Разработка технологии сборки и сварки пояса

метки: Сварка, Технология, Сварочный, Сборка, Проволока, Защитный, Выбор, Сталь

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования, Омский государственный технический университет, Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства»

Реферат .

Разработка технологии сборки и сварки пояса Выполнил: студент гр. ЗС-138 Костромин К.А.

Проверил: доцент каф. ОиТСП Шестель Л.А.

Омск — 2009.

1. Назначение изделия.

1.1 Характеристика изделия.

1.2 Свариваемость стали.

1.3 Выбор способов сварки.

2. Выбор оборудования и материалов.

2.1 Выбор сварочного оборудования.

2.2 Выбор сварочных материалов.

3. Технологический раздел.

3.1 Выбор режимов сварки.

3.2 Технологический процесс сборки и сварки стыка пояса.

3.3 Контроль качества Заключение Список литературы.

Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций.

Сварка — такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов резанием, литьё, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили её широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолётов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций.

Перспективы сварки как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развитию ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники.

Начало производственного использования простейших способов сварки и пайки теряется в глубокой древности.

Способы сварки развивались очень медленно. На протяжении столетий в связи с отсутствием технической базы не происходило заметного изменения ни в ее технике, ни в технологии.

Принципиально важным для развития и применения сварочной науки и техники стал XX век, особенно первая его половина. В последние двадцать лет сварочное производство заметно совершенствовалось, в первую очередь в области оборудования и аппаратуры.

В начале XXI в. сварка является одним из ведущих технологических процессов создание материальной основы современной цивилизации.

Планирование производства. Выбор оборудования

... критерии выбора технологического оборудования, рис.5. Рисунок 5 - Критерии выбора технологического оборудования При подборе оборудования, возможно, использовать экспертный метод оценки. Он помогает определить необходимое оборудование на основе единого мнения группы экспертов. Рассмотрим пример выбора оборудования ...

Сварке подвергаются практически любые металлы и неметаллы в любых условиях — на земле, в воде, в космосе.

Толщина свариваемых деталей колеблется от микронов до метров, масса конструкций — от граммов до сотен тонн.

Зачастую сварка является единственно возможным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения заготовок, максимально приближенных к форме и размерам готовой детали или конструкции.

Соединения, получаемые сваркой, характеризуются высокими механическими свойствами, небольшим расходом металла, низкой трудоемкостью и невысокой себестоимостью. Надежность соединений, выполненных сваркой, позволяет применять ее при сборке самых ответственных конструкций.

В. В. Петров

Научно-технические, экспериментальные и практические работы, выполненные в последнее время в области сварки, позволили создать принципиально новые конструкции машин.

Широкие возможности сварки плавлением облегчают решения задач, стоящих перед инженерами технологами. Однако разработанный технологический процесс должен не только обеспечить требуемые свойства сварных соединений, но быть экономичным и экологически приемлемым.

сталь технология сборка сварка пояс.

1. Назначение изделия

1.1 Характеристика изделия

В данной работе рассматривается технология сборки и сварки двух пластин толщиной 25 мм и габаритными размерами 800Ч5500 мм, подбирается оборудование и материалы для сварки и последующих операций, связанных с получением готовой составляющей, а также рассчитываются режимы сварки.

Изделие, технология сборки и сварки которого рассматривается в данной работе — это состыкованные пластины (пояса).

Габаритные размеры изделия 25Ч800Ч11 000. Пояс применяется мостостроении и является неотъемлемой частью конкретного узла моста, соответственно по окончанию сборки и сварки это изделие переходит с участка стыковки на участок сборки готовых узлов.

Данная технология сборки и сварки разрабатывалась с учётом того, что изделие будет изготавливаться в условиях массового либо крупносерийного производства, соответственно при изготовлении применяется дорогостоящее оборудование и материалы.

Сварные швы пояса подвергаются жёсткому контролю — визуальному и ультразвуковому, так как в дальнейшем изделие становится составляющей несущей конструкции (моста), эксплуатация которой происходит при высоких нагрузках и колебаниях температуры.

1.2 Свариваемость сталей .

Свариваемость — это способность металлов и сплавов образовывать соединение с помощью сварки без трещин, пор и других дефектов.

Под свариваемостью в основном понимают склонность сварного соединения к образованию трещин закалочных структур и других структурных изменений в ЗТВ. Свариваемые металлы должны иметь близкие физические, механические, термические, химические свойства, близость коэффициентов термического линейного расширения металлов в стыке.

Критерием хорошей свариваемости является способность сохранения сварным соединением специальных физических, механических свойств — равнопрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости, антифрикционное, прочности, вязкости и т. д. Свариваемость различных металлов и сплавов неодинакова.

Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её ...

... и др. Применительно к сварным конструкциям (изделиям), в которых применяют неразъемные соединения, первостепенное значение имеют показатели ... Фундаментальные исследования по разработке новых процессов и технологии сварки проводятся в ряде научно-исследовательских организациях, ВУЗах ... металлом для сварки. Он применил созданный им способ не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов. ...

Свариваемость характеризуется способностью изменять свойства шва и сварного соединения по сопоставлению со свойствами основного металла, способностью к взаимной кристаллизации.

В данной работе рассматривается технология сборки и сварки стыкового соединения (пояса), материалом которого является сталь 15ХСНД (0,15% — углерода; до 1% — хрома; до 1% — кремния; до 1% — никеля и до 1% — меди).

Сталь 15ХСНД относится к строительным сталям. Эти стали содержат 0,1…0,2% углерода. Низколегированные строительные стали по сравнению с углеродистыми обладают повышенной прочностью. Упрочнение низколегированных сталей достигается введением малых количеств марганца и кремния, а также хрома, никеля, меди и других элементов.

Введение

никеля и меди увеличивает коррозионную стойкость. Применяют эти стали для строительных конструкций, армирования железобетона, магистральных нефтеи газопроводов, а также в мостостроении.

Детали строительных конструкций соединяют сваркой, поэтому стали должны хорошо свариваться, т. е. не образовывать горячих и холодных трещин. Это зависит от содержания углерода.

1.3 Выбор способов сварки

ГОСТ 19 521–74

Термический класс — все виды сварки плавлением, осуществляемые с использованием тепловой энергии (газовая, дуговая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая и лазерная).

Термомеханический класс — все виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная, кузнечная, газои дугопрессовая).

Механический класс — все виды сварки давлением, проводимые с использованием механической энергии (холодная, трением, ультразвуковая и взрывом).

По техническим признакам сварочные процессы классифицируют в зависимости от способа защиты металла в зоне сварки, непрерывности процесса и степени его механизации.

При сварке стыкового соединения (толщина заготовок 25мм) целесообразно будет применении автоматической сварки под флюсом, либо полуавтоматической сварки в среде защитных газов. Оба этих способа сварки — относятся к термическому классу.

Автоматическая сварка под флюсом

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку.

После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов

Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

В данной работе будет использоваться автоматическая сварка по флюсом, так как этот способ менее трудоёмкий по отношению к полуавтоматической сварке в среде защитных газов и в условиях массового производства более приемлем.

2. Выбор оборудования и материалов .

2.1 Выбор сварочного оборудования

Получение готового стыкового соединения проходит в три этапа: заготовительная операция, операция сборки и операция сварки. Соответственно для каждого этапа характерно использовать соответствующее оборудование.

Для получения заготовок, которые в дальнейшем стыкуются, необходимо вырезать их из листового проката, поэтому целесообразно использование портальной машины термической резки. Такие машины имеют полную автоматизацию, большие скорости резки и хорошее качество реза, в некоторых случаях не требующего дополнительной обработки.

Так как портальная машина термической резки имеет высокую стоимость её можно заменить её уменьшенным аналогом — машиной для ручной тепловой резки.

Машина для ручной тепловой резки является в любом отношении «удобным» решением, даже для наиболее сложных задач по резке: машина легко транспортируется и может быть использована повсеместно. Применяется при фигурном, прямолинейном и кольцевом резах, а также при резе скоса кромок. Скорость резки от 100 до 1200 мм/мин. Диапазон разрезаемых толщин от 3 до 300 мм.

Исходя из экономических соображений наиболее эффективным будет использование портальной машины термической резки, так как скорость реза выше чем у машины для ручной тепловой резки, процесс не требует физических усилий и в условиях массового производства рациональней использование данной установки.

Сборка любой конструкции — это сборка на прихватках. Для данной операции и для устранения дефектов допущенных при сварке необходим аппарат для полуавтоматической сварки в защитных газах.

На рисунке представлен полуавтомат для сварки в защитных газах ПДГО-528 — предназначен для дуговой сварки в защитных газах (углекислый газ, аргон и т. п. ) или открытой дугой (порошковой проволокой) изделий из малоуглеродистых, низколегированных и легированных сталей, алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов протяженным, прерывистым швом и электрозаклепками. Сварка осуществляется постоянным током плавящейся электродной проволокой. В корпус полуавтомата встроен цифровой блок управления сварочным процессом. Блок управления обеспечивает высокую стабильность скорости подачи проволоки и позволяет регулировать длительности продувки газа перед сваркой и после сварки, длительность растяжки дуги, длительность сварки точки (табл. № 1).

Таблица № 1 «Технические характеристики ПДГО-528».

Наименование параметра.	Значение.
Номинальный сварочный ток при ПВ=60%, А.
Пределы регулирования сварочного тока, А.	60 — 500.
Диаметр стальной электродной проволоки, мм.	0,8 — 2,0.
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч.	75 — 950.
Расход защитного газа, л/ч.	500 — 1200.
Режим работы.	Повторно-кратковременный.

Полуавтомат для сварки в защитных газах ПДГО-528 комплектуется выпрямителем ВДУ-506.

ВДУ-506 — Сварочный универсальный двухрежимный источник (выпускается взамен устаревших ВДУ-504) постоянного тока для комплектации сварочных автоматов и полуавтоматов однопостовой механизированной дуговой сварки в среде углекислого газа и ручной сварки покрытыми электродами. Состоит из силового трансформатора, силового блока тиристоров, уравнительного реактора, дросселя сварочной цепи, сетевого автоматического выключателя, блока управления, электродвигателя с вентилятором (табл. № 2).

Таблица № 2 «Технические характеристики ВДУ-506».

Наименование параметра.	Значение.
Номинальный сварочный ток, А.
Номинальное напряжение трехфазной питающей сети, В: при частоте 50.	380, 400, 415.
Номинальное рабочее напряжение, В: — для жестких внешних характеристик. — для падающих внешних характеристик.
Пределы регулирования сварочного тока, А: — для жестких внешних характеристик. — для падающих внешних характеристик.	60 — 500. 50 — 500.
Отношение продолжительности включения нагрузки к продолжительности цикла сварки (ПН, %).
Первичная мощность, не более, кВА 40.

В целях экономии времени и для получения качественного шва в данной технологии сварки стыка пояса используется аппарат для автоматической сварки под флюсом АДФ-1250.

Сварочный трактор АДФ-1250 предназначен для сварки и наплавки электродной проволокой под флюсом изделий из малоуглеродистых сталей. АДФ-1250 представляет собой самоходное устройство, в котором подача сварочной проволоки, перемещение, и защита дуги происходит автоматически по определенной программе. Сварка осуществляется на постоянном токе стальной электродной проволокой. Трактор производит сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, угловых швов наклонным электродом, а также нахлесточных швов. Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми. В процессе работы трактор передвигается по изделию или по уложенной на нем направляющей линейке. Трактор предназначен для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (табл. № 3).

Таблица № 3 «Технические характеристики АДФ-1250».

Наименование параметра.	Значение.
Номинальное напряжение питания при частоте 50 Гц, В.
Номинальный сварочный ток при ПВ=100%, А.
Пределы регулирования сварочного тока, А.	250 — 1250.
Диаметр электродной проволоки, мм.	3 — 6.
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч.	20 — 135.
Скорость сварки, м/ч.	15 — 190.

Наилучшие результаты достигаются при комплектации АДФ-1250 источником ВДУ-1250.

ВДУ-1250 — Является полууправляемым тиристорным выпрямителем. Обладает двумя видами жестких внешних характеристик для сварки и наплавки под слоем флюса и в среде защитных газов (табл. № 4).

Таблица № 4 «Технические характеристики ВДУ-1250».

Наименование параметра.	Значение.
Напряжение питающей сети, В.	3х380.
Частота питающей сети, Гц.
Номинальный сварочный ток, А (ПВ, %).	1250(100).
Пределы регулирования сварочного тока, А.	250−1250.
Напряжение холостого хода, В, не более.
Номинальное рабочее напряжение, В.
Потребляемая мощность, кВА, не более.

2.2 Выбор сварочных материалов

Сварочными материалами при автоматической сварке под флюсом служат сварочная проволока и соответственно флюс. При сварке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей чаще всего используется углеродистая проволока марок Св-08 и Св-08А в сочетании с высококремнистым марганцевым флюсом марок ОСЦ-45, АН-348, ОСЦ-45Н и АН-348АН.

При сварке стыка пояса из стали 15ХСНД была выбрана омеднённая сварочная проволока Св10НМА (углерод = 0,07−0,12%; кремний = 0,12−0,35%; марганец = 0,40−0,70%; никель = 1,0−1,50% и молибден = 0,40−0,55%).

Диаметр проволоки 5 мм. Данная проволока используется для автоматической и полуавтоматической сварки углеродистых и низколегированных сталей высокой прочности под флюсом и в газовой смеси (Ar-80% + CO ₂ -20%).

Флюс — АН-47 — керамический. Представляет собой механическую смесь тонкоизмельчённых природных материалов, ферросплавов и искусственных силикатов, сцементированных жидким стеклом и гранулируемых на крупинки определённых размеров.

Так как в сборочной операции и в дальнейшем для устранения дефектов сварки задействован аппарат для полуавтоматической сварки в защитных газах (смесь Ar-80% + CO ₂ -20%), необходимо применить сварочную проволоку соответствующего диаметра — 1,6 мм. Марка проволоки Св-08Г2С (0,05 — 0,11% — углерода; 0,70 — 0,95% — кремния; 1,8 — 2,1% — марганца; ?0,20% — хрома; ?0,25% — никеля; 0,025% — серы; 0,03% — фосфора).

3. Технологический раздел .

3.1 Выбор режимов сварки

Основными параметры режима автоматической сварки стали под флюсом являются: сварочный ток, напряжение на дуге, скорость перемещения дуги и скорость подачи проволоки.

Выбор режимов сварки зависит от толщины свариваемых заготовок, выбираются из справочных материалов либо могут быть вычислены при помощи специальных формул.

При сварке корневого прохода стыка пояса были выбраны следующие режимы: I _св =600−650А; U_д =32−33В; V_св =45см/мин.

При сварке промежуточных проходов: I _св =700−750А; U_д =34В; V_св =40−45см/мин.

При сварке облицовочного прохода: I _св =600−620А; U_д =34−36В; V_св =35−40см/мин.

При перевороте изделия на противоположную сторону значения силы сварочного тока, напряжения на дуге и скорости перемещения дуги при сварке промежуточного и облицовочного проходов, остаются прежними.

3.2 Технологический процесс сборки и сварки стыка пояса

Технологический процесс сборки и сварки включает в себя такие операции как: заготовительная, сборочная и сварочная.

Заготовительная операция.

1. Транспортирование Оборудование: электромостовой кран Q=32тн.

Инструменты: грузозахватное приспособление (стропа).

Материал: листовая прокатная сталь толщиной 25 мм 15ХСНД.

2. Резка Оборудование: портальная машина термической резки.

Материал: листовая прокатная сталь толщиной 25 мм 15ХСНД.

3. Разделка скоса кромок Толщина свариваемых материалов 25мм — разделка скоса кромок X-образная: угол скоса кромок 30є±3°, притупление 6±1мм (рис. 1).

Рисунок № 1.

Оборудование: портальная машина термической резки.

Материал: 2 заготовки размерами 25Ч800Ч5500мм из стали 15ХСНД.

4. Транспортирование Транспортировать готовые заготовки на участок сборки.

Оборудование: электромостовой кран Q=32тн.

Инструменты: грузозахватное приспособление (стропа).

Материал: 2 заготовки размерами 25Ч800Ч5500мм из стали 15ХСНД.

5. Зачистка поверхностей под сварку.

Зачистить поверхности под сварку на кромках и на ширине 20 мм от стыка в каждую сторону, а также кромки в местах примыкания выводных планок.

Оборудование: машинка шлифовальная (болгарка).

Материал: 2 заготовки размерами 25Ч800Ч5500мм из стали 15ХСНД.

6. Транспортирование Транспортировать и уложить заготовки на сборочный стенд, размещая стыкуемые кромки вдоль оси паза формирующей пластины (швеллер для флюса) Оборудование: электромостовой кран Q=32тн.

Инструменты: грузозахватное приспособление (стропа).

Сборочная операция

1. Выставить заготовки на флюсовой подушке, обеспечив равномерный зазор под сварку (2−4мм).

Проверить прямолинейность натяжением нити. Создать небольшой обратный прогиб. Плотно, через зазор под сварку, набить флюсовую подушку, утрамбовать ее (флюс АН-47) (рис. 2).

Рисунок № 2.

2. Наложить прихватки длинной 20−30мм. на стык. По ходу наложения прихваток произвести выравнивание плоскостей заготовок относительно друг друга. Количество прихваток должно быть достаточным, чтобы не происходило смещение детали в процессе сварки, но не менее четырёх.

Оборудование: полуавтомат для сварки в защитных газах ПДГО-528, выпрямитель ВДУ-506.

Сварочные материалы: сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1,6 мм, защитный газ — смесь Ar-80% + CO ₂ -20%.

3. Установить выводные планки в начале и в конце шва. Прихватить их. Наложить крайние прихватки длинной 60−70мм.

Выводные планки — пластины 100Ч100мм. Материал, толщина и скос кромок аналогичны материалу, толщине и скосу свариваемых заготовок.

Оборудование: полуавтомат для сварки в защитных газах ПДГО-528, выпрямитель ВДУ-506. Сварочные материалы: сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1,6 мм, защитный газ — смесь Ar-80% + CO ₂ -20%. Прихватки после наложения должны быть очищены от шлака, брызг и проконтролированы внешним осмотром.

Сварка

1. Установить вдоль стыка направляющую линейку для сварочного трактора с обеспечением параллельности 1 мм по отношению к оси стыка.

2. Установить трактор на направляющую линейку, пройти холостым ходом вдоль стыка, отрегулировать вылет сварочной проволоки (35−45мм).

Отрегулировать совпадения электрода с центром стыка.

3. Установить катушку с проволокой, засыпать флюс в бункер трактора. Настроить режимы сварки.

1-я сторона .

1. Сварка корневого прохода на режимах: I _св =600−650А; U_д =32−33В; V_св =45см/мин.

Оборудование: сварочный трактор АДФ-1250, выпрямитель ВДУ-1250 (применяется на протяжении всего тех. процесса).

Сварочные материалы: сварочная проволока Св10НМА диаметр 5 мм, флюс керамический АН-47 (применяется на протяжении всего тех. процесса).

2. Удалить остатки шлаковой корки с помощью шлифовальной машинки. При глубокой разделке обеспечить «развал» кромок дополнительным съёмом металла (рис. 3).

Оборудование: машинка шлифовальная (болгарка).

Рисунок № 3.

3. Сварка промежуточных проходов на режимах: I _св =700−750А; U_д =34В; V_св =40−45см/мин с обязательной зачисткой от шлака.

4. Сварка облицовочного прохода на режимах: I _св =600−620А; U_д =34−36В; V_св =35−40см/мин.

5. Перевернуть заготовку.

Оборудование: электромостовой кран Q=32тн.

Инструменты: грузозахватное приспособление (стропа).

2-я сторона .

6. Зачистить корень шва от шлака шлифовальной машинкой.

7. Сварка промежуточных проходов на режимах: I _св =700−750А; U_д =34В; V_св =40−45см/мин с зачисткой от шлака после каждого прохода.

8. Сварка облицовочного прохода на режимах: I _св =600−620А; U_д =34−36В; V_св =35−40см/мин с последующей зачисткой от шлака.

9. Срезать выводные планки при помощи шлифовальной машинки или кислородным резаком. Запрещается удалять выводные планки ударным способом. Зачистить места установки планок.

10. Сдать под УЗК.

3.3 Контроль качества

Основными видами контроля в данной работе выбраны способ визуально-оптического контроля, который проводится после наложения шва и ультразвуковой способ контроля (эхо-метод) При визуально-оптическом контроле швы проверяют на наличие трещин, подрезов, свищей, кратеров, непроварах, в корне и кромках. Некоторые из этих дефектов недопустимы и подлежат вырубке и повторной заварке.

Подрезы глубиной до 1 мм допускается исправить методом зачистки без подварки, более 1 мм необходимо заварить с последующей зачисткой.

Перед УЗК производят подготовку: выбирают основные параметры контроля, настраивают дефектоскоп, очищают поверхности, по которым должен перемещаться искатель, от отслаивающейся окалины, брызг, грязи, пыли, покрывают их слоем контактной жидкости (минеральное масло, глицерин и др.) для осуществления акустического контакта.

Ультразвуковой способ контроля делят на три метода:

• теневой метод — признаком обнаружения дефекта служит уменьшение интенсивности (амплитуды) ультразвуковой волны, прошедшей от излучающего пьезопреобразователя к приемному (рис. № 4а);
• Рисунок № 4.
• зеркально-теневой метод — признаком обнаружения дефекта является уменьшение интенсивности (амплитуды) ультразвуковой волны, отраженной от противоположной поверхности изделия (рис. № 4б);
• эхо-метод — признаком обнаружения дефекта является прием эхо-сигнала, отраженного от дефекта (рис. № 4в).

Эхо-метод по сравнению с ранее рассмотренными позволяет достаточно точно определить не только наличие дефекта, но и его характеристики.

Заключение

В данной работе была разработана технология сборки и сварки пояса в условиях массового либо крупносерийного производства, а также выбрано оборудование и материалы.

Л. А. Сварочное, Л. В. Материаловедение, М. Д. Баннов, А. И. Акулов