Разработка технологического процесса сварки изделия «Барьер»

Расход углекислого газа – количество газа, которое подается в горелку за единицу времени. Расход зависит от толщины металла, размеров шва и от выбранного режима сварки.В зависимости от диаметра проволоки задаемся приближенным значением Iсв[7]Iсв = 100 dэ (dэ – 0,5) + 50 , (7.1)Iсв= 100 х 1,2 (1,2– 0,5) + 50 = 140 А .Для принятого диаметра сварочной проволоки и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение на дуге:Uд = 20 + 0,05Iсвdэ-0,5, (7.2)Uд = 20 + 0,05 х 140 х 0,58 = 22 В.Допускаемая плотность тока:j = 4 Iсвπ-1dэ-2 , (7.3)j = 4 х 140 х 0,32 х 0,1 = 118 А/мм2.Сравнивая рассчитанные значения со значениями, приведенными в литературных данных, принимаем следующие значения [5]:Iсв= (140 – 160) А.Uд = (22 - 24) Вj = (115 -120) А/мм2.Скорость сварки вычисляем по формуле [5]Vсв = 0,1892IсвUд/lшh1, (7.4)Vсв = 0,1892 х 140 х 22/2,57 х 4 = 15,2 м/ч Принимаем Vсв = 15 м/ч.Площадь поперечного сечения наплавленного металла зависит от коэффициента наплавки αн (αн = (11 - 13) г/А ч) и определяется по формулеFн = αн Iсв/ ρ Vсв , (7.5) Fн = 11,7 * 140 / 7,8 * 15 = 36 мм2. Скорость подачи проволоки рассчитывается по формулеVпп = 4 Fн Vсв / π dэ2 , м/ч (7.6) Vпп = 4 · 15 · 36 / 3,14 · 1,2² = 277,6 м/ч , (м/ч). Расход газа равен [5]Qг = kг * dэл = 10 * 1,2 = 12 (л/мин) , (7.7)8 Разработка технологической карты на сваркуДля сварки металлоконструкции предлагаю применить механизированную (полуавтоматическую) сварку в среде СО2, что повысит производительность сварки до αн = 18 г/А*ч. Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность автоматизировать и механизировать сварку коротких швов, находящихся в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков.Преимущества механизированной сварки в среде СО2:Хорошее наблюдение за процессом формирования шва;Несложность обращения с оборудованием сварки;3. Локальность источника тепла дает при сварке минимальную зону термического влияния;4. Небольшой объем шлаков, участвующих в процессе сварки в СО2, позволяет получать швы высокого качества;5. Использование сварочной проволоки Св-08Г2Си защитного газа СО2 удешевляет процесс сварки; 6. Мелкокапельный и струйный перенос металла в сварочную ванну обеспечивает формирование более качественных швов, чем при РДС, 7. Применение механизированной сварки в СО2 дает возможность сварить все сварные швы за один проход и в нижнем положении. 8 Энергоёмкость снижается за счёт того, что скорость полуавтоматической сварки выше, чем скорость ручной дуговой сварки.9 Металлоёмкость снижается за счёт того, что разделка кромок при полуавтоматической сварке в среде СО2 толщины 6мм по ГОСТ 14771 не требуется, а при РДС она необходима, что приводит к меньшему количеству наплавленного металла, а следовательно его экономии.Назначенные размеры швов удовлетворяют требованиям прочности для обеспечения работоспособности проектируемой конструкции.Недостаток процесса механизированной сварки в среде СО2:- сильное разбрызгивание металла.В связи с универсальностью данного способа сварки предлагаю прихватки производить этим же способом сварки.Чтобы снизить разбрызгивание металла применяется сварка в среде смеси защитных газов Аr и СО2.Выбор оптимального способа сварки является основным технологическим вопросом при изготовлении сварных конструкций. Основной задачей при выборе способа сварки – является получение качественного сварного соединения.Типы сварных швов и конструктивные элементы подготовки кромок, а также размеры наложенных сварных швов, выполненных механической сваркой в смеси аргона и углекислого газа, выбирают в соответствии с требованиями ГОСТ 14771-76.Для прихваток используем ручную дуговую сварку на постоянном токе.Технологический процесс сборки-сваркиДетали из заготовительного цеха поступают в сборочно-сварочный цех.В начале осуществляется 10% входной контроль получаемых изделий. Затем они транспортируются к соответствующим рабочим местам.005 СлесарнаяЗачистить кромки деталей, прилегающие поверхности на ширину 20-30 мм до металлического блеска.010 Малярная Обезжирить свариваемые кромки, торцы и околошовную зону в обе стороны от шва с обеих сторон 015 Сборка Собрать узел согласно чертежаПрихватить020 Прихватка025 РазметочнаяРазметить узел согласно чертежа030 СваркаСварить собранное автоматической сваркой в среде защитных газов проволокой 1,2 св-08Г2С ГОСТ 2246-70. 035 Слесарная.Удалить брызги металла после сварки с поверхности узла, зачистить наплывы подтеки сварных швов с околошовных поверхностей. Проверить размеры, определить поводки после сварки узла.040 Контрольная.Провести внешнего осмотра изделия, проверить его размеры, соответствие требованиям нормативной технической документации. [2]9 Дефекты сварочных швовВ сварных соединениях не допускаются следующие внутренние дефекты:трещины всех видов и направлений, в том числе микротрещины, выявленные при микроисследовании;свищи;смещение основного и плакирующего слоев в сварных соединениях двухслойных сталей выше норм, предусмотренных настоящим стандартом;непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения;10 Методы контроля сварочных швовДля контроля качества сварных швов их подвергают внешнему осмотру. Этот вид контроля производится как в процессе сварки - рабочим, осуществляющим данную операцию, так и после охлаждения детали – специалистами отдела технического контроля. При проведении контроля внешнего вида применяют лупы пяти и десятикратного увеличения.Для выявления внутренних дефектов (пор, трещин, шлаковых включений), наплавленный и обработанный шнека подвергают ультразвуковому контролю, с применением переносных или стационарных дефектоскопов.Ультразвуковой контроль основан на пропускании через металл волн с частотой выше слышимости человеческого уха (16 кГц), с поперечными или продольными колебаниями. Ввод ультразвука в деталь осуществляется прямыми и наклонными (призматическими) искателями, под определённым углом (обычно 30-50 °С).С целью повышения чувствительности и качества ультразвукового контроля, пространство между излучающей плоскостью и поверхностью исследуемого металла заполняют контактной средой (машинное масло, водные растворы).Ультразвуковые волны, введенные в металл, встретившись с дефектом либо разделом двух фаз, отражаются под углом равным углу падения.Часть волн после отражения попадает на искатель и фиксируется дефектоскопом.Контроль качества сварочных швов рекомендуется производить с использованием переносного дефектоскопа марки УДМ-1-М (ГОСТ 14782-76). [3]11 Противопожарная безопасностьВ соответствии с нормами НПБ 107-97 определяется категория помещения.Участок автоматической сварки располагается на территориях категории Г производств по пожарной и взрывной опасности. Работы на участке производятся в соответствии со СНиП11-90-81 и СНиП11-2-80, с Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий. Количество огнетушителей на участке и других первичных средств пожаротушения выбирается в соответствии с указанными выше требованиями. Территория оборудована по IV степени огнестойкости (предел огнестойкости не менее 2 часов).Места, отведенные для установки оборудования очищены от легковоспламеняющихся материалов в радиусе не менее 5 м. Запрещается производить сварку изделий, находящихся под напряжением, избыточным давлением, заполненных горючими и токсичными материалами.Для повышения пожарной безопасности в процессе проектирования предусмотрено безопасное расположение оборудования. В виду повышенной электрической опасности средства пожаротушения ограничены: сухой песок, углекислотные или порошковые огнетушители марок ОУ-2А, ОУ-5, ОУ-8, ОУ-25, ОУ-80, ОУ-100.Для защиты сотрудников, не связанных со сварочными работами, место рабочего должно быть ограждено экранами из негорючих материалов высотой не менее 1.6 м. Во всех производственных помещениях, где возможно присутствие в воздухе взрывчатых паров, газов, разрешается производить сварку только после ликвидации источника загрязнения, отчистки и проветривания помещения.Наиболее вероятные причины пожаров при автоматической сварке:1) нарушение технологического режима;2) неисправность электрооборудования [5].Предотвращение развития пожаров и уменьшения их последствий достигается: обеспечением своевременной эвакуации, ограничением пожара, снижением задымления помещений и зданий, огнезащитой строительных конструкций. В современном промышленном производстве участвуют энергоносители в виде газа, нефтепродуктов, угольной, сланцевой, торфяной пыли, химически опасные вещества, т.е. происходит насыщение объектов потенциально огнеопасными, взрывчатых материалами и технологиями, опасными для здоровья человека химическими и биологическими веществами. Это способствует значительному повышению риска возникновения аварий, увеличению масштабов разрушений и других последствий, вызываемых воздействием поражающих факторов техногенных источников ЧС (ГОСТ Р 22.8.01-96 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Ликвидация чрезвычайных ситуаций. Общие требования»).12 Техника безопасностиГорение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно ярких световых лучей и невидимых глазом так называемых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Интенсивность лучистой энергии в основном зависит от силы сварочного тока и величины напряжения.Видимые световые лучи ослепляют, так как их яркость превышает физиологически переносимую дозу. Короткие ультрафиолетовые лучи даже при кратковременном воздействии могут вызвать электроофтальмию. Инфракрасные лучи обладают главным образом тепловым эффектом, их интенсивность зависит от мощности дуги. При современных способах сварки тепловая радиация на рабочем месте может составлять 0,5-6 кал/см2·мин. Источниками тепловой радиации являются дуга и в меньшей степени нагретый металл.Рисунок 12.1 - Сварочная маска «Хамелеон»Устройство светофильтра «Хамелеон»Автоматически затемняемый светофильтр предназначен для защиты глаз сварщика от светового излучения в видимой части спектра: затемнение усиливается автоматически при начале сварки, что позволяет легко контролировать начало сварки без опасности ослепить глаза.Светофильтр изготовлен из нескольких слоев жидких кристаллов находящихся между поляризационными пленками. Под напряжением жидкие кристаллы «выстраиваются» в определенном направлении, таким образом блокируя часть поляризованного света:Рисунок 12.2 - Устройство светофильтра «Хамелеон»Следует также заметить, что наибольшую опасность при дуговой сварке составляют невидимое излучение в ультрафиолетовом и инфракрасном спектре. Даже неисправный светофильтр – «хамелеон» обеспечивает постоянную защиту от этих излучений благодаря постоянному УФ, ИК фильтру (защита основана на частичном отражении УФ, ИК лучей специальным слоем – фильтром).Источником питания для схемы управления светофильтра могут служить заменяемые батареи (обычно литиевые элементы – «таблетки») и/или солнечные батареи.- Время срабатывания (закрытия).Для индивидуальной защиты электросварщиков предусмотрены следующие средства по ГОСТ 12.4.035 – 78 (таблица 12.1): Таблица 12.1 - Средства индивидуальной защиты НаименованиеТип, марка, ГОСТ ПримечаниеКостюм брезентовыйГОСТ 12.4.250-2013Предназначены для защиты от излучения сварочной дуги, брызг расплавленного металлаБотинки кожаныеГОСТ 28507-99Рукавицы брезентовыеГОСТ 12.4.010-75Предохранительный поясГОСТ 32489-2013Выдаются дополнительно и в зависимости от характера и условий, выполняемой работыДиэлектрические перчатки, галоши, резиновый коврикСварочная маска «Хамелеон»Защитный шлемКаскиПротивопылевые респираторы из фильтрующих материаловШБ–1,«Астра», «Лепесток», Ф–62Ш, РП – КЗаключениеВ ходе выполнения работы был разработан технологический процесс сборки-сварки изделия барьер. Рассмотрены основные свойства материала из которого изготовлено изделие, дана оценка свариваемости. Выбрано необходимое оборудование для изготовления. В данном проекте разработан технологический процесс сборки и сварки барьра. Разработана технология изготовления изделия тем что, была произведена замена ручной сварки на автоматическую, с более современным сварочным оборудованием. На основе справочных данных были выбраны параметры сварки. В результате внедрения современного оборудования повысилось качество выпускаемого изделия, уменьшилось время на его выпуск и затраты. Рассмотрены методы контроля сварных швов изделия и выбраны оптимальные.Список используемых источников1. Строительные конструкции / Под ред. д.т.н., проф. Байкова В.Н. и д.т.н., проф. Попова Г.И. – М: Высшая школа, 1986.- 544 с.2. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчёт и проектирование / Под ред. Николаева Г.А. – М: Высшая школа, 1990.- 446 с.3. Марочник сталей и сплавов / Под ред. Сорокина В.Г. – М.: Машиностроение, 1989. - 612 с.4. Синяговский И.С. Сопротивление материалов. – М.: Колос, 1968.- 456 с.5. Панарин Н.Я., Тарасенко И.И. Сопротивление материалов. – Ленинград: государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962.- 528 с.6. Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. – М.: Машиностроение, 1966.- 252 с.7. Дыховичный А.И. Строительная механика. – М.: Высшая школа, 1966.- 328 с.8. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка. – М.: Машиностроение, 1974.- 111 с.9. Чвертко А.И., Патон В.Е., Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки. – М.: Машиностроение, 1981.- 465 с.10. Справочник по сварочным работам / Под ред. Хромченко Ф.А. – М.: НПО ОБТ, 2002. -188 с.11. Колганов Л.А. Сварочное производство. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.- 504 с.12. Ежова, Э.В. Безопасность жизнедеятельности. [Текст]/ Э.В. Ежова. – Москва, 1999. – 124 с. ПРИЛОЖЕНИЕ