Курсовая работа: Разработка технологического процесса изготовления сварной конструкции – сварная двутавровая балка

1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Разработка новых изделий, обладающих новыми технико-экономическими характеристиками, является сложной комплексной задачей, для решения которой необходимо обеспечить при конкретных производственных условиях высокую технологичность изделия.

Технологичной называют такую сварную конструкцию, которая обеспечивает удобство и простоту изготовления любыми видами сварки и при различных режимах; автоматизацию и механизацию максимального числа операций технологического процесса; низкую себестоимость процесса сварки за счет экономии сварочных материалов, повышения производительности и высокого уровня механизации. Под технологичностью изделия понимается совокупность свойств его конструкции, характеризующих возможность оптимизации затрат труда, времени, средств на всех стадиях создания и эксплуатации. Также необходимо, чтобы сварная конструкция отвечала требованиям технической эстетики. Улучшение технологичности конструкции проводится по трем направлениям: экономия металла; снижение трудоемкости изготовления изделия; экономия времени.

Изготовление сварных двутавровых балок - это довольно сложный процесс, который состоит из огромного количества этапов. С самого начала происходит - раскрой метала, то есть, металл раскраивается на полосы необходимой длины и ширины. После этого, чтобы улучшить провар происходит разделка кромок на специальном станке.

Далее происходит сборка. Она должна быть очень точной, все детали должны располагаться строго перпендикулярно друг по отношению к другу, а также необходимо соблюдение симметрии стенок. Сборка может осуществляться вручную, если говорить о небольшом производстве, либо же с помощью автоматизированных машин, как это происходит на массовом производстве.

· Последним этапом является сварка балки. Технология сварки двутавровой балки может быть различна, поэтому на вопрос: «Как правильно сварить двутавровую балку?» существует много ответов. Существуют приемы наложения швов в разной последовательности: Сварка балки с наклоненным электродом. Данным методом может быть осуществлена одновременная сварка двух швов, однако швы получаются неглубокими;

· Метод «лодочки». Если сваривать балку этим способом, то будут обеспечены благоприятные условия для формирования глубокого шва, однако времени этот метод занимает гораздо больше, чем предыдущий

Сам процесс осуществляется при помощью сварочного аппарата, который сваривает детали под высоким давлением, существует некоторое количество вариантов агрегатов для исполнения процесса сварки на производстве. Это могут быть сварочные манипуляторы, отличающиеся высокой степенью автоматизации, самоходные сварочные трактора - самый надежный и простой способ, однако его применение в условиях массового производства нежелательно. ГОСТ 26020-83 регламентирует следующие предельно допустимые отклонения на размеры двутавров.

Таблица 3 - Допуски при высоте балки(все значения в мм)

Для ширины полки в зависимости от величины номинальной высоты профиля h, мм:

· ±2 - для балок высотой меньше 120 включительно

· ±3 - для балок высотой больше 120.

Таблица 4 - Допуски при толщине стенки(все значения в мм)

Таблица 5 - Допуски при толщине полки профиля(все значения в мм)

По длине предельно допустимые отклонения стандартом 26020 нормируются только для двутавровой продукции мерной и кратной ей длины, и они следующие,мм

Таблица 6 - Предельные отклонения для профилей с длиной и высотой

Сварные соединения двутавровой балки в процессе эксплуатации должны быть равнопрочными с основным металлом конструкции при всех видах нагрузок (статических, ударных, вибрационных). Требуемые механические свойства достигаются применением рациональных режимов сварки, термической и механической обработкой конструкции после сварки.

2. Разработка технологического процесса изготовления сварной конструкции

2.1 Выбор и обоснование выбора способа сварки двутавровой балки

Выбор наиболее целесообразного способа сварки из числа возможных для заданной сварной конструкции или операции разрабатываемого технологического процесса производится на основе их сравнения с точки зрения экономики. Наиболее целесообразным в большинстве случаев оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе, ГОСТ 14771-76 - Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. УП - в углекислом газе и его смеси с кислородом плавящимся электродом.

Прогрессивный способ сварки в защитной среде углекислого газа имеет следующие технические и экономические преимущества перед другими способами сварки:

· производительность сварки в углекислом газе при одинаковых режимах на 25% выше производительности сварки под флюсом и в 3 раза выше производительности ручной дуговой сварки. Количество расплавленного металла при полуавтоматической сварке на обратной полярности в углекислом газе составляют 6-8 кг/час;

· стоимость одного килограмма металла, наплавленного в углекислом газе, на 20% дешевле, чем при сварке под флюсом, в 2 раза дешевле, чем при ручной дуговой сварке качественными электродами;

· хорошая видимость открытой дуги обеспечивает точность наложения швов, что особенно важно при полуавтоматической сварке криволинейных, прерывистых и труднодоступных швов и различных монтажных швов, для которых затруднено применение сварки под флюсом.

2.2 Выбор и обоснование выбора сварочного оборудования

Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в углекислом газе - процесс сварки, при котором подача сварочной проволоки в зону сварки механизирована, а возбуждение дуги и перемещение газосварочной горелки в направлении сварки и её завершения осуществляются сварщиком вручную.

Сварочная горелка обеспечивает подвод электрического тока от источника сварочного тока через контактный наконечник к проволоке, а через сопло подает защитный газ из баллона в зону сварки. Снабжена кнопками выключения-включения полуавтомата в режим «сварка», а в некоторых случаях рукоятками регулирования параметрами режима сварки.

Гибкий шланг в полуавтоматах предназначен для подачи электродной проволоки, сварочного тока, защитного газа, подключения проводов управления. В зависимости от номинального сварочного тока медный кабель имеет сечение 25, 35, 50 и 70 мм2.

Полуавтомат (рисунок 3) включает: кабель питания, главный выключатель, соединитель шланга защитного газа, сварочная горелка и кабель, кабель и зажим заземления. Механизм подачи электродной проволоки обеспечивает поступление ее в сварочную горелку через направляющий кабель с заданной скоростью.

Подающий механизм Kemppi KEMPACT 323R предназначен для полуавтоматической дуговой сварки в тяжелых условиях плавящимся электродом в среде защитных газов сплошной или порошковой проволоками углеродистых и нержавеющих сталей и сплавов, включая алюминиевые, а также самозащитной проволокой. Технические данные полуавтомата приведены в таблице 7.

Рисунок 3 - Схема Kemppi KEMPACT 323R

Таблица 7 - Технические характеристики полуавтомата Kemppi KEMPACT 323R

Рисунок 4 - Панель управления

Панель управления (рисунок 4) сварочным процессом предназначен для установки и регулирования параметров сварочного цикла, так же обеспечивает: включение полуавтомата в режим «сварка» кнопкой, расположенной на сварочной горелке; плавное регулирование скорости подачи электродной проволоки и сварочного напряжения на источнике питания резисторами, расположенными внутри подающего механизма; включение подачи защитного газа при нажатии кнопки на горелке с ручной регулировкой.

Газовая аппаратура служит для подачи защитного газа в зону сварки газовые редукторы, подогреватели и осушителя газов, расходомеры, смесители газов, электромагнитные газовые клапаны.

2.3 Выбор и обоснование выбора сварочных материалов

Выбор сварочных материалов производится в соответствии с принятым способом сварки, ГОСТ 14771-76. Выбор стальной сварочной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246-70, «Проволока стальная сварочная. Технические условия», который предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки, наплавки диаметром от 0,3 до 12 мм. Проволоку выбирают с учетом: способа сварки; рассчитанных режимов сварки; применяемого сварочного оборудования; требуемых свойств сварных соединений; марки свариваемых сталей.

В зависимости от уровня легирования сварочная проволока по ГОСТ 2246-70 подразделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. При сварке в углекислом газе происходит повышенное выгорание углерода, марганца и кремния. При сварке обычной низкоуглеродистой проволокой в первую очередь происходит интенсивное выгорание углерода, в результате чего в шве образуются поры. Поэтому при сварке используются проволоки с повышенным содержанием раскислителей.

Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений.

Для сварки двутавровой бакли из стали 15ХСНД предлагается применить проволоку сплошного сечения марки Св-10Г2. Проволока сварочная марки Св-10Г2 предназначена для электродуговой сварки в среде защитных газов (100% углекислый газ C0₂ или газовая смесь 80% аргон Ar + 20% CО₂) во всех пространственных положениях углеродистых и низколегированных сталей (таблица 8).

Таблица 8 - Марка сварочной проволоки в зависимости от марки стали

Таблица 9 - Механические свойства металла шва в углекислом газе С1

Таблица 10 - Механические свойства металла шва в смеси газов М21

Таблица 11 - Химический состав наплавленного металла, %

Свойства ряда металлов и сплавов значительно ухудшаются при воздействии на них при высоких температурах кислорода, а часто азота и водорода. Одним из способов исключения такого воздействия является сварка в атмосфере защитных газов. Наилучшее качество сварного шва достигается применением среды защитных газов комбинированная защита. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей может быть использована углекислота пищевая по ГОСТ 8050-85. Выпускается трех сортов: высший - 99,8% СО₂, 1-й - 99,5% и 2-й - 98,8%. Двуокись углерода 2-го сорта применять не рекомендуется. Для сварки плавящимся электродом углеродистых легированных сталей необходим аргон, содержащий 1…5% О₂ (аргон марки В - для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и окалиностойких сталей), ГОСТ 10157-79 «Аргон газообразный и жидкий. Технические условия».