Обоснование выбора способа сварки сварной конструкции

2.2 Выбор и обоснование способа сварки, сварочных материалов

Выбор способа сварки производится с учетом толщины деталей в месте их соединения, типа и конструктивного оформления, протяженности и конфигурации, доступности и положения шва в пространстве, особенностей свариваемости, программы выпуска и т. д.

При изготовлении платформы необходимо сваривать детали толщи — ной от 5 до 15 мм. Соединения – тавровые и нахлёсточные.

Сварку деталей из данного материала можно осуществлять практически любым из существующих способов сварки.

Ручная дуговая сварка не будет применяться вследствие малой производительности труда, газовая сварка применяется в основном для ремонта, и тоже применяться не будет.

Сварка под флюсом: для данной конструкции применять этот способ нецелесообразно, так как конструкция имеет малые габариты, протяженность сварных швов небольшая.

Лазерную и электронно-лучевую сварку тоже нецелесообразно использовать для сварки данной конструкции, так как они имеют высокую стоимость и применяются в основном для сварки цветных металлов и сплавов 3.

Следовательно, наиболее рациональным способом сварки платформы будет механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа. Основными преимуществами дуговой сварки в среде защитного газа являются: высокая производительность процесса, надежная защита металла шва и зоны термического влияния, высокая степень концентрации дуги, обеспечивающая минимальную зону термического влияния и относительно небольшие деформации изделия, возможность наблюдения за формированием шва, возможность сварки в любых пространственных положениях 3.

Для выбранного вида сварки выбираем защитный газ и проволоку в соответствии с рекомендациями литературного источника [3].

Использование смеси 80%СО2 и 20% О2 позволяет обеспечить достаточно хорошую защиту дуги и сварочной ванны, сварка в углекислом газе менее чувствительна к отрицательному влиянию ржавчины. Получается ровный гладкий шов, увеличивается плотность шва.

При сварке в углекислом газе для обеспечения необходимых механических свойств металла шва и высокой стойкости его против образования пор и трещин следует применять сварочную проволоку марки Св-08Г2С, химический состав которой приведен в таблице 2.3 [1]. Толщину сварочной проволоки выбираем 1,2 мм

Сварка ведется постоянным током обратной полярности.

Таблица 2.3 – Химический состав проволоки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70, %

Источник

Выбор и обоснование выбора метода сварки.

Выбор и обоснование методов сварки зависит от следующих факторов:

— От вида сортамента металла и заготовок.

— От химического состава металла, его теплофизических свойств, определяющих его технологическую свариваемость.

— От толщины металла.

— От назначения изделия, в зависимости от воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации.

— От конструкции изделия, с учётом её сложности, массы, габаритов, типов нанесения швов в пространстве, характера работы швов.

— От программы выпуска и типа производства.

— От экономической эффективности способа сварки.

Оценивая возможность применения тех или иных способов сварки необходимо учитывать как особенности производимых конструкций, так и характер производства. Соответственно оснащение участка должно быть достаточно универсальным. Для этого на участке предусмотрено применение наиболее универсальных способов сварки, которые обеспечивают выполнение необходимой номенклатуры работ.

Сталь 12Х18Н10Т может свариваться различными способами сварки: ручная дуговая, полуавтоматическая в защитном газе, электрошлаковая. Ручная дуговая сварка нержавеющим электродом менее производительна, чем другие способы сварки, поэтому для сварки воздухоохладителя я предлагаю использовать полуавтоматическую сварку в аргоне так как этот способ, позволяет выполнять сварку в различных пространственных положениях. При полуавтоматической сварке в аргоне качество шва будет гораздо выше, чем при использовании других методов сварки.

5. 5 Расчёт режимов сварки и количества сварочных материалов.

Известно, что основные параметры механизированных процессов дуговой сварки следующие:

— Диаметр электродной проволоки.

— Вылет электродной проволок

— Скорость подачи электродной проволоки.

Полуавтоматическую сварку в аргоне производят короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 25 мм. Стыковые швы в нижнем положении сваривают с наклоном электрода от вертикальной оси на 5 — 20 ° . Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и с наклоном поперёк шва под углом 40 — 50 ° к горизонтали, смещая электрод на 1 — 1,5 мм от угла на горизонтальную полку.

Тонкий металл варится без колебательных движений за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетов 4 — 8 мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали. Корень стыкового шва

заваривают возвратно — поступательно, следующий — по вытянутой спирали, а последующие — серповидными движениями.

Проволокой толщиной 0,8 — 1,2 мм сваривают металл во всех пространственных положениях, причём при вертикальном, горизонтальном и потолочном напряжение уменьшают до 17 — 18,5 В, а силу тока на 10 — 20 °/о.

Стыковые швы металла до 2 мм, а угловые — катетом до 5 мм и корень стыковых швов большого сечения лучше сваривать сверху вниз. При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор. Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последовательно включить дроссель.

Расчёт параметров режима сварки производят в следующем порядке:

1) Определяем толщину свариваемого металла S ₁=10, S₂=40.

2) В зависимости от свариваемого металла выбирают диаметр электродной проволоки.

3) Вылет электрода.

Lэл =10 D _эл

4) Рассчитывают силу сварочного тока. I св= j *Fэл

I св= 130*((3,14*4)/4)=110*3,14=345А

5) Определяем скорость подачи проволоки.

6) Напряжение на дуге

7) Определение скорости сварки по формуле.

r_н= r_л= 0,0078 г/мм 3 =7,8* 10 -3 г/мм з

Источник

Дипломная работа по сварочному производству

С одержание

1.1Назначение и конструктивные особенности изделия…………………….. . 5

1.2 Выбор материала и сортамента сталей элементов сварной конструкции……………………………………………………………………… 7

1.3 Выбор и обоснование подготовительных операций……………………… 9

2.1 Выбор и обоснование способа сварки, параметры режима сварки……. 12

2.2 Выбор сварочного оборудования для изготовления конструкции………14

2.3 Выбор сварочных материалов………………..…………………………….16

3 Контроль сварных соединений……………………………………20

3.1 Виды возможных дефектов и способы их устранения…………………. 20

3.2 Методика выполнения контроля……………………………………………22

4. Экономическая часть………………………………………………. 24

4.1 Расчеты нормы времени на сварку изделий……………………………….24

4.2Расчет расходов сварочных материалов. …………………………………..26

5.1Электробезопасность и пожарная безопасность…………………………. 27

5.2 Техника безопасности при выполнении работ. …………………………. 29

В ведение

С помощью сварки изготавливают изделия из металлов, а также некоторых неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс). Модифицируя режимы сварки, можно наплавлять слои металлов различных толщин и различного состава. При помощи специализированного оборудования в определенных условиях можно выполнять процессы, обратные по своей сути процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.

С применением сварки создаются серийные и уникальные машины. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий. При изготовлении металлоконструкций, прокладке трубопроводов, установке технологического оборудования, на сварку приходится четвертая часть всех строительно-монтажных работ.

Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения. Это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, так как именно они непосредственно осваивают новые способы сварки. Сварные конструкции в зависимости от назначения разделяются на машиностроительные и технологические. Создание типового технологического процесса конструкции можно классифицировать:

— п о конструктивной форме сварного изделия; — по особенностям эксплуатационных нагрузок.

Основным видом сварки является дуговая сварка, при помощи которой создаются основные сварочные конструкции. К таким сварочным конструкциям относятся всевозможные решетчатые изделия.

При проектировании технологического процесса изготовления оконной решетки руководствовался следующими положениями:

1. Правильный выбор сварочного оборудования, материалов (марки стали, электродов), инструментов.

2. Обеспечение прочности при минимальных затратах металла, что в приблизительной мере обеспечивает экономичность.

3. Используя схему конструкции, применять экономичные профили проката.

Цель работы: описание разработки технологического процесса сварки ограждения.

— изучить литературу, необходимую для выполнения данной работы;

— дать оценку современного состояния решаемой проблемы, основные и исходные данные для разработки письменной экзаменационной работы;

— представить анализ сварной конструкции, подлежащей к изготовлению;

— разработать требования, предъявляемые к сварной конструкции: материал, его обработка, виды сварочных материалов, способы контроля изделия, его сварных швов и испытание конструкции;

— разработать технологический процесс с расчетами режимов ручной дуговой сварки плавящимся электродом;

— представить расчет расхода материалов и расчета норм времени на сварочные работы;

— разработать мероприятия по техники безопасности при изготовлении сварной конструкции при соблюдении правил электробезопасности и пожарной безопасности.

1 Основная часть

1.1 Назначение и конструктивные особенности изделия

Издревле самой надежной защитой владения от посягательств недобрых людей считался прочный металлический забор. Не утратил своей актуальности такой способ защиты и сегодня.

Металлические ограждения можно условно разделить на несколько типов защитных сооружений, которые, впрочем, не имеют четкого деления и отличаются только стилевыми элементами.

Можно условно выделить ограждения для городских объектов, детских и школьных учреждений ограждения для предприятий, группу ограждений частной собственности и парковые зоны (Рис.1). Рисунок 1 — Ограждения для парковых зон

Типичным примером ограждений первой группы являются металлические заборы Москвы, Санкт-Петербурга , особенно ее центральной исторической части. Каждый металлический кованый забор сродни произведению искусства: ажурные завитушки, аккуратная сварка.

Для ограждения современных городских гражданских объектов, как правило, используются заборы из сварной проволоки. Заборы могут иметь различную высоту и протяженность.

Если необходимо отделить территорию крупных объектов: спортивные площадки, особенно футбольные и баскетбольные площадки, теннисные корты, детские площадки — как правило, применяют металлические ограждения значительной высоты, изготовленные или из прутков, переплетенных в виде металлической сетки или крупноячеистую металлическую сетку, секции которой по периметру отделаны металлическим уголком.

Для защиты промышленных предприятий металлические ограды должны, прежде всего, отличаться надежностью, а их эстетические свойства отходят на второй план. Такие заборы предотвращают воровство, вандализм, несанкционированное проникновение на объект с целью умышленного повреждения оборудования. Для создания таких заборов чаще всего используется металлическая сетка из сварной оцинкованной проволоки, которая для гарантированной длительной эксплуатации покрыта специальной краской. Многие предприятия испытывают необходимость четкого разграничения функциональных зон на территории. Это может быть обусловлено требованиями безопасности труда.

Наибольшее разнообразие имеют металлические ограждения для частной собственности. Они могут быть созданы из кованых элементов и в виде забора из сетки. Для монтажа этих ограждений используются металлические столбы для забора из круглой или квадратной трубы различного диаметра и толщины стенки.

Преимущество решетчатых металлических заборов в том, что они вписываются в облик современной городской территории, выглядят эстетично и не препятствуют обзору.

1.2 Выбор материала и сортамента сталей элементов сварной конструкции

Металлические ограждения изготавливают методом сварки. Большое влияние на технологичность сварной конструкции оказывает свариваемость стали, которая обеспечивает высокое качество сварного соединения, Под свариваемостью материалов понимается комплексная технологическая характеристика металла или сплава, которая отражает их реакцию на процесс сварки и показывает пригодность данного материала для получения надежного сварного соединения. Свариваемость (Приложение 1) определяется в первую очередь механическими испытаниями сварных швов на разрыв, изгиб, ударную вязкость и кроме того, способностью материалов без образования трещин и значительного изменения свойств выдерживать быстрый нагрев до температуры плавления, значительное тепловое расширение, быстрое охлаждение и усадку при этом. В некоторых случаях для определения свариваемости проводят специальные испытания сварных соединений в условиях, соответствующих реальным условиям их эксплуатации.

Помимо сварных образцов испытывают и не сварные образцы основного металла, применяя термическую обработку, чтобы воспроизвести изменение свойств материала аналогично происходящему во время нагревания при сварке. Испытание материалов на свариваемость необходимо при разработке технологии сварки .

Свариваемость стали может быть определена также по содержанию химических элементов (С, Mo, V, Ni, Cr, Mn), влияющих на ее механические свойства.

В этом случае пользуются эмпирической формулой, определяющей эквивалент углерода С_экв:

С_экв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10,

где Mn, Ni, Cr, Mo, V, С — содержание элементов в стали в весовых процентах по данным химического анализа.

Для ручной дуговой, автоматической и полуавтоматической сварки эквивалент углерода не должен превышать 0,45%. При этом соотношении не обнаружено склонности стали к образованию горячих трещин.

Если С_экв более 0,45%, то для предотвращения образования трещин и закалочных структур применяют предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку. При сварке металлов малых толщин допускается предельное содержание С_экв 0,55% без применения термической обработки.

Свариваемость стали ухудшают примеси серы и фосфора, содержание которых свыше 0,035 и 0,04% соответственно повышает склонность к образованию трещин.

По свариваемости стали подразделяют на: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо свариваемые

Сплав марки стали Ст3сп содержит: углерода — 0,9-1%, кремния — 0,05-0,17%, марганца — 0,4-0,65%, никеля, хрома — до 0,3% , серы и фосфора — до 0,05 и 0,04% соответственно.

С_экв = 0,9 + 0,5/20 + 0,3/15 + (0,3 + 0,05)/10 =0,23

Из уравнения видно, что сталь хорошо сваривается и не дает трещин, не требует предварительного нагрева.

Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В зависимости от назначения и нагрузок изделия выбирают материал из которого оно будет изготовлено. Таким образом, для изготовления ограждения использовалась сталь марки Ст3сп низкоуглеродистая, относится к группе хорошо свариваемых. Углерода в ней до 0,25 % , марганца 0,5% , кремния 0,35%. Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей.

1.3 Выбор и обоснование подготовительных операций

Технологический процесс заготовок деталей из проката может включать следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок и очистку под сварку.

Правка осуществляется за счет создания местной пластической деформации и, как правило, производится в холодном состоянии. Для устранения волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50мм широко используют многовалковые машины с числом валков больше пяти. Правку мелко- и среднесортного и профильного проката производят на роликовых машинах, работающих по той же схеме, что и листоправильные. Для изготовления решетки правка металла не осуществлялась, так как использовался новый профильный прокат.

Разметка. Использование приспособлений для мерной разметки проката обеспечивает экономию времени. Слесарная операция заключается в нанесении на поверхность заготовки углублений (кернов) и линий (рисок), определяющих контуры изготовляемой детали или места, подлежащие обработке. По рискам с заготовки при обработке удаляют припуск. Разметку осуществляют главным образом в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Для разметки квадратного профиля при изготовлении деталей оконной решетки был использован разметочный материал: чертилка, керн, металлическая линейка и рулетка.

Резка, разделка кромок. Резкой металлов называют отделение частей (заготовок) от сортового, листового или литого металла.

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском.

Так же применяют разделительную кислородную резку. Ручная и полуавтоматическая резка производится обычно по разметке, автоматическая – с помощью копирных устройств и по масштабному чертежу. Кислородная резка используется и при подготовки кромок под сварку. Если эта операция совмещается с разделительной резкой, то односторонний скос с притуплением получают, используя одновременно два резака, а двусторонний скос – при трех резаках. После вырезки детали иногда приходится править.

Механическая обработка кромок обычно производится на станках, либо с помощью «болгарки» (Рис 2), которая необходима:

а) для обеспечения требуемой точности сборки;

б) для образования фасок, имеющих сложные очертания;

в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью кислородной резки, когда это считается необходимым.

В данной работе для резки заготовок для оконной решетки использовалась механическая «болгарка».

Рисунок 2 – Механическая «болгарка» с отрезным диском

Очистка металла от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки: ручным инструментом механическими щетками, абразивными кругами.

Очистка поверхности от загрязнений и ржавчины на заготовках для изготовления ограждения осуществляется угло — шлифовальной машинкой. Для удаления заусенцев, снятие усиления шва и удаления окалины на небольших поверхностях используется очистка абразивными кругами.

Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину до 20мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.

Сборка. В процессе изготовления сварных конструкций должны быть обеспечены заданные технологическим процессом взаимное положение соединяемых деталей и условия, наиболее благоприятные для образования качественного соединения. Это достигается применением технологических приспособлений и оснастки.

Технологические приспособления делятся на сборочные, предназначенные для сборки под сварку и фиксации деталей при помощи прихваток (или простейших механических устройств); сварочные, предназначенные для сварки заранее собранных деталей с зафиксированным взаимным положением и сборочно-сварочные, позволяющие совместить операции сборки и сварки.

Сборка металлоконструкций – трудоемкая операция, требующая большой точности, особенно при сборке решетчатых конструкций. Конструкции собирают по технологическим чертежам металлоконструкций на стеллажах или на сборочных стендах.

Конструкция ограждения была выполнена из квадратного профиля с помощью сборочных приспособлений.

В качестве приспособлений применялись зажимы, стяжки, угольник.

Из профиля 10*10 собираем раму (контур) ограждения по её размерам. Сборку осуществляем в соответствии размеров по сторонам и диагоналям, это можно сделать при помощи угольника и рулетки. Если все размеры совпадают, то детали нужно зафиксировать помощью зажимов, а затем прихватками.

2 Специальная часть

2.1 Выбор и обоснование способа сварки

Способ сварки выбираем из условия требуемых эксплуатационных свойств конструкции (точность, прочность, надежность), и конструктивными особенностями, применяемых материалов. При выборе способа сварки так же руководствуются видом производства, производительностью процесса и программой выпуска.

Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

-толщины свариваемого материала;

-протяжённости сварных швов;

-требований к качеству выпускаемой продукции;

Источник