контроле проверяется соответствие качества сварных узлов требованиям, установленным в нормативно технической документации.

При сварке подкрановой балки применяется сварка в защитном газе по ГОСТ 14771-76, поэтому во всех сварных швах могут возникать следующие дефекты: поры, непровары, прожоги, подрезы, шлаковые включения, а также различные деформации, которые искажают форму изделия. Для контроля швов на наличие непроваров, прожогов, подрезов, трещин, заусенцев применяется визуальный метод контроля.

Качество подготовки и сборки заготовок под сварку, качество выполненных швов в процессе сварки и качество готовых сварных швов проверяют внешним осмотром. Внешний контроль во многих случаях достаточно информативен, это наиболее дешевый и оперативный метод контроля. Для визуального метода контроля используются шаблоны УШС.

4. Расчет основных нормативов процесса производства

.1 Определение расхода сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки)

Масса наплавленного металла на 1 м шва:

M = F * ρ * L * 0,001 (9)

Решение:= 9,8 * 7,85 * 50 * 0,001 = 3,8 (кг/м шва)

М = 3,8 кг/м шва

Расход сварочной проволоки:

Нп = М * kp * kn (10)

Решение:

Нп = 3,8 * 1,02 * 1,0 = 4,0 (кг)

Нп = 4,0 кг

.2 Определение основного технологического времени

Продолжительность времени сборки узлов под сварку зависит от характера и конструктивной сложности узла, его веса и размеров, количества собираемых деталей, а также применяемых при сборке приспособлений и инструмента. Норма времени на сборку металлоконструкций под сварку состоит из подготовительно-заключительного, основного и вспомогательного времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места, отдых и естественные потребности.

Основное время - это время сборки металлоконструкции под сварку, в течение которого происходит координация, соединение и крепление входящих в изделие деталей и узлов.

Расчет штучного времени полуавтоматической и автоматической сварки производится по формулам, мин: для единичного и мелкосерийного производства:

Тш = [(То + Твш) lш + Тви] К1 (11)

Основное время сварки одного погонного метра однопроходного шва определяется по формулам, мин: для ручной и полуавтоматической сварки:

То = 60 * Мн / ан * Iсв (12)

Решение:

То = 60 * 3,8 / 8,0 * 260 = 228 / 2210 = 0,11 мин

То = 0,11 мин

Полученные данные по нормированию сварочных работ сведены в таблицу 8.

Таблица 8. Нормы времени на сварочные работы

4.3 Определение расхода электрической энергии

Если известна масса наплавленного металла Мнм одного метра шва, то расход электроэнергии W, кВт·ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:

W = aэ * Мнм, (13)