Методические рекомендации по курсовому проектированию в рамках ПМ 01 Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления сварных конструкций

Рассмотрено                                                                                     Утверждаю

на заседании ПЦК                                                                            Руководитель технологического

«Сварочного производства»                                                           профиля ГБОУ СПО «ГК г.Сызрани»

Протокол № 1 от 20.09.2013 г                                                         _________________Е.Г. Чаплыгина

Председатель _________Е.В. Наркевич

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по курсовому проектированию в рамках освоения профессионального модуля

ПМ 01. Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления сварных конструкций.

Разработала преподаватель профессиональных модулей по специальности 150415.52 «Сварочное производство»         Наркевич Елена Вячеславовна

Рецензия

на методические рекомендации

по курсовому проектированию в рамках освоения профессионального модуля

ПМ 01. Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления

сварных конструкций.

    Методические рекомендации составлены в соответствии с требованиями к минимуму содержания образования по профессиональному модулю ПМ 01. «Подготовка и осуществление

технологических процессов изготовления  сварных конструкций».

     Методические рекомендации включают в себя:

- цель и задачи курсового проектирования;

- пояснительную записку;

- содержание разделов курсового проекта;

- список использованной литературы;

- приложения.

     Данные методические рекомендации разработаны для студентов третьего курса по специальности 150415.52 «Сварочное производство».

     Курсовой проект является отражением технологической практики студентов и началом дипломного проектирования. Введение единых требований к форме, структуре, оформлению курсового проекта создает у студентов четкое представление о способах работы над проектом.

     Методические рекомендации освещают требования к содержанию проекта, формулировке целей и задач, составлению списка использованной литературы. В методических рекомендациях приведен образец оформления титульного листа курсового проекта, технические данные оборудования, образец технологической карты.

     Методические рекомендации помогут студентам выполнить курсовой проект, не испытав при этом трудностей.

     Методические рекомендации выполнены на должном уровне и могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе.

Инженер – технолог ООО «Нефтемаш»    Воробьева В.А.

Цель и задачи курсового проектирования

Основной целью курсового проектирования в рамках освоения профессионального модуля ПМ 01. «Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления сварных конструкций»  является формирование у студентов профессиональных компетенций

ПК 1.1 Применять различные методы, способы и приемы сборки и сварки конструкции с эксплуатационными свойствами.

ПК 1.2 Выполнять техническую подготовку производства сварных конструкций.

ПК 1.3 Выбирать оборудование, приспособления и инструменты для обеспечения производства сварных соединений с заданными свойствами.

ПК 1.4 Хранить и использовать сварочную аппаратуру и инструменты в ходе производственного процесса.

Для достижения образовательной цели необходимо

- организовать собственную деятельность студентов для решения проблемных ситуаций;

- актуализировать теоретические знания, полученных при изучении междисциплинарных курсов;

- оптимизировать опыт, полученный при прохождении учебной практики;

- создать проблемную ситуацию, побуждающую студентов применять умение работать с технической литературой, справочными материалами, нормативными документами, ГОСТ, ЕНиР, СНиП, ЕСТД и др.

Готовый проект в законченном виде должен состоять из двух частей: пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка содержит 25 – 30 листов в соответствии с содержанием, оформленных в формате Word, 14 шрифтом, 1,5 интервалом без жирного текста, подчеркивания и курсива. Пояснительная записка должна отражать основные положения по решению вопросов, заявленных в содержании. В конце записки необходимо привести список использованной литературы в соответствии с требованиями ГОСТ Р 7.0.5-2008.  Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления. – Введ. 2009-01-01. – М. : Стандарт информ, 2008. – 18 с. – (Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу). Список литературы оформляется в алфавитном порядке. Пример записи источника приводится ниже:

1. Аренс В.Ж. Азбука исследователя. М.: Интрермент, 2006.280 с.

или более подробно

4. Никонов В.И., Яковлева В.Я. Алгоритмы успешного маркетинга. М., 2007. С.256 – 300.

Записка нумеруется, начиная с содержания  снизу от центра 2 стр. Каждый пункт пояснительной записки начинается с нового листа.

Содержание

Введение.

1. Описание конструкции, ее назначение и программа выпуска.

2. Технологичность сварной конструкции.

3. Описание применения различных методов, способов и приемов сборки и сварки конструкции  и режимов сварки.

4. Описание применяемых сварочных материалов.

5. Описание выбора оборудования, приспособлений и инструментов для обеспечения производства сварных соединений с заданными свойствами.

6. Технология сборки и сварки конструкции.

7. Описание применяемого метода контроля качества конструкции.

8. Описание хранения и использования сварочной аппаратуры и инструментов в соответствии с требованиями техники безопасности и противопожарной безопасности.

Графическая часть оформляется в программе Компас на листах формата А-1 и содержит:

1. Общий вид сварной конструкции.

2. Технологическая карта.

На первом листе изображается сборочный чертеж конструкции, спецификация и таблица сварных швов. Второй лист содержит обобщенную карту технологического процесса

Курсовой проект выполняется студентами по индивидуальному заданию, которое выдается в начале учебной практики. Задание содержит сварную конструкцию, технологический процесс изготовления которой необходимо тщательно изучить и описать.

Введение.

В данном пункте следует дать определение сварке, обосновать актуальность сварочных процессов в настоящее время, описать отрасль производства, в которой изготовляется  выбранная конструкция, перспективы развития данной отрасли. Кроме того, необходимо сформулировать цель и задачи курсового проекта. Можно указать несколько литературных источников, используемых в проекте.

1. Описание конструкции, ее назначение и программа выпуска.

В данном пункте необходимо указать базу изготовления сварной конструкции, дать описание назначения конструкции, ее габаритных размеров, массы, основных материалов и программы выпуска. (Сведения о конструкции можно получить во время учебной практики на предприятии.) Здесь же должен присутствовать эскиз сварной конструкции. Все рисунки в проекте нумеруются по порядку и обозначаются рис.1, рис.2 и т.д. Каждый рисунок должен обязательно иметь название.

2. Технологичность сварной конструкции.

Технологичность конструкции – это совокупность свойств, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами труда и материалов методами прогрессивной технологии в соответствии с требованиями к качеству.

Изделие считается технологичным, если при его изготовлении нашли применение высокопроизводительные технологические процессы. Технологичность сварной конструкции может быть оценена с помощью таких показателей, как масштаб выпуска, соотношение основного и наплавленного металла, свариваемость, доступность швов для автоматических процессов, себестоимость конструкции. Данные показатели следует описать в данном пункте.

3. Описание применения различных методов, способов и приемов сборки и сварки конструкции  и режимов сварки.

В данном пункте необходимо произвести описание способа сварки конструкции и расчет основных режимов сварки. Для некоторых способов сварки возможно описание основных режимов на основании данных таблиц или технологического процесса изготовления конструкции. К основным режимам сварки относятся: диаметр электрода (или проволоки), сила сварочного тока, его род и полярность, напряжение на дуге, скорость сварки. К дополнительным параметрам относится величина вылета электрода, состав и толщина покрытия электрода, положение электрода в пространстве, положение изделия в процессе сварки.

Диаметр электрода можно установить по чертежу или из спецификации – по толщине металла (Таблица 1).

                                                                                               Таблица 1

Выбор диаметров электродов и сварочных проволок

Толщина металла d, мм	2	3—5	5—10	10—20
Диаметр электрода dэ, мм
Ручная сварка покрытыми электродами	2,5	3,0; 4,0	4,0; 5,0	5,0; 6,0
Полуавтоматическая в СО2	0,8; 1,0	1,2	1,2; 1,6	1,6
Автоматическая в СО2	1,0	1,2; 1,6; 2,0	1,6; 2,0	3,0; 4,0
Автоматическая под флюсом	-	2,0; 3,0	3,0; 4,0	4,0; 5,0

Затем определяют величину сварочного тока, которая, с одной стороны, зависит от требуемой глубины проплавления, с другой - от диаметра электрода. Требуемая глубина проплавления, в свою очередь, зависит от толщины металла и условий сварки. Для стыковых односторонних швов глубина проплавления равна толщине свариваемого металла, h=d, для двухсторонних швов h=0,5d. Для швов, выполняемых на остающейся подкладке h=d+1мм; для угловых швов глубину проплавления можно принять h=0,6d.

            Для сварки под флюсом и в среде углекислого газа силу сварочного тока можно определить по формуле 1

                                           (1)

         где k_n — коэффициент пропорциональности, зависящий от условий сварки. Его определяют по таблице 2.

                                                                                                  Таблица 2

Значения коэффициента k_n

Способ	Диаметр электродной проволоки,	Переменный	Постоянный ток
сварки	мм	ток	Прямая полярность	Обратная полярность
	2	1,25	1,15	1,40
	3	1,10	0,95	1,25
Под флюсом	4	1,00	0,90	1,10
	5	0,95	0,85	1,05
	6	0,90	—	—
	1,2	—	—	1,75
В среде угле-	1,6	—	—	1,55
кислого	2,0	—	—	1,45
газа	3,0	—	—	1,35
	4,0	—	—	1,20

         После вычисления силы сварочного тока уточняют диаметр проволоки по формуле 2

                                                 (2)

            где j — допустимая плотность тока, А/мм². Ее значение находят по таблице 3.

                                                                                                                  Таблица 3

Значение плотностей тока при автоматической и полуавтоматической сварке

Диаметр электрода, мм	<2	2	3	4	5
j, А/мм2	90—200	60—120	45—90	35—60	30—50

         Для ручной дуговой сварки силу сварочного тока выбирают в зависимости от диаметра электрода по формуле 3

.                                                (3)

            Плотность тока можно найти в таблице 4

                                                                                                            Таблица 4

Значения плотностей тока при ручной сварке

Вид покрытия	Допускаемая плотность тока в электроде (А/мм2) при dэл(мм)
электрода	3	4	5	6
Кислое, рутиловое Основное	14—20 13—18,5	11,5—16 10—14,5	10—13,5 9—12,5	9,5—12,5 8,5—12,0

         Напряжение на дуге устанавливают в зависимости от способа сварки, а также от марки и диаметра электрода. Для ручной дуговой сварки U₂=20+0,04^.I_св, для сварки под флюсом на токах до 1000А U₂=19+0,037^.I_св, для сварки в СО₂

                                       (4)

            Скорость сварки V_св, м/час, вычисляют по формуле 5

                                           (5)

где      a_н - коэффициент наплавки, г/(А ^.ч);

            I_св —- сила сварочного тока, А;

            g — плотность металла, g=7,8г/см³;

            F_н — площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход, см².

            Коэффициент наплавки для ручной сварки покрытыми электродами

a_н=(8—10) г/(А^.ч); для сварки в СО₂ a_н=(12—14)г/(А^.ч); для сварки под флюсом a_н=(13—16)г/(А^.ч).

            Площадь наплавленного металла зависит от типа сварного соединения. Для угловых швов (рисунок 1, а) она определяется как площадь треугольника, умноженная на коэффициент а, учитывающий форму шва:

.                                          (6)

            Для выпуклых швов а=1,2; для вогнутых а=0,9, a — угол, под которым свариваются детали.

Рис.1 Определение площади наплавленного металла

            Площадь наплавленного металла стыкового шва определяется площадями геометрических фигур, которые заполняются электродным металлом при сварке. Для шва, выполненного без разделки кромок, площадь наплавленного металла состоит из площади зазора между деталями F₃ и площади валика шва F_в (рисунок 1, б):

F_з =bН_пр,                                              (7)

            где      b — зазор между деталями;

Н_пр — глубина проплавления;

,                                              (8)

            где      е — ширина валика шва;

q — высота валика шва.

            При наличии разделки кромок площадь наплавленного металла равна (рисунок 1, в):

F_н=F₃+F_в+F_р                                           (9)

            При V-образной разделке F_р состоит из площади двух прямоугольных треугольников :

                           (10)

            Скорость подачи, V_п.пр., м/ч, сварочной проволоки вычисляют по формуле 11

,                                     (11)

где F_э — площадь сечения электрода; , см².

Полученные данные заносятся в технологическую карту (см. Приложение 1).

4. Описание применяемых сварочных материалов.

В данном пункте необходимо изучить технические условия на основной материал, электроды (или электродную проволоку), защитные или горючие газы. Особое внимание следует уделить соблюдению требований ГОСТ по возможности совместного применения  сварочных материалов (т.е данный тип и марка электрода может применяться для сварки данного вида стали).

Технические условия на материалы могут обобщаться виде таблиц и схем.

Для сварочных электродов должны быть указаны тип электрода, тип покрытия, марка электрода, а также приведен химический состав стержня.

Для сварочных проволок и флюса должны быть указаны марка и химический состав.

Для всех сварочных материалов необходимо также указывать ГОСТ, по которым они поставляются. Для ручной сварки приводится обозначение электрода и дается его расшифровка. Пример оформления данных о химическом составе сварочной проволоки приводится ниже.

                                                                                                                          Таблица 5

Химический состав проволоки

Марка проволоки	Mn %	С %	Si %	Cr %	Ni %	S, P %	Назначение
Св – 08Г2С		не более					для сварки в СО2
	1-2,1	0,11	0,95	0,2	0,25	0,03

В случае, если в технологическом процессе на изготовление конструкции отсутствуют данные о количестве применяемых материалов, их можно определить расчетным путем.

Расчет расхода сварочной проволоки для автоматической и полуавтоматической сварки осуществляется по формуле 12

G_пр=М_нм(1+Y),                                              (12)

где      Y - коэффициент потерь.

            Для сварки под флюсом коэффициент потерь Y=0,03(3 %).

            Для ручной сварки с учетом потерь на огарки электродов Y= —0,2(20 %). Для сварки в СО₂ Y определяется по формуле 13

Y=0,12—0,15(12—15 %),                                          (13)

где      j — плотность тока; ;

d — диаметр проволоки.

            Для ручной сварки по формуле (12) определяется вес стержней. Для определения полного веса электродов необходимо учитывать вес покрытия:

G_э=G_пр^.К_в.п,                                                (14)

            К_вп — коэффициент веса покрытия; К_в.п.=1,3—1,5.

            Расход углекислого газа определяется по формуле 15

,                                             (15)

где      t_о — основное время сварки;

                         — удельный расход СО₂ в л/мин.

            Удельный расход СО₂ зависит от диаметра проволоки и силы сварочного тока и определяется по таблице 6

                                                                                                                                          Таблица 6

Удельный расход СО₂

Диаметр, мм	0,8	1,0	1,2	1,6	2	2
Сила сварочного тока, А	60—120	60—160	100—250	200—250	240—280	280—400
Удельный расход СО2, л/мин	8—9	8—9	9—12	14—15	15—18	18—20

            После вычисления объема СО₂ в литрах обычно переводят это значение в массу, учитывая, что при испарении 1 кг углекислоты образуется 509 л газа. Необходимо также указать требуемое количество баллонов СО₂, зная, что в одном баллоне содержится 25 кг углекислоты.

            Расход флюса определяется по формуле 16

G_фл=(1,2-1,4)G_пр,                                             (16)

            где G_пр — расход сварочной проволоки.

5. Описание выбора оборудования, приспособлений и инструментов для обеспечения производства сварных соединений с заданными свойствами.

В данном пункте необходимо описать оборудование, применяемое для сборки и сварки заданной конструкции в реальных условиях.

К вспомогательному оборудованию относятся механические ножницы и прессы, листоправильные машины, вальцы, применяемые в заготовительном производстве.

К сборочному оборудованию можно отнести сборочные плиты, стенды, манипуляторы, струбцины, стяжки, зажимы и прочие установки для фиксации изделия.

Сварочное оборудование может разделяться по роду тока (переменного и постоянного), по полярности тока (прямой и обратной),  по степени механизации и автоматизации. В курсовом проекте необходимо не просто указать вид оборудования, используемого на том или ином этапе технологического процесса, но и представить его технические характеристики в виде таблиц (см. Приложение 2).

6. Технология сборки и сварки конструкции.

В данном пункте необходимо описать технологическую последовательность сборки и сварки заданной конструкции.

Для описания технологии сварки нет необходимости искать в учебном или справочном пособии конкретно свою сталь. Достаточно найти технологию сварки сталей, которые относятся к одному структурному классу со сталью указанной в спецификации.

При описании сборки и сварки необходимо первоначально остановиться на трудностях, встречающихся при работе с данными сталями, потом раскрыть основные направления преодоления этих трудностей. Далее необходимо изложить особенности применяемого метода сварки в соответствии с техпроцессом.

7. Описание применяемого метода контроля качества конструкции.

В данном пункте необходимо  осветить способ все этапы контрольных операций. К ним относятся:

- предварительный контроль;

- текущий контроль;

- контроль готовой продукции.

На этапе предварительного контроля проверке подвергают сварочные материалы, оборудование, оснастку и инструменты, а также квалификацию сварщика. Сварщик сверяется с требованиями технических условий и ГОСТ.

Текущий контроль включает в себя проверку правильности заготовки и сборки, точности режимов сварки, качества и размеров сварных швов. На данном этапе сварщик сверяется с требованиями чертежа, спецификации и технологического процесса.

Контроль готовой продукции подразумевает испытания сварного шва для установления его качества. Контроль осуществляется согласно требованиям ГОСТ 3242 – 79 или других нормативных документов.

8. Описание хранения и использования сварочной аппаратуры и инструментов в соответствии с требованиями техники безопасности и противопожарной безопасности.

В данном пункте необходимо проанализировать установленные инструкциями требования техники безопасности и противопожарной безопасности при проведении сварочных работ. Техника безопасности рассматривается с точки зрения нескольких параметров: вредное воздействие на организм человека электрического тока, сварочной дуги, вредных паров и газов, шума, механического поражения, электромагнитного поля и прочих. Следует описать виды инструктажей, применяемых на предприятии с целью уменьшения случаев травматизма. Особое внимание следует уделить противопожарным мероприятиям, так как сварки представляет повышенную опасности для возникновения пожара.

К требованиям техники безопасности также относится раздел гигиены труда. Обязательным условием выполнения сварочных работ является наличие спецодежды, резиновой обуви и коврика (при работе в колодце), маски со светофильтрами и головного убора. Удобное расположение сварщика повышает качество выполняемых операций. Для защиты рабочих необходимо применять ограждения или ширмы.

                                                                                                                                          Приложение  1

Технологическая карта

Наименование операции	Обозначение шва	Сварочные материалы	Сварочное оборудование	Режимы сварки					Время на опера цию (ч)
				dэ (мм)	Iсв (А)	Uд (В)	Vсв (м/ч)	Vп.п (А/ч)
Сварка деталей	ГОСТ 14771 – 76 Т1 – УП – П - ∆4	Проволока Св -08Г2С, защитный газ – СО2	Полуавтомат ПДГ - 312	1,2	315	60	14		0,2

                                                                                                                                          Приложение 2

Технические характеристики основного оборудования

Технические данные винтовых прессов с дугостаторным приводом

Параметры                                                                                        ФБ1732

Номинальное усилие, тс                                                                         160

Ход ползуна, мм                                                                                      320

Число ходов ползуна в минуту                                                               36

Наименьшее расстояние между столом и

ползуном в его нижнем положении при

наибольшем ходе, мм                                                                               320

Размеры стола, мм                                                                                 580х650

Мощность электродвигателей, Вт                                                             16

Габаритные размеры, мм

длина                                                                                                          2560

ширина                                                                                                       2020

высота                                                                                                         3840

Масса, т                                                                                                         11

Газорезательный аппарат АСШ -70

Наибольшие размеры вырезаемых деталей, мм:

при работе одним резаком                                                             1000х1000

при работе тремя резаками                                                             1500х750

Толщина разрезаемого материала, мм                                             500х750

Скорость перемещения резака, мм/мин                                             5х100

Класс точности:

при работе одним резаком                                                                         2

тремя резаками                                                                                            3

Рапсход газа на один резак, м³/ч

кислорода                                                                                                  1-10

ацетилена                                                                                                 0,2 – 0,6 

Толщина копира, мм                                                                                   6 – 8

Потребляемая мощность, кВт                                                                      0,1

Габаритные размеры, мм

длина                                                                                                          1810

ширина                                                                                                       1500

высота                                                                                                         1750

Масса, кг                                                                                                      380

  Технические данные пневматической шлифовальной машины ШР – 2

Параметры шлифовального круга, мм                                                      150

Давление воздуха в сети, атм                                                                      6

Расход воздуха, м³/ч                                                                                     1,7

Мощность, л/с                                                                                               1,4

Вес, кг                                                                                                             6,75

Техническая характеристика выпрямителя ВД

Параметры                                                                             ВД – 201

Номинальная мощность                                                         15 кВт

Максимальная сила тока                                                          200 А

Диапазон регулирования сварочного тока                         30 – 200 А

Напряжение холостого хода                                                 60 – 70 В

Номинальное рабочее напряжение                                          30 В

Масса                                                                                          120 кг

Технические данные ножниц сортовых

Параметры                                                                                           НБ 1428

Наибольшие размеры разрезаемого профиля при Бв = 45 кгс/мм:

обыкновенные ножницы:

уголок (под прямым углом)                                                                125 х 12

уголок (под углом 45°)                                                                           90 х 9

специальные ножницы:

швеллер                                                                                                    №18

уголок                                                                                                     160 х 12

Число ходов ползуна в минутах                                                              50

Мощность электродвигателя                                                                 6,8 кВт

Масса, кг                                                                                                    23,5

Список использованной литературы

1. ГОСТ 5264 – 80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

2. ГОСТ 9467 – 75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей.

3. ГОСТ 16037 – 80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

4. Казаков Ю.В. Сварка и резка материалов: Учебное пособие. М., 2001. 256 с.

5. Колганов Л.А. Сварочное производство. Учебное пособие.  Р.-н.-Д., Феникс, 2002. 512 с.

6. Николаев А.А., Герасименко А.И. Электросварщик: Учебное пособие. Р-н-Д., 2002. 325 с.

7. Производство сварных конструкций. Заготовительно-сварочные работы. Уч. пособие. /  Под ред. Ю. Г. Новосельцева.   Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.  217 с.

8. Чернышов  Г.Г. Сварочное дело. Сварка и резка металлов. Учебник .М., 2002. 180 с.