Метожические рекомендации по курсовому и дипломному проектированию учебной дисциплины "Основы проектирования технологических процессов" студентов СПО специальности: "Сварочное производство".

Министерство образования и науки Ульяновской области

областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Димитровградский техникум профессиональных технологий имени Героя Советского Союза М.С.Чернова

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению курсового и дипломного проекта для студентов специальностей 22.02.06 «Сварочное производство»

ПМ.02. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

Димитровград 2018г.

Методические рекомендации по выполнению курсового проекта являются частью учебно-методического комплекса (УМК) по профессиональному модулю ПМ.02 Основы проектирования технологических процессов «Сварочное производство».

Методические рекомендации определяют цели, задачи, порядок выполнения, а также содержат требования к лингвистическому и техническому оформлению курсового проекта, практические советы по подготовке и прохождению процедуры защиты.

Методические рекомендации адресованы студентам заочной формы обучения.

РЕКОМЕНДОВАНА УТВЕРЖДАЮ

Предметно –цикловой комиссией Зам. директора по УР

Протокол № от « »_______2018г. ОГБПОУ ДТПТ

Председатель ПЦК ________Н.И.Дьяконова

_____________ « »___________ 2018г.

« »______________2018г.

Разработчик:

Кропачев Сергей Александрович– мастер производственного обучения, преподаватель спец.дисциплин высшей квалификационной категории

СОДЕРЖАНИЕ

1

ПРЕДИСЛОВИЕ

4

2

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЁМ ПРОЕКТА

4

3

ПРИМЕРНЫЙ ПЛАН ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

7

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

ВВЕДЕНИЕ

9

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.

Характеристика заданной сварной конструкции

10

2.

Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

10

3.

Технические условия на сборку

11

4.

Технические условия на сварку

12

5.

Технические условия на сварочные материалы

12

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.

Выбор способа сборки

13

7.

Выбор и обоснование способа сварки

14

8.

Последовательность сборочно-сварочных операций

17

9.

Выбор сварочных материалов

18

10.

Выбор рода тока и полярности

20

11.

Выбор и расчёт режимов сварки

20

12.

Выбор и обоснование выбора вспомогательного оборудования

34

13.

Выбор сварочного оборудования

35

14.

Выбор методов контроля заданной сварной конструкции

36

15

Определение расхода сварочных материалов

37

16

Прочностной расчёт опасного сечения сварного шва

39

17

Охрана труда, противопожарные мероприятия и

промышленная санитария

50

Библиографический список

51

Приложение

53

Общие сведения.

Целью курсового и дипломного проектирования является формирование у студентов навыков самостоятельного решения технических и организационно-экономических задач по проектированию сварного изделия на основе знаний, полученных ими по специальным дисциплинам, а также умение пользоваться технической и справочной литературой, нормативными документами, ГОСТами, стандартами и другими материалами.

Вместе с тем, курсовой и дипломный проект даёт возможность установить степень усвоения учебного материала и умение студента применять знания, полученные по специальным основным предметам.

Тематика курсового и дипломного проектирования должна соответствовать практическим задачам различных областей промышленности, строительства и отражать новейшие достижения отечественной науки и техники.

Методические указания предназначены для выполнения курсовых и дипломных проектов студентами специальностей 22.02.06 «Сварочное производство».

Структура:

Объектами задания для курсового и дипломного проекта могут быть различные балки и фермы, корпусные конструкции, ёмкости, трубопроводы, детали, машин, оборудование для тепловых и атомных электростанций, детали, и узлы летательных аппаратов, и другие конструкции.

Требования к оформлению.

Курсовой проект состоит:

• из пояснительной записки;

• технологический процесс сборки и сварки заданной сварной конструкции;

• графической части.

Оформление пояснительной записки.

Пояснительная записка объёмом не менее 50 страниц выполняется на одной стороне писчей бумаги формата А4 (210Х297 мм), она должна удовлетворять требованиям ЕСКД (ГОСТ 2.105 «Общие требования к текстовым документам») и СТП ВТЭМ. 001-98. Пояснительная записка оформляется с помощью компьютера печатным текстом.

Текстовая часть работы должна быть представлена в компьютерном варианте. Шрифт – Times New Roman, размер шрифта – 14, полуторный интервал, выравнивание по ширине. Страницы должны иметь поля (рекомендуемые): нижнее – 2,5; верхнее – 2; левое – 3; правое – 1,5.

Все страницы работы должны быть пронумерованы, кроме титульного листа, задания на курсовое проектирование, отзыва, содержания пояснительной записки (эти листы считаются, но не нумеруются). Номер страницы ставится на середине листа нижнего поля.

При использовании справочных материалов необходимо делать ссылки на соответствующие источники. Приводить полное название источника в справочной и технической записке не следует, достаточно указать страницу и номер таблицы, а в квадратных скобках номер книги, под которым она помещена в списке использованной литературы.

Листы пояснительной записки собираются и подшиваются в следующем порядке:

• титульный лист;

-задание на курсовое или дипломное проектирование;

• содержание пояснительной записки;

• листы записки в порядке, указанном в содержании; список использованной литературы.

Оформление графической части курсового и дипломного проекта

Графическая часть курсового проекта должна быть выполнена на двух, а дипломного проекта на пяти листах чертёжной бумаги формат А1 (594Х841 мм) в полном соответствии с действующими стандартами ЕСКД:

• форматы ГОСТ 2.301;

• масштабы ГОСТ 2. 302;

• шрифты чертежей ГОСТ 2.304;

• изображения, виды, разрезы, сечения ГОСТ 2.305;

• обозначение графических материалов и правила их нанесения на чертежах ГОСТ 2.306;

• нанесение размеров и предельных отклонений ГОСТ 2.307;

• обозначение шероховатости поверхностей ГОСТ 2.309;

• изображение резьбы ГОСТ 2.311;

• правила нанесения на чертежах надписей технических требований и таблиц ГОСТ 2.316;

• основные надписи ГОСТ 2.104;

• спецификация ГОСТ 2.108.

В курсовой проект входит чертёж заданной сварной конструкции, который должен выполняться согласно ГОСТ 2.410.

Условные изображения и обозначения сварных швов представляют в соответствии с требованиями сборочного чертежа по ГОСТ 2.312.

Технические требования на чертеже излагаются в такой последовательности:

• требования, предъявляемые к материалу заготовки, термической обработке, к качеству поверхностей, покрытию;

• размеры, предельные отклонения размеров, формы взаимного расположения поверхности и т. д.;

• условия и методы испытания;

• указания о маркировании;

• правила упаковки, транспортировки и хранения.

• чертёж сборочного, сборочно-сварочного приспособления или установки для сварки, который выполняется в соответствии с требованиями сборочного чертежа по ГОСТ 2.109.

Пункты технических требований должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт требований записывается с красной строки. Заголовок “Технические требования” не пишется, если на чертеже нет технической характеристики установки.

Примерный план пояснительной записки.

Введение

Общая часть

1. Характеристика заданной сварной конструкции;

2. Обоснование выбора марки стали сварной конструкции;

3. Технические условия на сборку.

4. Технические условия на сварку;

5. Технические условия на сварочные материалы;

6. Технические условия на контроль и приёмку готовой сварной конструкции.

7. Прочностной расчёт опасного сечения сварного шва.

Технологическая часть

8. Выбор обоснование выбора способа сварки.

9. Выбор и технико-экономическое обоснование способа сварки.

10. Последовательность сборочно-сварочных операций.

11. Выбор сварочных материалов.

12. Выбор рода тока и полярности.

13. Выбор и расчёт режимов сварки.

14. Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений, обоснование выбора оборудования.

15. Выбор сварочного оборудования.

16. Выбор методов контроля и средств контроля заданной сварной конструкции.

Организационная часть

17. Определение расхода сварочных материалов.

18. Основные мероприятия по технике безопасности.

Приложение.

1.

Титульный лист технологического процесса

2.

Комплектовочная карта ГОСТ 3.1123-84

3.

Карта эскизов ГОСТ 3.1105-84

4.

Карта сборочно-сварочных работ

ГОСТ

3.1118-82

(маршрутные карты).

5 Операционная карта сварки

Графическая часть курсового проекта

Форматы листов графических частей проектов определяются заданием.

Лист 1. Чертёж заданной сварной конструкции;

Лист 2. Чертёж сборочного, сборочно-сварочного приспособления или установки для сварки конструкции или сборки и сварки конструкции.

Графическая часть дипломного проекта

Лист 1. Чертёж заданной сварной конструкции.

Лист 2. Чертёж сборочного приспособления.

Лист 3. Чертёж приспособления для сварки или, для сборки-сварки, или установки для сборки-сварки или сварки конструкции.

Лист 4. Планировка участка сборки-сварки металлоконструкции.

Листы дипломного проекта могут заменяться, в зависимости от индивидуальных заданий.

Методические указания

по выполнению пояснительной записки курсового и дипломного проекта

Введение

Во введении следует кратко изложить следующие вопросы:

• данные о развитии и применении сварки в той отрасли промышленности, к которой относится сварная конструкция;

• предлагаемый объём использования высокопроизводительных современных методов сварки и возможность комплексной механизации и автоматизации производства по изготовлению заданной сварной конструкции;

• перспективы развития рассматриваемой отрасли промышленности;

• основные цели и мероприятия, связанные с дальнейшим повышением технического уровня производства, экономией использования основных материалов, улучшением качества продукции и влияние этих факторов на технический прогресс в той отрасли промышленности, к которой относится заданная сварная конструкция.

Общая часть

1. Характеристика заданной сварной конструкции

В характеристике заданной сварной конструкции необходимо указать:

• область её применения и назначение, описание работы;

• условия работы, степень ответственности и требования к конструкции;

• конструктивное оформление, основные размеры и типы применяемых сварных соединений;

• анализ технологичности конструкции, то есть, возможность её расчленения на отдельные узлы и подузлы, которые могут быть собраны и сварены на специальных рабочих местах с применением универсальной сборочно-сварочной оснастки и механизированных способов сварки с учётом свариваемости стали.

2. Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

При обосновании выбора материалов для сварных конструкций рассматривают следующие вопросы:

• обеспечение надёжности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, в агрессивных средах и переменных температурах;

• область применения выбранной марки стали.

Затем необходимо указать химический состав и механические свойства выбранной марки стали, данные свести в соответствующие таблицы.

Химический состав стали

Таблица 1

Марка стали

ГОСТ

Содержание,% (не более)

Механические свойства стали

Таблица 2

Марка стали

ГОСТ

Временное сопротивление разрыву,

МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение , %

Относительное сужение, %

Удельная вязкость, Дж/м

Для правильного проектирования технологического процесса необходимо дать оценку свариваемости, выбранной марки стали, оценку свариваемости углеродистых сталей производят по содержанию в них углерода.

UCS = 230С + 190S + 75P + 12,3Si -5,4Mn -1, (1)

Где C, S и другие – содержание химических элементов в процентах.

При UCS <10 сталь имеет высокую сопротивляемость к образованию трещин, а при UCS >30 низкую.

А оценку склонности низколегированных сталей к образованию трещин можно использовать расчёт по эквиваленту углерода.

C_экв = С + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Mo/4 + V/14 + Cu/13 + P/2 (2)

Стали с C_экв >0,35 считают потенциально склонными к образованию холодных трещин.

Увеличение толщины ухудшает свариваемость, поэтому в ряде случаев её нужно учитывать.

Для низкоуглеродистых сталей:

C_экв = С + Mn/6 + 0,0025S ≤ 0,5% (3)

Для легированных стаей:

C_экв = С + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10 + 0,0025S ≤ 0,45% (4)

Если стали обладает высокой сопротивляемость к образованию трещин, то следует производить ёпредварительный подогрев, температура которого определяется:

T_под = 350 C_экв-0,25 (5)

3. Технические условия на сборку

Технические условия на сборку состоят из требований по проверке заготовок и деталей перед сборкой: Требований по состоянию их

поверхностей по зачистке кромок под сварку и их обезжириванию, припускам на усадку сварных швов, предельным зазорам при сборке различных типов соединений, которые устанавливаются соответствующими ГОСТами, стандартами или размерами, указанными на чертеже, в зависимости от способа сварки и требований на прихватку.

В технические условия на сборку необходимо также включать требования по обеспечению взаимной перпендикулярности, соосности собираемых деталей, допустимому смещению стыкуемых кромок, контролю качества сборки.

4. Технические условия на сварку

В данном разделе необходимо разработать технические условия на проведение процесса сварки.

Технические условия на сварку должны включать в себя требования: по зачистке сварных швов и соединений после сварки, по соблюдению режимов сварки, указанных в картах технологического процесса, допускаемым отклонениям по наружному виду сварных швов и их размерам, качеству сварных швов, минимальной температуре окружающей среды, а также требования к подготовке и аттестации сварщиков и минимальному разряду сварщиков, допускаемых к сварке изделия.

5. Технические условия на сварочные материалы

В данном разделе необходимо разработать технические условия на сварочные материалы, которые будут применяться в технологическом процессе.

Разработке технологического процесса предшествует подробное изучение заданной сварной конструкции, в результате чего намечаются способы сборки и методы сварки отдельных узлов и конструкции в целом. Руководствуясь этим, на основе полученных данных разрабатываются технические условия на сварочные материалы (сварочную проволоку, флюс, защитные газы, электроды). В технических условиях на сварочные материалы отражаются основные требования соответствующих

ГОСТов, стандартов:

• на электроды ГОСТ 9466-75;

• на сварочную проволоку стальную ГОСТ 2246-70;

• на сварочные флюсы ГОСТ 9087-81 и ТУ, ОСТы;

• на углекислый газ ГОСТ 8050-85;

- на аргон ГОСТ 10157-79 [30].

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6. Выбор способа сборки

В разделе проекта, в зависимости от типа производства, особенностей конструкции и оснащённости сборочного цеха сборка может производиться на одном неподвижном месте, к которому подаются все детали и узлы, инструмент и приспособления, либо при перемещении изделия от одного рабочего места к другому, при этом на каждом рабочем месте устанавливается определённая деталь или узел. Кроме того, в зависимости от ранее указанных факторов, существуют два вида сборки:

• сборка конструкции из отдельных деталей – подетальная сборка методом наращивания;

• сборка из отдельных узлов – поузловая сборка, на которые расчленяют конструкцию.

Второй вариант более рационален, так как он позволяет специализировать рабочие места, более широко применять различные приспособления и тем самым получить большую производительность.

Сборку стальных конструкций можно производить одним из следующих способов:

• по разметке с применением простейших универсальных приспособлений;

• на универсальных плитах с пазами, снабжённых упорами, фиксаторами и различными зажимами;

• при помощи шаблонов;

• на специальных стендах и сборочных приспособлениях;

• по отверстиям.

Сборка по разметке малопроизводительна и применяется только в индивидуальном производстве.

На универсальных плитах сборку ведут в том случае, когда в проекте заданы однотипные по габаритам сварные конструкции.

При помощи шаблонов собирают простые по конструкции сварные узлы.

В серийном и массовом производстве сборку ведут на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях, которые обеспечивают требуемое расположение входящих в узел деталей и точность сборки изготавливаемого узла в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку. Кроме того, сборочные приспособления сокращают длительность сборки, и повышают производительность труда, облегчают условия труда, увеличивают точность работ и улучшают качество готовой сварной конструкции.

Собираемые под сварку детали крепят в приспособлениях и на стендах с помощью различного вида винтовых, рычажных, пневматических и других зажимов, также электродуговой сваркой прихватками.

7. Выбор и обоснование выбора способа сварки

В данном разделе проекта необходимо провести сравнительный анализ нескольких способов сварки для выбора наиболее рационального.

Области применения ручной дуговой сварки. Дуговая сварка металлическими электродами с покрытием в настоящее время остается одним из самых распространённых методов, используемых при изготовления сварных конструкций. Это объясняется простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в различных пространственных положения и в местах труднодоступных для механизированных способов сварки.

Существенными недостатками ручной дуговой сварки металлическим электродом, как и других способов ручной сварки являются малая производительность и зависимость качества сварного шва от навыков сварщика.

Области применения сварки под флюсом. Благодаря ряду преимуществ дуговая сварка под флюсом в настоящее время стала наиболее распространённым видом механизированной дуговой сварки металлов. Этот способ сварки позволяет не только заменить тяжёлый труд сварщика ручника, но вследствие более высокой производительности из- за возможности использования большого по величине сварочного тока, а также ряда технологических преимуществ коренным образом изменить технологию производства в некоторых отраслях промышленности.

В настоящее время под флюсом успешно сваривают цветные металлы, углеродистые, низкоуглеродистые, нержавеющие, кислостойкие, жаропрочные стали, никель, титан, медь, алюминий и их сплавы.

Сварку под флюсом успешно применяют при изготовлении аппаратуры, конструкций и изделий самого ответственного назначения, которые должны надёжно работать и в условиях глубокого холода, и под действием высоких температур, и в агрессивных жидких и газовых средах. Наиболее выгодна автоматическая сварка под флюсом при массовом производстве однотипных металлических изделий, имеющих соединения протяжённостью более 1 м правильной формы и удобных для удерживания слоя флюса и металлов толщиной более 8-10 мм. В некоторых случаях способ полуавтоматической сварки под флюсом, может быть использован не только при массовом производстве однотипных изделий, но и при единичном производстве изделий с соединениями значительной протяжённости и удобных для удержания флюса.

Сборка, не обеспечивающая нужные зазоры для получения качественного шва, является основным фактором, сдерживающим внедрение большинства способов автоматической сварки. Нецелесообразно сваривать под флюсом решетчатые конструкции с большим количеством коротких соединений.

Области применения дуговой сварки в защитных газах. Дуговую сварку в защитных газах выполняют в среде как инертных, так и активных газов. В качестве инертных газов применяют аргон и гелий, практически почти не взаимодействующие с расплавленным металлом, а в качестве активных: углекислый газ, азот, пары воды, смеси аргона с кислородом, аргона с азотом, аргона с углекислым газом, углекислого газа с кислородом и др., в большей, или меньшей степени взаимодействующие с расплавленным металлом.

В некоторых случаях применяют газофлюсовую сварку, при которой в зону сварки наряду с газом подаётся небольшое количество раскисляющих, шлакообразующих или легирующих веществ. Эти вещества вдуваются в зону сварки в виде пыли с защитным газом или вводятся с проволокой, в виде наносимой на неё пасты или порошковой проволоки, находящейся в сердечнике.

Название каждого из этих способов определяет защитная среда: аргонодуговая, гелиедуговая, газофлюсовая, сварка в углекислом газе и т.д.

Сварка в защитных газах может выполняться плавящимся и неплавящимся электродами, вручную, полуавтоматически или автоматически. Сварку неплавящимся электродом выполняют с присадкой или без присадки электродного металла.

С целью экономии аргона при сварке сталей неплавящимся электродом применяют комбинированную защиту зоны сварки аргоном и углекислым газом. При этом используют специальную горелку с двумя кольцевыми каналами для подачи защитных газов: внутренним – для подачи аргона и внешним – для подачи углекислого газа, в результате чего удаётся уменьшить расход аргона в четыре-шесть раз без ущерба для качества металла шва.

Вместо аргона при газоэлектрической сварке может применяться гелий, однако при этом необходимы корректировка режима сварки и увеличение расхода газа на 30…40 %.

Применение сварки в среде углекислого газа позволяет механизировать сварочные работы при изготовлении ответственных сварных конструкций и заменить во многих случаях ручную дуговую сварку полуавтоматической и автоматической сваркой.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа позволяет механизировать процесс сварки в монтажных условиях, когда применение других методов механизированной сварки исключается или затруднено.

Дуговая сварка в углекислом газе плавящимися электродами находит широкое применение в машиностроении и строительстве, благодаря сравнительной дешевизне углекислого газа, высокому качеству сварных швов при правильно выбранной технологии сварки, а также ряду технологических преимуществ. Дуговая сварка в углекислом газе оказывается особенно целесообразной при изготовлении изделий из тонкого металла и различных малогабаритных деталей, при сварке соединений из толстого металла со швами небольшой протяжённости и различной формы, расположенными в разных плоскостях. С помощью этого способа удаётся механизировать сварку вертикальных соединений, обеспечить хороший провар корня стыковых соединений без прожогов на весу, без подкладных колец и т. д.

В углекислом газе не следует сваривать изделия из толстого металла со швами большой протяжённости и правильной формы (особенно в массовом производстве, где может быть применена дуговая сварка под флюсом).

В большинстве случаев наиболее целесообразным оказывается метод полуавтоматической сварки в углекислом газе, выполняемый двумя…

• сваркой проволокой диаметром 1,6…2,0 мм (это направление создано ЦНИИТМАШ), используемой для изготовления толстостенных сварных конструкций;

• сваркой тонкой проволокой диаметром 0,5…1,2 мм (это направление создано Институтом электросварки), которая применяется для сварки в различных пространственных положениях конструкций с толщиной свариваемых элементов от 0,8 до 4,0 мм.

Автоматическую сварку в углекислом газе рекомендуют применять при массовом изготовлении малогабаритных деталей с угловыми соединениями, выполнении кольцевых поворотных стыков без подкладок соединений толстого металла с тонким, а также при выполнении многослойных швов на соединениях с глубокой разделкой кромок и т. д. Для сварки толстого металла проволокой диаметром 1,6…2,5 мм можно использовать любую сварочную автоматическую головку, но со специальным мундштуком.

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 три

раза выше производительности ручной дуговой сварки. Количество расплавленного металла при полуавтоматической сварке на обратной полярности в углекислом газе составляет 6…8 кг/ч;

• стоимость 1 кг металла, наплавленного в углекислом газе, на 20 % дешевле, чем при сварке под флюсом, и в два 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 применение сварку под флюсом затруднено.

Широкое распространение получил способ полуавтоматической сварки в смеси защитных газов плавящимся электродом. Применение защитных газовых смесей «АРГОМИКС-Т» и «АРГОМИКС-У» на основе аргона для полуавтоматической сварки углеродистых и низколегированных сталей обусловлено рядом преимуществ:

• увеличенной глубиной проплавления;

• высокой стабильностью дуги;

• минимальным разбрызгиванием;

• повышенной плотностью металла шва.

8. Последовательность сборочно-сварочных операций.

В разделе необходимо назначить порядок выполнения операций технологического процесса сборки – сварки и разработать схему сборки металлоконструкции.

При изготовлении сварных конструкций сборочно-сварочные операции выполняют в различной последовательности.

Возможны следующие схемы технологического процесса сборки и сварки:

• сборка конструкций в целом с последующей сваркой;

• последовательное чередование сборки и сварки;

• сборка и сварка технологических узлов, подузлов, а затем сборка и сварка конструкций в целом.

По первой схеме изготавливают несложные сварные конструкции, состоящие из двух - трёх деталей.

Последовательная сборка и сварка производятся в том случае, когда сварка полностью собранной конструкции невозможна.

Сборка и сварка конструкции по третьей схеме применяется для сложных сварных конструкций, даёт возможность выделить такие подузлы и узлы в конструкции, для которых могут применяться механизированные способы сборки и сварки.

Ознакомившись с различными схемами технологического процесса сборки и сварки, надо обосновать выбор одной из схем и указать

последовательность сборочно-сварочных операций заданной сварной конструкции, номера выполняемых операций, применяемое оборудование, приспособления, средства индивидуальной защиты по технике безопасности. Принципиальный техпроцесс сборки и сварки проектируемого изделия изложить в виде таблицы (табл.3).

Схема технологического процесса сборки и сварки

Таблица 3

Номер операции

Наименование операции, её краткое содержание

Оборудование

Приспособление, средства защиты по технике безопасности

9. Выбор сварочных материалов

В данном разделе следует выбрать сварочные материалы производят, в соответствии с выбранными способами сварки. Дать полную характеристику выбранных материалов, привести химический состав и механические характеристики.

При ручной сварке конструкционных углеродистых и легированных сталей выбор электродов осуществляется по ГОСТ 9467-75. Этот ГОСТ предусматривает два класса электродов: первый класс - электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, требования к которым установлены по механическим свойствам наплавленного металла и содержанию в нем серы;

второй класс регламентирует требования к электродам для сварки легированных теплоустойчивых сталей, и электроды классифицируются по механическим свойствам и химическому составу металла шва.

ГОСТ 10052-75 устанавливает требования на электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами.

Выбор стальной сварочной проволоки для механизированных способов сварки выполняют по ГОСТ 2246–70. ГОСТ предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки, наплавки диаметром от 0,3 до 12мм. Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТ 7871-75.

Проволоку выбирают с учётом:

-способа сварки;

• рассчитанных режимов сварки;

• применяемого сварочного оборудования;

• требуемых свойств сварных соединений;

• марки свариваемых сталей.

Выбор флюсов для сварки производится по ГОСТ 9087-81, который предусматривает использование трёх групп флюсов:

АН-348А, АН-348АМ, ОС4-45, ОСЦ-45М, АН-60, АН-22, АН-64, ФЦ-

9 - для сварки углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей;

АН-26, АН-22, АН-30, АНФ-16, АНФ-17, ФЦК-С, К-8 - для сварки

высоколегированных сталей;

Флюсы - для сварки цветных металлов и сплавов.

Флюсы выбирают в сочетании со сварочной проволокой, учитывая при этом:

• марку и толщину свариваемой стали;

• способ сварки;

• требования к свойствам сварных соединений.

В качестве защитных газов, при сварке, применяют инертные и активные газы. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157-79, поставляется высшего, первого и второго сорта. Аргон второго сорта предназначен для сварки нержавеющих сталей.

Гелий поставляется по ГОСТ 20461-75. Для сварки применяют технический гелий с содержанием гелия 99,8 %.

Наиболее распространённым из активных газов является углекислый газ. Для сварочных целей обычно применяется углекислота, поставляемая по разработанным ЦНИИТМАШ техническим условиям.

Защитные газовые смеси необходимо применять в соответствии с технологической инструкцией «ЭМК Атоммаш» 02859.25090.00201.

Инертные газы применяют для сварки корневых швов легированных сталей, а также для сварки высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют углекислоту пищевую по ГОСТ 8050-85.

Выбор сварочных материалов основан на следующих общих принципах:

• обеспечении требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т. е. определённого уровня механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом;

• обеспечении необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва);

• отсутствии холодных и горячих трещин, т. е. получении металла шва с достаточной технологической прочностью;

• получении комплекса специальных свойств металла шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозийной стойкости).

При обосновании выбора сварочных материалов следует кратко описать металлургические процессы, протекающие в сварочной ванне.

После обоснования выбора сварочных материалов для принятых в курсовом проекте способов сварки необходимо привести химический состав этих материалов или механические свойства и химический состав наплавленного металла в виде таблиц.

10. Выбор рода тока и полярности

В данном разделе необходимо обосновать выбор рода тока и полярности сварочного тока исходя из выбранного способа сварки и сварочных материалов.

При сварке применяются как переменный, так и постоянный ток. Преимуществом постоянного тока является устойчивое горение дуги. Но переменный ток дешевле, поэтому его применение при сварке предпочтительнее. Однако существуют и также способы сварки, при которых используют только постоянный ток. Так, сварку в защитных газах и под флюсом выполняют на постоянном токе обратной полярности. Электроды с основным покрытием также требуют постоянного тока обратной полярности, как и сварочные флюсы для сварки высоколегированных сталей, основу которых составляет плавиковый шпат. В этих случаях происходит насыщение дуги кислородом или фтором, имеющим большое сродство к электрону. Поэтому в курсовом проекте необходимо раскрыть сущность процессов, происходящих в дуге при насыщении её кислородом или фтором, и обосновать применение рода тока и его полярности, которая влияет на глубину проплавления, химический состав шва, и качество сварного соединения.

11. Выбор и расчет режимов сварки

В данном разделе, в зависимости от способа сварки и требований задания проекта необходимо выбрать или рассчитать режимы для сварки (и прихватки, если сборка заканчивается прихваткой) металлоконструкции. Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. Для всех дуговых способов сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляют ещё один параметр, скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах удельный расход газа.

Параметры режима сварки влияют на форму шва, а значит и на его размеры: ширину шва е, усиление шва q и глубину шва h, так же, как и технологические факторы: род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструктивная форма соединения и величина зазора.

Методика расчёта режима ручной дуговой сварки. Площадь наплавки определяют, как сумму площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.

а) б)

Рис. 1. Поперечное сечение одностороннего сварного шва(а) и элементы разделки кромок(б).

Площадь наплавки одностороннего сварного шва, выполненного с зазором, мм²(рис.2) рассчитывают по формуле

F_н = 2F₁ + F₂, (6)

F_н = S b + 0,75 eq, (7)

где S толщина деталей, мм; b зазор, мм; e ширина, мм; q высота усиления, мм.

а) б)

Рис. 2. Поперечное сечение шва и элементы разделки кромок:

Площадь наплавки стыкового шва с разделкой двух кромок и подваркой корня шва, мм² (рис.2), вычисляют по формуле

F = S b + (S - с)²tg α/ 2 + 0,75eq+0,75е₁q₁, (8)

где c величина притупления, мм; е_1- ширина подварки, мм; q_1- высота подварки, мм; α угол разделки, мм.

При сварке многопроходных швов необходимо определить число проходов в штуках:

n= ^Fн

-F_{н +1}

^Fнс

, (9)

где F_н –площадь сечении наплавленного металла, мм²; F_н1 – площадь первого прохода, мм²; F_нс – площадь каждого последующего прохода, мм². При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняют электродами диаметром 3…4 мм, так как применение электродов большего диаметра затрудняет провар корня шва. При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода, мм² не должно

превышать 30…35 мм² и может быть определено по формуле

F_н1 = (6 - 8) d_э, (10)

где d_э – диаметр электрода для сварки корневого шва, мм.

Площадь наплавки последующих проходов, мм² рассчитывают по формуле

F_нс = (8 - 12) d_э.с, (11)

где d_э.с – диаметр электрода для сварки следующих швов, мм

При сварке многопроходных швов сварку проходов стремятся выполнять на одних и тех же режимах за исключением первого прохода.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого изделия (табл.4).

Таблица 4 Зависимость диаметра электрода от толщины свариваемого изделия

Толщина свариваемого изделия, мм

Диаметр электрода, мм

1…2

1,5…2,0

4…5

3

6…12

3…4

13 и более

5,0…5,5

6 и более

Расчёт силы сварочного тока Iсв производят по диаметру электрода, мм, и допускаемой плотности тока, А:

^Icв=

П*dэ2

*ⁱ , (12)

4

где π - коэффициент наплавки;

i –допускаемая плотность тока, А/мм. Допускаемая плотность тока зависит от диаметра и вида покрытия электрода (табл.5).

Величина допускаемой плотности тока в электроде при ручной дуговой сварке

Таблица 5

Виды покрытия

Диаметр электрода, мм

3

4

5

6

Кислое, рутиловое Основное

14…20

13,0…18,5

11,5…16,0

10,0…14,5

10,0…13,5

9…12

9,5…12,5

8,5…12,0

Напряжение на дуге Uд, В, не регламентируется и его принимают равным 20…36 В.

Скорость сварки, м/ч, определяют из соотношения

α _{н *}I _св

V_{св =} Fн* ¥

(13)

где α _н – коэффициент наплавки, г/А.ч; ¥- плотность наплавленного металла, г/см ;

Длина дуги, мм, при ручной дуговой сварке должна составлять

Lд = (0,5…1,2) *d_э (14)

Методика расчёта режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом стыковых соединений односторонних без скоса кромок. Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом является: сварочный ток, диаметр и скорость подачи сварочной проволоки, напряжение и скорость сварки.

Расчёт режимов сварки всегда производят всегда для конкретного случая, когда известны тип соединения и толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюса, способ защиты сварочной ванны от воздуха и другие параметры шва. Поэтому до начала расчётов следует по ГОСТ 8713-79 или по чертежу конструктивные элементы установить заданного сварного соединения и по известной методике определить площадь многопроходного шва. При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполненного автоматом (рис.5), не должно превышать 100 мм², а сечение первого прохода многопроходного шва 40…50 мм2. При двухсторонней сварке под флюсом стыкового бесскосного соединения (рис.3) сила сварочного тока, А определяется по глубине проплавления h основного металла: за один проход k= 8…10 мм, на форсированных режимах k=12 мм:

Iсв = h_1,2 / k , (15)

где h_1,2 – глубина проплавления основного металла при двухсторонней сварке без скоса кромок свариваемых деталей, мм; k – коэффициент пропорциональности, мм/100 А, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, марки флюса (табл.6).

шов.

Рис. 4. Двухсторонний шов.

Таблица 6 Значение коэффициента k в зависимости от условий проведения сварки.

Марка флюса или защитный газ

Диаметр электродной проволоки, мм

k, мм/100 А

Марка флюса или защитный газ

Диаметр электродной проволоки, мм

k, мм/100 А

Переменный ток

Постоянный ток

Переменный ток

Постоянный ток

Прямая полярность

Обратная полярность

Прямая полярность

Обратная полярность

ОЦС-45

2

3

4

5

6

1,30

1,15

1,05

0,95

0,90

1,15

0,95

0,85

0,75

1,45

1,30

1,15

1,10

АН-348

5

6

0,9

5

0,9

0

0,8

5

1,05

АН-348А

2

3

4

1,25

1,10

1,00

1,15

0,95

0,90

1,40

1,25

1,10

Углекислый

1,2

1,6

2,0

3,0

4,0

5,0

2,10

1,75

1,55

1,45

1,35

1,20

Металл толщиной более 20 мм сваривают за несколько проходов. Чтобы избежать непровара при сварке под флюсом и добиться нормального формирования шва, прибегают к скосу кромок. Для однопроходного стыкового шва толщиной не более 10…12 мм глубина проплавления k_1,2, мм, равна толщине свариваемых деталей (см. рис. 3), при двухсторонней сварке шва толщиной не более 20 мм (см. рис. 4).

h_1,2 = S/2 + (2…3), (16)

Диаметр сварочной проволоки dэ, мм, принимают в зависимости от толщины свариваемого металла в пределах 2…6 мм, а затем уточняют расчетом по формуле

d_э = 2

, (17)

где i плотность тока, А/мм². Полученное значение d_э принимают из ближайшего стандартного.

Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 7.

Зависимость плотности тока от диаметра проволоки

Таблица 7

Диаметр проволоки, мм

2

3

4

5

6

Плотность тока, А/мм²

65…200

45…90

35…60

30…50

25…45

Скорость сварки, м/ч, можно вычислить формуле

_{V =}^αнд

^*Icв, (18)

F_н *¥

где α_нд коэффициент наплавки при сварке под флюсом, г/(А.ч.), определяемый по формуле

α_нд = α_н + Δα_н , (19)

где α_н коэффициент наплавки, не учитывающий увеличение скорости плавления электродной проволоки за счёт предварительного подогрева вылета электрода сварочным током, г/(А*ч); Δα_н- увеличение коэффициента наплавки за счёт предварительного подогрева вылета электрода, (рис.5).

Рис.5. Зависимость коэффициента наплавки от предварительного подогрева вылета электрода.

При сварке на постоянном токе обратной полярности коэффициент наплавки, г/(А.ч.) определяют по формуле

α_н = 11,6 ± 0,4, (20)

При сварке на постоянном токе прямой полярности или переменном токе по формуле

α_н = А + В (Iсв / dэ), (21)

где А и В – коэффициенты, значения которых для флюса приведены в табл.8.

Коэффициенты А и В для флюса

Таблица 8

Коэффициенты

А

В

Постоянный ток прямой полярности

2,3

0,65

Переменный ток

7,0

0,04

Скорость подачи проволоки Vп.п, м/ч рассчитывают по формуле

или

Vп.п =

Fн *

Fэ

^Vсв , (22)

Vп.п=

4α_нд

*I_св

П*dэ² ¥

. (23)

где Fэ – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Режим сварки для последующих проходов выбирают из условий заполнения разделки и получения поверхности шва, имеющей плавное сопряжение с основным металлом.

При двухсторонней сварке стыковых швов под флюсом со скосом кромок определяют режим сварки первого прохода с одной и другой стороны шва (рис.6) и последующих проходов отдельно (рис.7).

Рис. 6. Поперечное сечение первого прохода.

Рис. 7. Поперечное сечение второго прохода.

h₁ = h₂ = [c + (2…3)], (24)

где h₁,₂ – глубина проплавления первого прохода с одной и другой стороны шва, мм; с - величина притупления, мм.

Сила сварочного тока, А, зависит от глубины проплавления:

Iсв = h_1,2 / k, (25)

где k – коэффициент пропорциональности, (мм /100 А), (см. табл.10).

Расчёт остальных параметров режима сварки производят в том же порядке, что и при сварке под флюсом двухстороннего стыкового соединения без скосов, т.е. по формулам (15), (16) - (23).

Примечание. Расчёт параметров режима сварки под флюсом угловых и тавровых соединений с разделкой кромок производят так же, как расчт режимов сварки стыковых соединений с разделкой кромок.

Методика расчёта режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом угловых швов без разделки кромок.

Зная катет шва, определяют площадь наплавки, мм²

Fн = k² / 2 + 1,05 kq , (26)

гдеk – катет шва, мм.

Рис.8. Угловой шов без разделки кромок

Количество проходов устанавливают на основании того, что за первый проход при сварке в “лодочку” максимальный катет шва можно заварить 14 мм, а при сварке в нижнем положении наклонным электродом 8 мм по формуле (16), где Fнс=60…80 мм².

Диаметр электрода выбирают, имея в виду, что угловые швы катетом 3…4 мм можно получить лишь при использовании электродной проволоки диаметром 2 мм, при сварке электродной проволокой диаметром 4…5 мм минимальный катет составляет 5…6 мм, а сварочную проволоку диаметром больше 5 мм применять не следует, так как она не обеспечит весь провар корня шва.

Для принятого диаметра проволоки подбирают плотность тока по данным, приведённым ниже, и определяют силу сварочного тока, А:

^I св=

π dэ² * I_св

. (27)

Коэффициент наплавки π рассчитывают по формулам (20), (21) в зависимости от рода тока и полярности.

Зная площадь наплавки за один проход, сварочный ток и коэффициент наплавки π, находят скорость сварки, м/ч:

^Vсв

₌ I_cв

. α_нд (28)

F_{н *¥}

скорость подачи электродной проволоки, м/ч:

или

Vп.п=

F_н* V_св

F_э

, (29)

Vп.п =^4αнд

*I_с

(30)

П*d ²

где F_э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм². Напряжение на дуге Uд изменяется от 28 до 36 В.

Погонную энергию сварки – q_п1,н, Дж/см, определяют по формуле

q_п1,н = 650 F_{н1, с}, (31)

где F_н1,с – площадь поперечного сечения первого или последующего прохода, мм².

Коэффициент формы провара должен быть не больше 2 мм, иначе появляются подрезы, но в то же время он не должен быть чрезмерно мал, так как швы получаются слишком глубокие и узкие, склонные к образованию кристаллизационных горячих трещин.

Определяем глубину провара h, мм, рассчитывают по формуле

^Н1,с=

0,0076 *

. (32)

Расчёт режимов сварки в углекислом газе, в аргоне.

Основные параметры режимов механизированных процессов дуговой сварки следующие: диаметр электродной проволоки – d_э, вылет электродной проволоки l_э, скорость подачи электродной проволоки - Vп.п, сила тока – Iсв, напряжение дуги – Uд, скорость сварки – Vсв, удельный расход углекислого газа.

Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности.

Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 22 мм. Стыковые швы в нижнем положении сваривают с наклоном электрода от поверхностной оси на 5…20º. Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и с наклоном поперёк шва под углом 40…50º к горизонтали, смещая электрод на 1,00…1,15 мм от угла на горизонтальную полку.

Тонкий металл сваривают без колебательных движений, за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетом 4…8 мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали. Корень стыкового шва заваривают возвратно = поступательно, следующей вытянутой спиралью, а последующие серповидными движениями.

Проволокой толщиной 0,8…1,2 мм сваривают металл во всех положениях, причём при вертикальных, горизонтальных и потолочных напряжение уменьшают до 17,0…18,5 В, а силу тока -- на 10…20 %.

Стыковые швы металла толщиной до 2 мм, угловые швы катетом – 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 режимов производят в следующем порядке:

• определяют толщину свариваемого металла по чертежам;

• в зависимости от толщины свариваемого металла выбирают диаметр электродной проволоки (табл.9).

Таблица 9 Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемого

металла

Показатель

Толщина свариваемого металла, мм

0,6…

1,2…

3,0…

5,0…

9,0…1

13,0…

1,0

2,0

4,0

8,0

2,0

18,0

Диаметр электродной проволоки, мм

0,5…

0,8

0,8…

1,0

1,0…

1,2

1,4…

1,6

2,0…

2,0

2,5…

3,0

Для автоматической сварки d_э = 0,7…3,0 мм и выше, для полуавтоматической d_э = 0,8…2,0 мм.

Вылет электрода, мм, определяют по формуле

l_э = 10 * d_э , (33)

сила сварочного тока, А, по формуле

Iсв = I*F_э , (34)

где I – плотность тока, А/мм², I = 100…200 А/мм²), оптимальное значение I = 100…140 А/мм², (большие значения плотности тока соответствуют меньшим значениям диаметра электродной проволоки); F_э

– площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Устойчивое горение дуги при сварке плавящимся электродам в углекислом газе достигается при плотности тока более 100 А/мм², а поскольку определение основного параметра режима сварки основывается на интерполировании широкого диапазона рекомендованных плотностей тока, то Iсв необходимо уточнять по табл. 10.

Диапазоны сварочных токов основных процессов сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С

Таблица 10

Процесс сварки

Диаметр электродной проволоки, мм

0,5

0,8

1,0

1,2

ИДС К.З.

КР без К.З.

КР с К.З.

30…120

100…250

30…150

50…120

150…30

0

50…180

71…240

160…450

75…260

85…260

190…550

65…290

Процесс сварки

Диаметр электродной проволоки, мм

1,4

1,6

2,0

3

4

ИДС К.З.

90…280

110…290

120…300

КР без К.З. КР с К.З.

90…

320

200…

650

110…

380

210…

800

150…

400

220…

1200

220…

500

250…

2000

250…

600

270…

2500

Примечание. В таблице применяются следующие сокращения:

ИДС К.З. – импульсный с частыми принудительными короткими замыканиями; КР без К.З. – крупнокапельный без коротких замыканий; КР с к.з. крупнокапельный с короткими замыканиями.

При сварке в углекислом газе, проволокой Св-08Г2С, в основном используют процесс с частыми принудительным коротким замыканиями и процесс с крупнокапельным переносом. При сварке порошковыми проволоками используют процесс с непрерывным горением дуги, а при сварке актированной проволокой – струйный процесс.

Процесс с частыми короткими принудительными замыканиями получают при сварке в углекислом газе проволоками диаметрами 0,5…1,4 мм путём программирования сварочного тока, обеспечивающего изменение скорости плавления электрода и давления дуги.

Процесс, с крупнокапельными переносом, наблюдается при сварке проволоками диаметрами 0,5…1,5 мм на повышенных напряжениях, а диаметрами более 1,6 мм – во всём диапазоне режимов сварки кремнемарганцевыми проволоками (см. табл.13). При низких напряжениях этот процесс протекает с короткими замыканиями, а при высоких - без них.

При проверке расчётных режимов и внедрении их в производство необходимо помнить, что стабильный процесс сварки с хорошими техническими характеристиками можно получить только в определённом диапазоне силы тока, который зависит от диаметра и состава электрода и рода защитного газа (см. табл. 10).

Силу тока регулируют изменением скорости подачи электродной проволоки. Сила тока определяет глубину провара и производительность процесса. Поэтому весь расчёт режимов является ориентировочным и на практике требует уточнения.

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, вычисляют по формуле

^Vп.п=4α_{р *}I_св

Пdэ² γ

, (35)

гдеα_р – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/(А.ч.):

γ – плотность металла электродной проволоки, г/см³, (γ = 0,0078 г/мм³).

Коэффициент расплавления, г/(А.ч.) рассчитывают по формуле

α_р = [8,3 + 0,22 Icв / dэ] 3,6·10^-1, (36)

Скорость сварки, м/ч, определяют по формуле

^Vсв= αн*

• ^I св

F_{н *} γ

или

П*dэ²

V =0,9 *

*^Vп.п

, (38)

^св 4 *Fн

Где α _н – коэффициент наплавки, г/(А.ч.); γ – плотность наплавленного металла, г/см³; 0,9 – коэффициент, учитывающий потери на угар и разбрызгивание.

Коэффициент наплавки, г/(А.ч.) вычисляют по формуле

α_н = α_р (1 – ψ / 100), (39)

гдеψ – потеря электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, %, ψ = 7…15 %, обычно принимают ψ = 10 %. Потери электродного металла возрастают с увеличением напряжения на дуге.

Напряжение на дуге принимают в интервале 16…34 В. Большие значения напряжения, соответствуют большей величине тока. Напряжение можно определить по графику (см. рис. 9), при этом

Рис. 9. График зависимости напряжения от тока

Напряжение на дуге предварительно подбирают и устанавливают при настройке, например по напряжению холостого хода источника тока. Удельный расход газа q_г, который зависит от положения шва в пространстве, скорости сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла. Параметры режима сварки необходимо свести в табл. 11.

Параметры режима сварки

Таблица 11

Тип сварного соединения S, мм

Диаметр электрода, dэ, мм

Вылет электрода, lэ, мм

Сила сварочного тока Iсв , А

Напряжение на дуге Uд, В

Скорость подачи проволоки Vп.п, м/ч

Скорость сварки, Vсв, м/ч

Удельный расход газа q_г, л/мин

12. Выбор и обоснование выбора вспомогательного оборудования

В разделе проекта необходимо выбрать и обосновать выбор сборочно- сварочного механического оборудования с учётом его грузоподъёмности, габаритных размеров изготавливаемых сварных конструкций, надёжности и удобства в работе, безопасности и других технических параметров.

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений и оборудования производится в соответствии с предварительно

выбранными способами сборки и сварки узлов и конструкции в целом. Этот этап проектирования технологического процесса является одним из основных. Поэтому при разработке техпроцесса сборочно-сварочных работ на заданную конструкцию необходимо установить рациональный качественный и количественный состав требуемой оснастки и технологического оборудования.

Выбрать и обосновать выбор сборочно-сварочного механического оборудования с учётом его грузоподъёмности, габаритных размеров изготавливаемых сварных конструкций, надёжности и удобства в работе, безопасности и других технических параметров.

Кратко описать устройство и назначение узлов оборудования, принцип его работы, привести технические характеристики в табличном виде или в пояснительной записке, или на втором чертеже курсового проекта.

Студент также может предложить модернизацию выбранного оборудования. Не следует применять морально устаревшее оборудование. При проектировании выполнить на втором чертеже проекта сборочный чертеж приспособление для сборки и сварки заданного изделия, а в пояснительной записке выполнить компоновочный эскиз оборудования в двух проекциях одного из рабочих мест проектируемого техпроцесса.

13. Выбор сварочного оборудования (электрического)

В данном разделе, в зависимости от способа сварки необходимо выбрать сварочное оборудование, которое будет обеспечивать процесс сварки и установленные режимы.

Основными критериями для выбора рациональных типов оборудования служат:

• • техническая характеристика, наиболее отвечающая принятым в разрабатываемом техпроцессе режимам сварки;

  • наибольшая эксплуатационная надёжность и простота обслуживания;

  • наибольший коэффициент полезного действия и наименьшее потребление энергии при работе;

  • наименьшие габариты, обеспечивающие минимальную площадь для размещения;

  • наименьшая масса и минимальная стоимость.

Для рационального подбора современного оборудования, соответствующего перечисленным выше признакам, следует пользоваться новейшей справочной литературой, проспектами и каталогами, в которых приводят описания, технические характеристики и стоимость электрического оборудования.

Для каждой технологической операции сварки в пояснительной записке или на втором чертеже курсового проекта необходимо указать применяемое сварочное оборудование: привести его назначение, модель, основные узлы, принцип работы и настройку на заданный режим, технические данные в форме таблицы.

14. Выбор методов контроля заданной сварной конструкции

В разделе описываются все применяемые в разрабатываемом технологическом процессе сборки-сварки металлоконструкции методы контроля, инструменты и оборудование для проведения контроля. В технологическом процессе обязателен 100% визуально-измерительный контроль всех выполняемых работ. Другие методы выбираются в зависимости от требований к качеству сварной конструкции.

Контроль сварной конструкции необходим для предупреждения появления дефектов в швах, а также для определения качества готовых изделий. Контроль производят перед сваркой, в её процессе и после сварки изделия или узла.

Перед сваркой проверяют качество исходных материалов, правильность выбора сварочного оборудования, газовых и электрических приборов. Эту стадию контроля называют предварительным контролем.

В процессе сварки проверяют правильность выполнения отдельных операций, соблюдение режимов сварки и заданного порядка наложения швов, исправность оборудования и приборов. Эту стадию называют операционным контролем в процессе сварки.

По окончанию сварки проверяют качество швов и готового изделия. Эту стадию называют окончательным контролем сварных швов и готового изделия. Выбор методов окончательного контроля выполняют в соответствии с техническими условиями на контроль и приёмку сварной конструкции и требованиями чертежа.

Основными способами контроля сварных швов и готовых изделий являются внешний осмотр и обмер, просвечивание рентгеновскими и гамма лучами, механические испытания и металлографические исследования контрольных образцов, испытания на стойкость швов против межкристаллитной и общей коррозии, а также испытания на прочность и плотность сварных соединений и швов.

Основные критерии, которые должны быть приняты во внимание при назначении и выборе методов контроля, следующие:

• категория ответственности соединений или изделий, связанная с условиями их эксплуатации;

• недопустимость дефектов, рассчитываемая на основе анализа прочности и надёжности соединений;

• допустимый уровень дефектов, назначаемый исходя из эксплуатационных и технологических условий и группы ответственности изделия;

• чувствительность;

• производительность;

• стоимость;

• предполагаемый экономический эффект за счёт уменьшения доли брака.

Для обоснования выбора метода контроля необходимо изложить его сущность, преимущества, недостатки, методику контроля и выбрать оборудование и инструмент для его осуществления.

15. Определение расхода сварочных материалов

В разделе проекта необходимо определить расход сварочных материалов применительно к операциям технологического проекта сборки

– сварки заданной металлоконструкции.

Определение расхода электродной проволоки. Потребность в электродах и сварочной проволоке на изделие, кг, определяют, исходя из длины швов lш и удельной нормы расхода электродов или проволоки на 1 погонный метр шва типового размера:

М_э = m_{э *}l_ш, (40)

М_пр = m_{пр *}l_ш, (41)

гдеМ_э – расход электродов на изделие, кг; М_пр – расход сварочной проволоки, кг;

m_э, m_пр – удельный расход электродов и проволоки на 1 погонный метр шва, кг/м.

Удельную норму расхода электродов и проволоки рассчитывают по формулам

m_э = m_{н *}К_р, (42)

m_пр = F_{н *}γ *10ˉ³, (43)

гдеmн – масса наплавленного металла шва на 1 погонный метр шва, кг/м; F_н – площадь поперечного сечения шва, мм²;

γ –плотность наплавленного металла, г/см³;

К_р – коэффициент расхода электродов и сварочной проволоки, который учитывает массу обмазки и потери на угар и разбрызгивания и огарки (табл.12).

Примечания: 1. Если сварку выполняют электродами разных диаметров или проволокой разных марок, то при определении общего расхода сварочных материалов на изделие полученные результаты суммируют для одного и того же диаметра, и марки с учётом расхода на прихватки.

Если прихватки при сборке выполняют ручной дуговой сваркой или полуавтоматической в среде углекислого газа, то расход электродов и проволоки определяют по формулам. Предварительно принимают Fн прихватки, которая должна быть не более 1/3 Fн шва при сварке в разделку или катета 3…4 мм при сварке угловых соединений без разделки, и длину прихваток – как суммарную длину всех прихваток на изделие.

Коэффициент расхода К_р при различных способах сварки

Таблица 12

Способы сварки

Кр

1 Ручная дуговая сварка электродами марок

ВЦС-3,ОЗЛ-4, НЖ-2,

1,4

АН-1,ОМА-2,СМ-11, АНО-1,

1,5

УОНИ 13\45, ВСП-1, МР-2, АМО-5,ОЗС-3,АНО-3, УП1\55

1,6

МР-3, ЗИО-7, АНО-4, ОЗС-4, УОНИ 13\55,

1,7

ОМН-5, СМ-5, ВЦС-5, ЦЛ-11,

1,8

ЦТ-15, ЦТ-17,

1,9

ОЗА-1,ОЗА-2

2,3

2 Автоматическая сварка под флюсом и электрошлаковая

1,02

3 Полуавтоматическая сварка под флюсом

1,03

4 Сварка неплавящимся электродом в среде инертных

газов с присадкой, ручная

1,1

5 Автоматическая

1,02

6 Автоматическая и полуавтоматическая сварка

плавящимся электродом в среде инертных газов и в смеси инертных и активных газов

1,05

7 Автоматическая и полуавтоматическая сварка в среде

углекислого газа и в смеси газов 50%

1,15–1,12

3.3.2. Определение расхода флюса.

Расход сварочных флюсов на изделие, кг, определяют по расходу сварочной проволоки на изделие:

М_ф = m_{пр *}К_ф, (44)

где К_ф – коэффициент расхода флюса, зависящий от типа сварного соединения и способа сварки, (табл.13)

Коэффициент расхода К_ф при сварке под флюсом

Таблица 13

Способ сварки

Швы стыковых и угловых соединений

Швы тавровых соединений

Без скоса кромок

Со скосом кромок

Автоматическая Полуавтоматическая

1,3

1,4

1,2

1,3

1,1

1,2

Примечание. Значение К_ф для электрозаклепочных соединений -- 2,7…3,0; при электрошлаковой сварке 0,05…0,10.

Определение расхода защитного газа. Расход защитного газа на каждое сварное соединение Нг определяют по формуле (42).

Основное время рассчитывалось ранее при определении норм времени на сварочные работы, но может быть взято из нормативов времени на сварку в защитных газах (см. с.).

Определить общий расход защитного газа на изделие.

Расход газа на прихватку составляет примерно 20 % общего расхода газа на изделие.

16. Прочностной расчёт опасного сечения сварного шва.

В данном разделе необходимо выявить наиболее опасный с точки зрения сохранения прочностных свойств конструкции сварной шов, определить расчётное сечение и произвести прочностные расчёты. В результате расчётов мы должны выяснить выдержит ли конструкция расчётную нагрузку, если предельная расчётная нагрузка не диктуется техническими требованиями, то следует определить максимальную расчётную нагрузку, выдерживаемую конструкцией.

В расчётах стоит учитывать условия эксплуатации сварных конструкций, к которым относят: воздействие нагрузок, температуры, среды, с которой соприкасается сварное соединение, радиации и времени, в течение которого происходит действие перечисленных факторов.

Нагрузки, виды и характер их воздействия

По характеру воздействия нагрузки могут быть статическими и динамическими.

Для статической нагрузки характерно относительно медленное ее приложение (от нуля до конечной величины). Примером статической нагрузки является собственный вес (масса) конструкции.

Многократные статические нагрузки, следующие с частотой не более одного нагружения в секунду, условно относят к повторно-статическим.

Динамические нагрузки - нагрузки, меняющиеся во времени и имеющие циклический характер нагружения. К ним относятся ударные, подвижные, вибрационные, переменные (знакопеременные, знакопостоянные). Ударный характер приложения нагрузок относят к числу наиболее тяжёлых режимов работы сварных конструкций.

Расчёт прочности сварных соединений при статических нагрузках Внешние воздействия характеризуют значениями сил и значительно реже уровнем перемещений.

По виду приложения нагрузки могут быть: сосредоточенными – Р, кН;

распределёнными, равномерно, неравномерно по длине или по площади – q, кН/м; кН/мм²;

в виде моментов - изгибающих М_и и вращающих или крутящих М_вр, кНм.

Под воздействием приложенной внешней нагрузки конструктивный элемент испытывает деформации. Виды деформаций: растяжение, сжатие, срез, сдвиг, кручение, изгиб. По характеру деформации могут быть упругими и пластическими.

Внутренними силовыми факторами являются: продольная сила – N, кН;

поперечная (сдвигающая) сила – Q, кН; крутящий момент – M_кр;

изгибающий момент – М_и.

Напряжения могут быть: нормальными и касательными , Н/мм² (кгс/см²).

Как правило, реальные конструкции находятся под воздействием различного сочетания нагрузок и в таком случае они испытывают напряженно-деформированное состояние (НДС) различного вида.

При расчёте сварных соединений на растяжение или сжатие условие прочности имеет вид:

по нормальным напряжениям

по касательным напряжениям Где:

σ_ш ≤ [σ’] ( 45 );

Т_ш ≤ [Т’] ( 46 );

σ_ш – нормальные расчётные напряжения в сварном шве,

_Тш – касательное расчётные напряжения в сварном шве,

[σ’] – максимальные допускаемые нормальные напряжения в сварном шве, [Т’] – максимальные допускаемые нормальные напряжения в сварном шве,

Расчет сварных швов, в зависимости от расчётной схемы сварного соединения, следует проводить по формулам, приведённым в приложении.

Стыковые соединения, испытывающие одновременно действие нормальных и касательных напряжений, следует проверять по формуле

Ϭ_{пр =}+3 (47);

При действии изгибающего момента стыковой шов рассчитывают по формуле

σ_ш = М /W_ш ≤ [σ^΄], (48);

где W_ш = sl_ш²/6 - осевой момент сопротивления стыкового шва. Угловыми сварными швами выполняются соединения -

нахлесточные, тавровые и угловые. Расчётная площадь сечения углового шва, являясь плоскостью среза шва, определяется по выражению:

F_ш = h_рl_ш ,

где h_р = βК - расчётная высота поперечного сечения углового шва;

β -коэффициент для определения расчётной высоты шва в зависимости от формы его поперечного сечения (нормального, выпуклого, вогнутого), вида и способа сварки, принимаемый равным: 1 – для автоматической, 0,9– для однослойной механизированной и многослойной автоматической, 0,8 – для многослойной механизированной, и 0,7 – для ручной сварки;

К -катет углового шва;

l_ш - расчётная длина шва.

При определении суммарной площади сечения угловых швов с

равными катетами применяют выражение F_ш =nβКl_ш, где n – количество швов.

При расчёте сварных угловых швов коэффициент β часто принимают равным 0,7 независимо от способа сварки. Это приводит к дополнительному запасу прочности соединения, но влечёт за собой перерасход сварочных материалов.

При расчёте сварных соединений с угловыми швами необходимо учитывать следующие требования:

• катеты угловых швов следует принимать по расчёту, но не более 1,2s и не менее величин, указанных в приложении 7.

• расчётная длина углового шва должна быть не менее 4К (или 40 мм);

• расчётная длина флангового шва не должна превышать 50К (из условия обеспечения наименьшего объёма сварочных деформаций и напряжений), за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;

• величина нахлёста должна быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;

• соотношения величин катетов швов следует принимать 1:1 при действии статических и не менее 1:1,5 - динамических нагрузок;

• применение односторонних угловых швов не допускается в конструкциях, испытывающих действие динамических нагрузок и эксплуатируемых в агрессивных средах.

Расчёт сварных соединений на выносливость

Сварные конструкции, работающие под действием переменных нагрузок, необходимо проверять расчётом на выносливость.

Долговечность конструкций, у которых могут возникнуть явления усталости, зависит от предела выносливости материала, из которого они изготовлены. При расчёте таких конструкций на выносливость допускаемые напряжения или расчётные сопротивления для основного металла и сварных соединений, принятые при проверке статической прочности, понижают путём умножения их на коэффициент γ ≤ 1.

Влияние динамических нагрузок учитывают с помощью коэффициента η, принимаемого в зависимости от типа машины и характера её работы, тогда расчётная нагрузка равна Р_р = η Р.

При расчёте сварных соединений на выносливость условие прочности при переменных нагрузках в общем виде имеет вид:

по нормальным напряжениям

по касательным напряжениям

σ_ш ≤ [σ_Rσ] ( 49 );

_Тш ≤ [Т_Rσ] (50 );

где σ_R - среднее значение предела выносливости сварного соединения.

Примерами конструкций, испытывающих действие динамических нагрузок, являются детали и узлы машин, корпусные транспортные конструкции и др.

Нагрузки в сочетании с формой сварных соединений и элементов конструкций образуют сложные распределения напряжений, от которых в

большинстве случаев зависят прочность и работоспособность сварных соединений.

Своеобразны условия эксплуатации, когда сварная конструкция имеет большую накопленную энергию из-за того, что под нагрузкой находятся значительные участки металла с высоким уровнем действующих напряжений. Это в первую очередь газопроводы большого диаметра, крупные сосуды со сжатым газом, сосуды из высокопрочных сталей, в которых накопленная энергия упругих деформаций весьма значительна.

Температура

Необходимость учёта температурного фактора в процессе эксплуатации сварных конструкций существенно зависит от состояния материала.

Сопутствующее эксплуатации действие температуры может вызывать весьма неблагоприятные аномальные ухудшения свойств металла вследствие протекания таких процессов, как деформационное старение металла, тепловое охрупчивание, отпускная хрупкость, замедленное разрушение и др.

Эксплуатационная температура может быть: нормальной - плюс 20 °С;

низкой – от минус 40 °С и ниже; высокой – от плюс 200 °С и выше; криогенной до абсолютного нуля.

Область низких температур диктует свои требования в отношении выбора материала конструкции из-за возможности отрицательного проявления низкотемпературной хрупкости.

При криогенных температурах, как правило, необходимо использовать специальные стали и цветные сплавы, а также соответствующие им виды и способы сварки.

В области высоких температур эксплуатации выбор соответствующего жаропрочного материала является решающим для обеспечения необходимой работоспособности сварной конструкции.

Длительное воздействие высокой температуры или её изменение во времени по определённому закону, в том числе и без нагрузок, в ряде случаев может вызвать существенные изменения прочности и пластичности материала под влиянием изменения структурного состояния и образования внутренних деформаций и напряжений. При продолжительном действии температуры и нагрузки проявляется ползучесть металла, и прочность определяется пределом длительной прочности.

Среда

Воздействие фактора среды также крайне многообразно. Характер агрессивной среды значительно влияет на выбор материала, который может иметь отрицательные последствия даже при отсутствии нагрузок, вызывая, например, коррозию металла. В сочетании с нагрузками возможно коррозионное растрескивание, которое в дальнейшем может привести к хрупкому разрушению.

Для создания работоспособной конструкции нередко необходима термообработка после сварки.

Степень влияния концентрации напряжений на выносливость конструктивного элемента в зависимости от расположения концентратора напряжений показана в таблице 14.

Результаты испытаний образцов из стали

Таблица 14

Тип соединения

σ_-1, МПа

К_σ

Стыковое

Прикрепление фасонок встык Прикрепление ребер жесткости

Нахлесточные соединения с обваркой по контуру Нахлесточные соединения с фланговыми швами

70

52

41

35

23

1,32

1,40

1,55

1,69

2,33

Влияние остаточных напряжений на прочность сварных соединений при переменных нагрузках проявляется главным образом при наличии концентраторов напряжений. Так, например, снижение усталостной прочности могут вызвать поры, оказавшиеся в протяжённых швах, где остаточные напряжения в направлении вдоль шва имеют наибольшие значения и трещины от пор растут поперёк шва.

Как показали исследования, остаточные напряжения на статическую прочность сварных соединений не влияют.

Сопоставление пределов выносливости для разных типов соединений позволило показать преимущество сварных стыковых соединений по сравнению другими типами.

Пределы выносливости стыковых соединений, выполненных без дефектов, лишь незначительно отличаются от пределов выносливости основного металла.

Соединения с угловыми швами, обладающие острыми концентраторами напряжений, имеют низкую усталостную прочность, которая может быть несколько повышена специальными приёмами.

По рациональному проектированию и изготовлению разработаны рекомендации: применять лобовые угловые швы с неравнобедренным очертанием при отношении горизонтального катета к вертикальному как 2

:1, в комбинированных соединениях производить обваривание соединений по всему контуру.

Рис.10 Сопоставление пределов выносливости для разных типов соединений

1 – цельная деталь, 2 – деталь с отверстием, 3 – деталь с фронтально нагруженным нахлёсточным сварным соединением, 4 – стыковой шов со снятым усилением, 5 – двухсторонний стыковой шов, 6 – односторонний стыковой шов, 7 – двухсторонний тавровый шов, 8 – односторонний тавровый шов, 9 – контактная точечная сварка, 10 – наплавка, 11 – косой стыковой шов со снятым усилением, 12 – двухсторонний косой стыковой шов, 13 - деталь с флангово-нагруженным нахлёсточным сварным соединением,

Повышение сопротивления усталости можно обеспечить, во-первых, снижением в сварных соединениях концентрации напряжений, а во- вторых, благоприятным изменением поля остаточных напряжений.

Минимальную концентрацию напряжений стремятся обеспечить как за счёт рационального выбора типов соединений, методов и приёмов сварки, так и путём устранения резких переходов от шва к основному металлу, механической зачисткой, электродуговой обработкой или нанесением покрытий.

Все названные способы оказываются эффективными в частных случаях. Например, механическая зачистка швов даёт повышение усталостной прочности в стыковых соединениях при R = - 1, меньше - при

R = 0 и почти не повышает усталостную прочность лобовых и фланговых швов.

Электродуговая обработка швов также более эффективна для стыковых и менее - для угловых швов.

Методы устранения и перераспределения остаточных напряжений многообразны.

Высокий отпуск является наиболее универсальным способом снятия остаточных напряжений. Однако наряду со снятием остаточных напряжений высокий отпуск может вызвать существенное изменение структуры и свойств металла, в особенности в зонах концентрации пластических деформаций, и положительное влияние высокого отпуска снижается по мере увеличения степени концентрации напряжений. Установлено, что стыковые соединения из низкоуглеродистых и низколегированных сталей при качественном их выполнении работают в эксплуатации вполне удовлетворительно и без высокого отпуска.

Соединения с угловыми швами, обладающие низкой усталостной прочностью, не улучшают своих качеств в результате отпуска, а напротив, их ухудшают, в особенности при циклах R ≥ 0.

Опыт изготовления ряда сложных и ответственных сварных конструкций (котлов, сосудов высокого давления, конструкций атомной промышленности, криогенной аппаратуры и др.) показывает, что не только высокий отпуск, но в ряде случаев и более высокотемпературная термическая обработка оказываются необходимы и используются как для снятия остаточных напряжений, так и для выравнивания и улучшения структуры металла.

17. Охрана труда, противопожарные мероприятия и промышленная санитария

В этом

вопросе организационного

раздела

курсового

проекта

необходимо

изложить материал с

точки

зрения

мастера

производственного участка и отразить:

• общие требования по допуску работающего к сборке и сварке;

• производственные опасности при сборке и сварке;

• мероприятия по борьбе с загрязнениями воздуха, шумом, вибрацией, нормы освещения, вентиляция, места расположения оборудования для вентиляции;

• меры предохранения от поражения электрическим током;

• меры предохранения от излучения дуги и ожога;

• меры безопасности при работе с защитными газами;

• противопожарные мероприятия на участке.

Библиографический список

Основные источники

Чернышов Г.Г. Технология электрической сварки плавлением: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования - М. Издательский центр

«Академия», 2010. - 496с.

1. Маслов Б.Г. Производство сварных конструкций: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования/ Б.Г.Маслов, А.П.Выборнов. - М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 256с.

2. Овчинников В.В. Расчёт и проектирование сварных конструкций: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.В.Овчинников

- М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 256с.

3. О.С.Моряков, Оборудование машиностроительного производства: учебник для студ. Учреждений сред. Проф. образования. М.,: Издательский центр «Академия», 2009.

4. В.В. Овчинников. Контроль качества сварных конструкций: учебник для студ. учреждений сред.проф. Образования – М. : Издательский центр

«Академия», 2010. – 256 с.

6. . Милютин В. С., Катаев Р. Ф. Источники питания и оборудование для электрической сварки плавлением. М.: Издательский центр «Академия», 2010.

Дополнительные источники:

6. . Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987.

7. . Ю. Н. Разаренов. Оборудование для электрической сварки плавлением, М; Машиностроение, 1987 г.

8. .О. Н. Барашкова. Источники питания сварочной дуги, М; Высшая школа, 1982 г.

9. . Л. П. Шебеко. Оборудование и технология автоматической и полуавтоматической сварки, М; Высшая школа, 1985 г.

12. Сварка в машиностроении. Справочник в четырёх томах. Машиностроение, 1978-1983.

13. .Китаев А.М, Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. Машиностроение,1985.

14. .Свецинский В.Г, Галиныч В.К, Кушнерев Д.М, Суйтель А.М. Сварочные материалы для механизированных способов дуговой сварки. Машиностроение,1983.

15. .Сварочные материалы для дуговой сварки. Справочник (Под ред. Потапова Н.Н)- Машиностроение,1989

16. .Электроды для дуговой сварки и наплавки. Каталог.- Киев,1967. 17.Электроды специального назначения для сварки и наплавки. Каталог. - М. Чермебинформация,1989.

18. Дюргеров Н.Г.,СагировХ.Н., ЛенивкинВ.А. Оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом. - Энергоиздательство,1985

19. . Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением (под ред. Патона Б.Е.)Машиностроение,1974.

20. .Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демьянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. Машиностроение,197Технология и оборудование сварки плавлением ( Под ред. Никифорова Г.Д.); Машиностроение,1986

21. ГОСТ 2.312 – 72. Условные изображения и обозначения сварных соединений.

22.ГОСТ 5264 – 80. Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка. Основные типы и конструктивные элементы.

23. ГОСТ 14771 – 76. Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы.

24. ГОСТ 8713 – 79. Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсами. Основные типы и конструктивные элементы.

Приложение 5

Операционная карта сборки, сварки ГОСТ 3.1407-86 Форма 1

СОДЕРЖАНИЕ

5

Общие сведения.

Методические указания предназначены для формирования у студентов навыков разработки и проектирования технологических процессов сборки, сварки, на основе знаний, полученных ими при изучении профессионального модуля ПМ.02. «Разработка технологических процессов и проектирование изделий», а также умение пользоваться технической и справочной литературой, нормативными документами, ГОСТами, стандартами и другими материалами.

Вместе с тем, разработка технологического процесса даёт возможность установить степень усвоения учебного материала и умение студента применять знания, полученные по специальным основным дисциплинам, даёт возможность отражать новейшие достижения отечественной науки и техники.

Методические указания могут быть использованны для выполнения курсовых и дипломных проектов студентами специальности 22.02.06.

«Сварочное производство».

Объектами задания для разработки технологического процесса могут быть различные балки и фермы, корпусные конструкции, ёмкости, трубопроводы, детали, машин, оборудование для тепловых и атомных электростанций, детали, и узлы летательных аппаратов, и другие конструкции.

ВВЕДЕНИЕ

Надёжность и долговечность сварных конструкций, их экономичность в изготовлении и эксплуатации являются основными показателями качества технологического процесса изготовления конструкций в сборочно-сварочном производстве. При проектировании технологии изготовления сварного изделия разрабатывают комплекс работ, включающий в себя заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска.

Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединении, т.е решения, которые были приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи, поэтому любому отклонению от чертежа должно предшествовать его исправление конструктором.

Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течение конкретного срока (например, за год) Эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. Кроме того, по программе выпуска производят оценку экономической эффективности этого выбора. Производственный процесс изготовления изделий включает различные технологические, контрольные и транспортные операции. Главное требование, определяющее последовательность выполнения этих операций, их содержание и обеспечение оснасткой, - это выполнение заданной программы выпуска изделии высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.

23. 1. Общие принципы проектирования технологических процессов сварки

На этапе эскизного проектирования технологического процесса сварки выявляют принципиальную возможность обеспечения заданных служебных свойств сварной конструкции при различных вариантах конструктивного оформления и оценивают их технологическую целесообразность.

Генеральное конструктивное оформление обычно определяется предшествующим опытом создания конструкции данного типа. Напротив, выбор формы и размеров отдельных элементов определяется параметрами и особенностями конкретной проектируемой конструкции. При проектировании этих элементов одновременно с выбором материала и метода получения заготовок конструктор назначает расположение сварных соединений, их тип и способ сварки. Таким образом, основные вопросы технологичности сварных конструкций решаются уже на первом этапе проектирования путём умелого использования больших возможностей компоновки из отдельных элементов и применения наиболее прогрессивных приёмов изготовления с помощью сварки.

Технолог не в состоянии эффективно использовать передовую технологию там, где конструкция разработана без учёта технологичности. Поэтому на всех стадиях проектирования сварной конструкции и при отработке технологичности конструктивных решений участие технологов- сварщиков обеспечивается как через технологические отделы конструкторских бюро, так и путём согласования с отделом главного сварщика.

На стадии технического проекта конструкции всех основных узлов и наиболее трудоёмких деталей обычно разрабатывают в нескольких вариантах, которые затем сравнивают по их технологичности и надёжности в эксплуатации. В случае необходимости производят расчёты трудоёмкости изготовления, металлоёмкости и других показателей. Не всегда удаётся изыскать вариант, существенно превосходящий все другие;

тогда выбор производят на основании того показателя, который в данном случае является решающим.

На этапе рабочего проектирования производят детальную технологическую проработку принятого варианта конструкции. В первую очередь прорабатывают чертежи и технические условия на крупные детали, в особенности на поставляемые извне, затем

прорабатывают чертежи всех основных узлов и деталей и технические условия на их изготовление, сборку, монтаж и испытания. Рабочие чертежи направляют в отдел главного сварщика, где при разработке рабочей технологии спроектированной конструкции

выявляют недостатки, связанные в основном с выбором материалов (по их свариваемости), с видом заготовок, размеров швов, с характером подготовки кромок, припусков на механическую обработку, допусков формы и размеров, методов контрольных операций. Необходимые изменения по согласованию с конструктором вносят в чертежи и технологическую документацию до запуска конструкции в производство. В ряде случаев при создании принципиально новых типов сварных конструкций, а также при освоении новых материалов или сварочных процессов к решению наиболее сложных вопросов привлекают научно- исследовательские организации.

На стадии проектирования работа по улучшению технологичности обычно проводится по следующим трём направлениям.

Экономия металла. Поиск наилучших конструктивных форм, возможно более точный учёт характера и значений действующих нагрузок, применение уточнённых методов расчёта позволяют конструктору экономить металл, устраняя излишний запас прочности и уменьшая массу слабо участвующего в работе металла. Целесообразно вместо пространственных решетчатых конструкций использовать оболочковые; удовлетворять требованиям высокой жёсткости, применяя гнутые или гофрированные тонколистовые, а также сотовые элементы; при работе конструкции на продольную устойчивость использовать трубчатые элементы.

Выбор металла открывает большие возможности снижения массы конструкции. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей, а также сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых). Снижению массы конструкции способствует применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных, а также использование термообработки. Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снижением сопротивления разрушению, поэтому экономия металла за счёт повышения его прочности целесообразна только при учёте всех этих факторов. Большие перспективы имеет применение композиционных материалов, например двухслойных сталей.

Снижение трудоёмкости изготовления. Важным является выбор размеров и методов получения деталей, а также приёмов их сварки. При проработке конструктивной схемы и ориентировочном подсчёте размеров сечений ещё не имеет существенного значения, будет ли конструкция монолитной или сварной. Вопросы, непосредственно связанные со сваркой, возникают при членении изделия на отдельные заготовки. Намечая расположение сварных соединений, проектировщик не только задаёт форму и размеры отдельных заготовок, но и в значительной степени предопределяет решение ряда таких конструктивных и технологических вопросов, как методы получения заготовок, типы соединений, приёмы сварки и др. Поэтому выбор варианта расчленения весьма важен с точки зрения его влияния на технологичность конструкции.

При проектировании уникальных конструкций большого размера и массы членение нередко является единственно возможным решением задачи, так как изготовить такие изделия целиком не позволяет недостаточная мощность существующего оборудования. При членении сложных деталей желательно сочетать простоту форм отдельных заготовок с рациональным расположением сварных соединений. Так, например, цельнолитую сложную стальную отливку большого размера приходится формовать в полу цеха с большими затратами ручного труда. Переход к сварному варианту из небольших простых литых заготовок позволяет применить машинную формовку и значительно сократить трудоёмкость.

Нередко условия нагружения различных частей сварной конструкции различаются весьма заметно. В этом случае целесообразно выбирать материалы и методы получения деталей с учётом различия требований к механическим свойствам отдельных частей.

При выборе метода сварки конструктор, учитывая свариваемость металла деталей, должен назначить тип соединения и обеспечить удобство выполнения сборочно-сварочных операций. Доставка крупных сварных конструкций целиком, к месту эксплуатации, нередко оказывается нецелесообразной или невозможной. В этом случае часть сварочных операций выполняют при монтаже. Подход к выбору способа сварки и конструктивному оформлению соединений для заводской и монтажной сварки может быть различным. Поэтому размеры элементов и места расположения монтажных швов назначают одновременно с выбором способа сварки. Выбор метода сварки обычно включает назначение типа сварного соединения, приёмов его выполнения и применения присадочного металла, а также термообработки (если это необходимо). Эти данные предопределяют механические свойства сварного соединения и значения допускаемого напряжения, что необходимо для расчётов на прочность.

На стадии рабочего проектирования конструктивное оформление сварных соединений прорабатывают более детально. На чертежах указывают характер обработки кромок, допуски на размер с учётом припусков на последующую механическую обработку узла или изделия.

Вопросы точности и стабильности размеров конструкции не исчерпываются выбором способа сварки. Существенными являются учёт сварочных деформаций и напряжений, а также назначение технологических мероприятий по их предотвращению и устранению. Эти вопросы решают на стадии рабочего проектирования как с целью обоснования значений допусков и припусков, так и с точки зрения целесообразности проведения термообработки. Многие весьма ответственные изделия вполне надёжно работают после сварки без какой- либо термической обработки. В то же время применение термообработки нередко заметно улучшает механические свойства и структуру сварных

соединений, способствует повышению их работоспособности. Неоправданное назначение операции термообработки может существенно увеличить трудоёмкость изготовления изделий, в особенности в условиях серийного производства. Вопрос, проводить ли послесварочную термообработку или отказаться от неё, решают, принимая во внимание химический состав металла, метод сварки, марку присадочного материала, конструктивное оформление соединений и узлов, требования к механическим свойствам, условия эксплуатации и др.

Экономия времени. Наибольшая экономия времени достигается в процессе непрерывного поточного автоматизированного производства в условиях крупносерийного и массового выпуска продукции, когда все операции согласованы во времени и выполняются механизмами. Однако доля сварных конструкций, изготовляемых в условиях крупносерийного и массового производства, относительно невелика (кузова автомобилей, приборы, трубы). Основными являются серийное и мелкосерийное производство с часто меняющейся номенклатурой, но здесь традиционные методы механизации и автоматизации малоэффективны, особенно при выполнении операций сборки и сварки. Более перспективна автоматизация сварочного производства благодаря использованию современных промышленных роботов.

Под механизацией производственного процесса понимают замену ручного труда работой машин. При автоматизированном процессе обслуживающий персонал выполняет лишь функции наладки и наблюдения за работой приборов и систем управления. Систему управления составляют механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных агрегатов и устройств.

В области сварочного производства трудовые затраты собственно на сварочные работы обычно не превышают 30%. Большой объем занимают заготовительные, сборочные и вспомогательные, особенно транспортные, операции. Следовательно, повышение производительности только сварочных работ не может дать существенного эффекта. Отсюда вытекает необходимость комплексной механизации и автоматизации сварочного производства, охватывающей не только основные (заготовительные,

сборочные, сварочные, отделочные), но и вспомогательные (транспортные, контрольные и др.) операции.

Разработка технологии имеет целью обеспечить оптимальные условия выполнения каждой отдельной операции и всего процесса в целом. Так как для разных типов сварных конструкций представления об оптимальности технологического процесса могут сильно отличаться, то соображения о рациональном построении процесса изготовления будут подробно рассматриваться в главах, посвящённых изготовлению типовых сварных конструкций. Однако требование экономии живого труда является общим.

Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличия механизмов, способных осуществлять все необходимые операции технологического процесса, но и рациональной их компоновки. При этом требования, как к механизмам, так и к их компоновке определяются характером производства. Так, для серийного и мелкосерийного производств требуются универсальные устройства, пригодные для работы в широком диапазоне типоразмеров заготовок и изделий. Для крупносерийного и массового производства используют более производительное специализированное оборудование в составе поточных, автоматических и роторных линий конкретного целевого назначения. Создание линий со специализированным оборудованием требует больших затрат на проектирование, изготовление и монтаж, тогда как в случае смены выпускаемой модели изделия эти линии переналадке обычно не поддаются. Более целесообразны перелаживаемые гибкие автоматизированные производственные системы (ГАПС).

Гибкой производственной системой можно назвать систему, состоящую из универсального станка и квалифицированного рабочего. Противоположностью ей является жёсткая система. состоящая из специализированного однопозиционного станка и рабочего-оператора низкой квалификации. Универсальность промышленных роботов даёт возможность автоматизировать практически любые операции, выполняемые человеком, а быстрота смены программы позволяет обеспечить ту же гибкость, которой обладает производство, обслуживаемое человеком.

Замена специализированного оборудования роботами уже позволила создать сварочные автоматические линии и робототехнические комплексы, способные в условиях крупносерийного производства одновременно выпускать несколько модификаций изделия. Для серийного и мелкосерийного производств создание подобных ГАПС на основе использования робототехники ещё впереди.

23. 2. Технические условия на изготовление сварных

конструкций

Условно все конструкции можно разделить на три группы:

группа 1- особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т. п.);

группа 2 - ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);

группа 3 - неответственные конструкции - все прочие.

Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции. (1)

Технические условия на изготовление определённого типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявляются к материалам, оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций. Технические условия согласно ГОСТ 15001-69 должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции, т.е. учитывать опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленный при выпуске подобных изделий.

23. 3. Технологичность изготовления сварных конструкций

Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надёжную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени - эти признаки определяют понятие технологичности конструкции. Кроме того, необходимо, чтобы конструкция отвечала требованиям технической эстетики, которые должны соблюдаться на всех стадиях проектирования и изготовления конструкций.

Технологичность конструкции - выбор такого её конструктивного оформления, которое обеспечивает удобство и простоту изготовления сварного изделия любыми видами сварки и при различных режимах.

Технологичность конструкции обеспечивается выбором материала, формы свариваемых элементов и типов соединений, видов (способов) сварки и мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений. (1)

При выборе материала для сварных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и свариваемость или возможность применения технологических мероприятий, обеспечивающих хорошую свариваемость.

Обычно стремятся выполнять сварные соединения так, чтобы они были равнопрочны основному материалу заготовки. В этом случае следует выбирать хорошо свариваемые материалы: низколегированные стали и сплавы, а также сплавы цветных металлов, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режиму сварки.

В случае необходимости применения материалов с пониженной свариваемостью следует предусматривать комплекс технологических мероприятий для сведения к минимуму неблагоприятных изменений свойств металла сварного соединения. Следует применять виды и режимы сварки, обеспечивающие минимальное термическое воздействие на металл, предусматривать операции, снижающие влияние сварки на соединение (предварительный подогрев, искусственное охлаждение, термообработку после сварки и т.п.).

Прочность зоны сварного соединения может быть повышена последующей прокаткой или проковкой этой зоны. Выбор технологических мероприятий зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления свариваемых заготовок.

В процессе изготовления сложных крупногабаритных конструкций при наличии криволинейных сварных швов, выполняемых в различных пространственных положениях, необходимо применять только хорошо свариваемые материалы с использованием универсальных видов сварки, например, ручной дуговой сварки покрытыми электродами или механизированной в защитных газах с широким диапазоном варьирования параметров режима сварки. В этом случае не требуется предварительного подогрева изделия и послесварочной термообработки.

При изготовлении простых малогабаритных конструкций и узлов возможно применение металла с пониженной свариваемостью с использованием наилучших (с точки зрения свариваемости) видов сварки, например, электронно-лучевой или диффузионной в вакууме. При этом легко выполнить все необходимые технологические мероприятия, включая предварительный подогрев изделия и послесварочную термическую или механическую обработку.

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделкой) кромок под сварку. Кромки разделывают в целях выполнения полного провара заготовок по всему сечению для обеспечения условия равнопрочности соединения основному материалу. Форму и размеры элементов разделки (угол, притупление, зазоры) назначают из условия качественного формирования корня шва (без непроваров и прожогов) и минимального объёма наплавленного материала. Выбор типа разделки кромок зависит от толщины материала, его теплофизических свойств и вида сварки. (1)

Рационально разработанный технологический проект должен обеспечивать получение надёжных сварных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, а также позволять в максимальной степени осуществлять комплексную механизацию и автоматизацию производственного процесса изготовления изделия при минимальной трудоёмкости операции, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии и полном соблюдении правил и норм техники безопасности проведения работ.

Наиболее прогрессивный способ проектирования - одновременная разработка конструкций и технологии их производства. В этом случае основным документом для изготовления изделия служит единая конструкторско-технологичсская документация, выполняемая в соответствии с нормативными документами. При этом разрабатываемые или применяемые технологические процессы должны соответствовать принципам сертификации и стандартизации, определяемым государственными (ГОСТами) и отраслевыми (ОСТами) стандартами.

Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надёжную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени. Эти признаки определяют понятие технологичности конструкции. Кроме того, необходимо, чтобы конструкция отвечала требованиям технической эстетики. Эти требования должны соблюдаться на всех стадиях проектирования и изготовления конструкций. При проектировании сварных изделий необходимо учитывать требования к технологичности их изготовления.

Сварные конструкции изготавливают из проката (листов, труб, гнутых, прокатных или штампованных профилей), а также из литых, кованых и штампованных элементов. При конструировании размеры и форму свариваемых элементов с точки зрения их технологичности следует выбирать исходя из возможности применения высокопроизводительных способов сварки, а также выполнения сварки в нижнем положении. Кроме того, следует стремиться обеспечивать свободный доступ к лицевой и корневой частям шва, сводить к минимуму длину сварных швов и массу основного и наплавленного металлов, а также иметь возможность

проведения при необходимости предварительного подогрева и послесварочной термической или механической обработки и т.п. (2)

Указанным рекомендациям соответствуют элементы простой формы: прямолинейные, цилиндрические, конические и полусферические с длинными прямыми и замкнутыми кольцевыми стыковыми и тавровыми соединениями. При выборе сортамента материалов для изготовления свариваемых элементов предпочтительнее прокатные, гнутые или штампованные профили и оболочки, тонкие листы, тонкостенные трубы и их сочетания.

При проектировании сварных конструкции необходимо предусматривать конструктивные и технологические мероприятия по устранению или уменьшению сварочных напряжении и деформаций, возникающих вследствие локальных пластических деформаций отдельных зон сварного соединения из-за неравномерного разогрева при сварке. Для предупреждения возникновения высоких сварочных напряжений не следует допускать скопления сварных швов и их пересечений друг с другом, а также применять способы сварки, обеспечивающие минимальный нагрев свариваемых элементов. Для снятия напряжений следует применять высокий отпуск или проковку сварных швов.

Иногда полностью устранить сварочные деформации на этапе конструирования и изготовления сварного узла не удаётся, в этом случае предусматривают возможность правки готовых сварных изделий.

23. 4. Порядок разработки технологического процесса изготовления сварных конструкций

4.1 Классификация технологических процессов. Проектирование технологических процессов сварки представляет собой сложную оптимизационную задачу, основанную на использовании расчётных аналитических методов проектирования. Оптимальный вариант технологического процесса изготовления сложной сварной конструкции выбирается из нескольких расчётных вариантов технологии.

В зависимости от основного назначения различают перспективные и рабочие технологические процессы (ТП).

Перспективный ТП включает в себя последовательность технологических операции. разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы, эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки, расчёты режимов основных сварочных процессов, расчёты ожидаемых сварочных напряжений и деформаций, сравнительную оценку разработанных вариантов технологии.

После окончательного утверждения технического проекта и принятого варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции (составление конструкторской документации) и разработку рабочей технологии (составление технологической документации).

Рабочий ТП включает в себя следующие действия:

• уточнения и изменения принципиального технологического процесса, связанные с изменением конструкции на этапе рабочего проектирования;

• разработку технологических карт, в которых указывают все параметры режима сварки, применяемые сварочные материалы и оборудование;

• краткие описания технологических приёмов выполнения отдельных сварочных операций;

• требования к прочности и качеству сварных конструкций на отдельных этапах их изготовления;

• указания методов проверки точности и контроля качества соединений, узлов и готовой конструкции. (1)

В зависимости от количества изделий, охватываемых процессом, установлено два вида ТП: типовой и единичный.

Правила разработки рабочих технологических процессов предусматривают обязательное использование типовых ТП и стандартов на технологические операции.

В зависимости от степени детализации каждый ТП может быть маршрутным, операционным или операционно-маршрутным.

Типовые ТП разрабатывают на основе анализа многих действующих и возможных ТП для типовых представителей групп изделий.

Технологическая операция является частью ТП, выполняемой на одном рабочем месте.

Разработка типового технологического процесса сварки.

Последовательность выполнения основных сборочно- сварочных операций определяется выбором варианта разбиения конструкции на технологические узлы, подузлы и отдельные элементы

(детали). Оптимальность схемы разбиения определяется следующими соображениями.

• 1. Изделия большого габарита целесообразно расчленять на такие узлы, которые позволят свести к минимуму транспортные работы при сборке.

• 2. С позиции доступности сварных соединений, удобства их выполнения и последующего послеоперационного контроля сборочно- сварочные работы целесообразно выполнять путём последовательного укрупнения отдельных элементов в подузлы и узлы с последующей сборкой всего изделия. Такое чередование сборочных и сварочных операций облегчает использование высокопроизводительной сварочной оснастки, но при малой жёсткости отдельных узлов может приводить к росту деформаций от сварки.

• 3. Для оценки ожидаемых сварочных деформаций и выбора рациональной последовательности сборочно-сварочных операций следует пользоваться расчётными методами.

• 4. Требуемую точность размеров и формы сварного изделия следует обеспечивать рациональным построением технологического процесса, применением правочных работ на стадии заготовки элементов, сборки и сварки отдельных узлов. Правка готового изделия является, как правило крайне трудоёмкой.

• 5. Термообработка всей конструкции может существенно усложнить процесс изготовления, особенно в условиях серийного и массового производств. Поэтому в случае необходимости улучшения

механических свойств, снятия остаточных напряжении или стабилизации размеров в какой-либо зоне конструкции, выгодно выбрать такую последовательность сборки и сварки, которая позволяет производить местную или предварительную термообработку отдельных подузлов и деталей.

• Выбор вида (способа) сварки осуществляют исходя из формы и размеров соединяемых элементов, расположения швов в соединении, физико-химических свойств, применяемых материалов, а также возможности механизации и автоматизации процесса сварки.

Существуют следующие основные этапы разработки операционного технологического процесса:

• оценка групп объектов - оценка типа производства (единичное, серийное или массовое);

• анализ конструкций по чертежам, ТУ, программам выпуска и типу производства;

• выбор технологических баз для сборки;

• выбор методов и объёмов технического контроля;

• составление технологического маршрута сборки, сварки - определяют последовательность операций и выбирают группы оборудования по операциям;

• разработка технологических операций;

• оформление документации на операционный технологический процесс, согласование её с заинтересованными службами и утверждение.

Разработка технологических операций включает в себя:

• выбор структуры и рациональное построение операций;

• определение рациональной последовательности переходов в операции;

• выбор оборудования, обеспечивающего оптимальную производительность и требуемое качество;

• выбор конструкции технологической оснастки;

• установление исходных данных для расчёта оптимальных режимов сварки. (1)

При разработке и оформлении технологических операций необходимо руководствоваться требованиями ЕСТД ГОСТ 3.1705-81

«Правила записи операций и переходов. Сварка», смотри приложение 1

4. 2. Нормативная документация на сварочные технологические процессы

Классификация видов нормативных документов. Различают основные и вспомогательные документы.

Основные документы полностью и однозначно определяют ТП (операцию) изготовления изделий и содержат информацию, необходимую и достаточную для решения инженерно-технических, планово- экономических и организационных задач. Основные документы бывают общего и специального назначения.

Вспомогательные документы применяют при разработке, внедрении и функционировании ТП (операции).

Общие правила заполнения НД установлены ГОСТ 3. І705-81.

Документы общего назначения применяют в отдельности или в комплекте на ТП вне зависимости от методов изготовления изделий. К ним относятся титульный лист (ТЛ), карта эскизов (КЭ), технологическая инструкция (ТИ). (1)

Документы специального назначения применяют при описании ТП (операции) в зависимости от видов процессов изготовления изделий, типа и вида производства. К ним относятся:

маршрутная карта (МК);

карта технологического процесса (КТП);

карта типового технологического процесса (КТТП);

универсальная карта типового технологического процесса (КТТП/У); операционная карта (ОК);

карта типовой операции (КТО);

комплектовочная карта (КК);

технико-нормировочная карта (ТНК); карта кодирования информации (ККИ);

ведомость технологических маршрутов (ВТМ); ведомость оснастки (ВО);

ведомость оборудования (ВОБ); ведомость материалов (ВМ) и др.

Комплектность технических документов (ТД) определяют в зависимости от типа производства (единичное, серийное, массовое) и видов разрабатываемых процессов по их организации (единичный, типовой, групповой). (2)

Каждый разработанный документ должен иметь самостоятельное обозначение.

Пример: ТД - 0229014, где цифры означают: 02 - комплект документов ТП, 2 - типовой процесс, 90 - сварка, 14 - рельефная сварка.

4. 2. Общие правила заполнения технологических документов на сварку.

Терминология и классификация видов сварки, сварных соединений, швов, оборудования и материалов должны соответствовать ГОСТ 2601-84 и ГОСТ 19521-74.

Унифицированная запись наименований операций (переходов) должна выполняться в МК, КТП, КТТП, ОК, ВО и ВОБ. Применяют три формы записи: полную, краткую и по кодовым обозначениям.

Полную запись применяют в МК при маршрутном описании ТП для единичного и мелкосерийного производства, а также в МК, КТП (КТТП),

ОК при операционном и маршрутно-операционном описании ТП, если входящие в операцию переходы не различаются по способу сварки.

Краткую запись применяют в НД любого вида, если входящие в операцию переходы различаются по способу сварки, а также при операционном и маршрутно-операционном описании ТП.

Нумерацию операций ТП проставляют числами ряда арифметической прогрессии 5; 10; 15 и т.д. При корректировании ТП вновь вводимым операциям присваивают промежуточные номера, не кратные 5. (1)

Унифицированная запись операции (перехода) должна содержать ключевые слова: наименование, номер позиции, указания на выполняемые по эскизу швы детали; наименование способа сварки; информацию о прихватках; наименование способа выполнения операции, перехода (по разметке, по упору и т.п.); особые условия сварки (положение, последовательность выполнения швов, температуру подогрева и т.п.); дополнительные требования к выполнению операции (это указывают в графе «Особые указанию); информацию по безопасности труда; ссылку на документы, содержащие информацию, которая дополняет или разъясняет текстовую запись (чертёж, эскиз).

При описании операций указывают в технологической последовательности переходы, установки, сборки, сварки, зачистки и др., если их выполняют на том же рабочем месте, где идёт сварка, и исполнителей.

Нумерацию переходов в ТП проставляют числами натурального ряда (1; 2; 3; , ...).

Технологические карты сборочно-сварочных работ. Технологическая карта - основной производственный документ, в котором приведены все данные по деталям, сборке и сварке конструкции. Технологическая карта находится в строгом соответствии с принципиальным технологическим процессом.

Типовая технологическая карта на сборочно-сварочные работы (МК/КТП) представлена в табл. 5.1 (обозначения элементов в табл. 5.1 приведены ниже).

Кодовое обозначение операции указывают в МК, КТП (КТГП) в графе «Код, наименование операции» на строке с символом «А».

В графе «Обозначение документа» указывают обозначения нормативных документов, применяемых при выполнении данной операции.

Кодовое обозначение операции имеет цифровую шестизначную структуру. Рекомендуемые кодовые обозначения сборочно - сварочных операций (поз. 1-4) приведены в приложении 7. Например, сборочно- монтажные работы имеют код 8863, дуговая сварка в углекислом газе порошковой проволокой - 9044, газовая сварка - 9068, комплексный контроль геометрических параметров - 0260 и т.д. Позиции 5 и 6 устанавливают конкретизацию признаков классификации и их кодов в соответствии со спецификой отрасли. (2)

Примеры кодового обозначения операций: 904138, 038214 и т. п. Карта МК/КТП содержит строки А, Б, К (или М), Р. Здесь А -

название операции и её номер; Б - описание оборудования; К (или М) - комплектация/материалы; Р - режим (табл. 5.2).

Информация, вносимая в строку с символом «А». В графах «Цех»,

«Уч.», «РМ» строки указывают соответственно номер (код) цеха, участка, рабочего места, где выполняется операция (или их буквенные наименования).

В графе «Опер.›› указывают номер операции.

В графе «Код, наименование операции» указывают унифицированное кодированное обозначение операции ТП.

Информация, вносимая в строку с символом «Б». В графе «Код, наименование оборудования» указывают его код, краткое наименование или модель и инвентарный номер.

Остальные графы характеризуют трудозатраты.

В графе «СМ» («Степень механизации») указывают степень механизации кодом или индексами: РС - ручная сборка, МС - механизированная сборка, в приспособлениях, сборка по разметке.

В графе «Проф.» указывают код профессии рабочего (сборщик или сварщик).

В графе «Р» указывают разряд рабочего.

В графе «УТ» («Условия труда») указывают индекс: лёгкие (Л) или вредные (В) условия.

В графе «КР» («Количество работающих››) указывают число занятых на операции рабочих.

В графе «КОИД» («Количество одновременно изготавливаемых деталей») указывают число деталей при выполнении одной операции.

В графе «ЕН» («Единица нормирования») указывают норму расхода материала или норму времени.

В графе «ОП» («Объем партии››) указывают её объем в условиях серийного производства в штуках.

Графа «К_ШТ» («Коэффициент штучного времени›) соответствует многостаночному обслуживанию, и для сварочных работ её не заполняют.

В графах «Т_п.з» и «Т_шт» указывают нормы подготовительно- заключительного и штучного времени на выполнение операций, выбираемые на основе общемашиностроительных и отраслевых нормативов.

Информация, вносимая в строку с символом «К». В графе

«Наименование детали» указывают её название по ЕСТД; в этой графе допускается указывать марку материала.

Графы «Обозначение код» и «ОПП» (откуда поступает партия) заполняют в соответствии со стандартами ЕСТД; обычно в графе «ОПП» указывают номер цеха.

В графе «ЕМ» - «Единица измерения массы» - указывают массу изделия в килограммах.

В графе «ЕН» - «Единица нормирования» - указывают норму расхода материала в килограммах.

В графе «КИ» указывают количество изготавливаемых изделий. В графе «Н_расх» указывают норму расхода материалов. (3)

Информация, вносимая в строку с символом «М». В графе

«Материал» указывают сортамент, марку материала, размер, обозначение стандарта или ТУ. При сварке в этой графе указывают также марку, диаметр присадочного материала, размер электродов, а при пайке - марку, вид припоя (проволока, фольга, порошок), диаметр и толщину припоя, данные о флюсах, средах.

При раскрое материалов в этой графе указывают профиль и размер исходной заготовки, общее количество получаемых из неё деталей, коэффициент раскроя материала заготовки, норму расхода материала и т.п.

Информация, вносимая в строку с символом «Р». В соответствующих графах указывают информацию по технологическим параметрам режима сварки: тип шва, катет и длину шва в миллиметрах, положение шва, полярность тока, напряжение, силу тока и скорость подачи проволоки.

При записи применяют следующие условные обозначения:

• длина L, І;

• ширина шва В,b;

• высота, глубина Н, h;

• толщина Ѕ;

• диаметрD, d;

• радиус R, r;

• межосевое и межцентровое расстояние А, а;

• углы α,β, γ и др.;

• выпуклость шва q;

• шаг прерывистого шва Т;

• катет углового шва К;

• расчетная высота углового шва P;

• толщина углового шва А;

• напряжение дуги U_д;

• сила сварочного тока І_св;

• напряжение холостого хода источника питания U_x.x;

• скорость сварки υ_св;

• скорость подачи проволоки υ_п.п;

• количество наплавленного металла Q_н;

• коэффициент наплавки α_н;

• полярность: прямая - П, обратная - О;

• положение шва: в лодочку - Л, нижнее - Н, горизонтальное - Г, полугоризонтальное - П_Г, потолочное - П, полупотолочное– П_п, вертикальное - В, полувертикальное – П_в;

• притупление кромок - с;

• коэффициент загрузки оборудования К_з.

В строках, обозначенных в карте МК/КТП номерами, указывают содержание технологических операций и переходов с индексом «О». При этом установки обозначают буквами А, Б, В и т.д. (3)

Примеры заполнения строк карты МК/КТП приведены в приложении.

Разработанные ТП утверждают в установленном порядке. Подписи лиц, разработавших и проверивших документ, а также лица, ответственного за нормоконтроль документов, являются обязательными.

Если все разрабатывал один человек, то он ставит свою подпись один раз - в графе «Разработал».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Маслов. , Проектирование сварных конструкций – М. «Академия» 2008г. 256

2. Салтыков В. А. Аносов Ю.М. Федюкин В.К. ; Технология машиностроении. Технологии заготовительного производства: учеб. Пособие, под ред. В.К. Федюкина. СПб. :Изд-во Михайлова В.А. , 2004. 336 с.

3. ГОСТ 3.1705-81 Единая система технологической документации правила заполнения операций и переходов. Сварка

Приложение 1 Выдержка из ГОСТ 3.1705-81

Единая система технологической документации правила оформления операций и переходов. Сварка

1. 1. Настоящий стандарт устанавливает правила записи технологических операций и переходов сварки в документах, применяемых для описания технологических процессов и операций изготовления деталей и сборочных единиц (далее — документы).

   2. Устанавливаются следующие формы записи наименования операции:

• полная;

• краткая;

• кодовое обозначение по классификатору технологических операций.

Полная запись наименования операции совпадает с наименованием вида (способа) сварки в данной операции.

Краткой записью наименования операции является «Сварка».

1. 3. Полную запись наименования операции следует применять в маршрутной карте при маршрутном описании технологического процесса, если входящие в операцию переходы не отличаются видом (способом) сварки.

Краткую запись наименования операции следует применять в документах любого вида, если входящие в операцию переходы отличаются видом (способом) сварки.

Кодовое обозначение следует применять при обработке данных техническими средствами, совместно с полной или краткой записью наименования операции или без неё.

В остальных случаях форму записи наименования операции устанавливает разработчик документа.

1. 4. При необходимости в наименование операции включают указания о выполнении сварки прихватками, степени механизации сварки и другие дополнительные сведения (например, «Ручная дуговая сварка прихватками», «Автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом»).

   5. Запись содержания операции (перехода) должна включать: ключевое слово («Сварить», «Прихватить», «Приварить»,

«Подварить», «Заварить» или «Выполнить»); наименование вида (способа) сварки, если в документе применена краткая запись наименования операции или соответствующее ей кодовое обозначение; информацию о прихватках, содержащую данные об их размерах, количестве и/или расположении (только для переходов с ключевым словом «Прихватить»), если она отсутствует на эскизе ил); не указана в соответствующих графах документа; указание на свариваемые детали, выполняемые швы или

другие объекты. При необходимости в запись содержания операции (перехода) включают:

• особые условия сварки (положение сварки, последовательность её выполнения и др.);

• ссылку на документы, содержащие информацию, которая дополняет или разъясняет текстовую запись (эскиз, чертёж и др.).

1. 6. При записи информации о прихватках следует применять вспомогательные знаки и обозначения данных по ГОСТ 2.312 и стандартам на основные типы, конструктивные элементы и размерь сварных соединений.

При использовании в технологическом проектировании средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ отсутствующий на печатающих устройствах знак «катет» заменяют прописной буквой «К», а строчные буквы и знак «±» — по правилам ГОСТ 2.004.

1. 7. Запись содержания перехода следует выполнять как указано на схеме с учётом требований п. 5.

Ключевое слово

Наименование вида (способа) сварки

Информация о прихватках Указание на особые условия сварки Указание на свариваемые детали, выполняемые

швы или другие объекты Ссылки на документы Примеры

Сварить детали .

Сварить дуговой сваркой в углекислом газе порошковой проволокой в положении «в лодочку» детали согласно эскизу.

Сварить образцы-свидетели.

Сварить дуговой сваркой в инертных газах плавящимся электродом детали.

Прихватить детали согласно эскизу. Прихватить 50±5/200±10 детали. Прихватить 5⁺¹/25±2 детали.

Прихватить контактной точечной сваркой 5⁺¹/25±2 детали.

Прихватить контактной точечной сваркой d = 5⁺¹ в трёх равноудалённых местах детали.

Прихватить дуговой сваркой в углекислом газе порошковой проволокой швами 6⁺¹, 30±5/150±10 детали.

Прихватить швами 8⁺¹>⁵ длиной 30±5 в четырёх диаметрально

противоположных местах детали .

Приварить технологические пластины.

Подварить корень шва.

Заварить технологическое отверстие. Выполнить замыкающий шов.

Выполнить одновременно швы

.

П р и м е ч а н и е. Линейка в

примерах

показана

условно

для

определения места указания обозначений или номеров позиций деталей и сборочных единиц или номеров сварных швов по конструкторскому документу или эскизу.

1. 8. Особые условия сварки могут быть записаны отдельными предложениями (например, «Сварку производить после остывания до температуры ниже 473 К и зачистки каждого предыдущего валика») в конце записи содержания перехода(операции), на эскизе или в графе

«Особые указания».

1. 9. При описании операции следует указывать в технологической последовательности переходы зачистки, сборки и другие, если их выполняют на том же рабочем месте, где производится сварка, и те же исполнители. При этом следует руководствоваться правилами, установленными в соответствующих нормативно-технических документах.

Приложение 2 Пример выполнения учебного технологического процесса сборки, сварки

Дубл.

Взам.

Подл.

1

АК СибГАУ

АКСП.ДП0153.000.15

Емкость

У Т В Е Р Ж Д А Ю :

Главный инженер

Комплект документов

на технологический процесс сборки-сварки.

Согласовано Нач. отдела Выполнил: Иванов И.И.

ОГМетр

^{Процесс внедрен в производство} Ведущий технолог Руководитель: Петров В.О.

Отдела

200 г.

_{АКТ №} Нач. техбюро

ТЛ

27-90

Приложение 2 продолжение

Дубл.

Взам.

Подл.

2

Разраб. Иванов

АК СибГАУ АКСП.ДП0153.000.15

Ёмкость

Н. контр.

Требования техники безопасности Соблюдать правила техники безопасности согласно инструкциям:

1. При выполнении слесарных работ инструкция №293-102-98.

2. При выполнении сварочных работ инструкция №119-95-95.

3. Каждый баллон защитного газа, предназначенный для сварки, должен быть проверен

4. При выполнении сборочных работ соблюдать правила техники безопасности согласно инструкции №54-88-94.

5. Сварку деталей проводить в помещении, отвечающем требованиям ОСТ 92-1126-76.

6. Требования к оборудованию согласно СТП 207-5336-89.

7. Требования к оснастке согласно СТП 207-5314-88.

8. Требования к вспомогательным материалам:

а) присадочная проволока, применяемая при сварке должна иметь сертификат или паспорт. б) присадочную проволоку хранить в кладовой, выдачу производить в присутствии БТК.

9. Требования к культуре производства:

а) сборку, прихватку, сварку производить в чистой спецодежде и хлопчатобумажных перчатках.

10. Требования к оборудованию согласно ОСТ 92-1126-76.

11. Требования к оснастке согласно ОСТ 92-1126-76

Карта общих требований

1290-87

Приложение 2 продолжение

ГОСТ 3.11105-84 Форма 7

Дубл. Взам. Подл.

Разработал Иванов Проверил

Карта эскизов ₃

АК СибГАУ АКСП.ДП0153.000.15

Н. контр.

Емкость

КЭ

Приложение 2 продолжение

Дубл. Взам. Подл.

Разраб. _.

Карта эскизов ³

Н. контр.

АК СибГАУ

АКСП.ДП0153.000.15

_КЭ 1422-90

Приложение 2 продолжение

ГОСТ 3.1118-82 Форма 1

Дубл. Взам. Подл.

4

Разработал Иванов

^{Проверил} АК СибГАУ АКСП.ДП0153.000.15

Н. контроль

Ёмкость

М01

М02

Код ЕВ МД ЕН Н. расх. КИМ Код загот. Профиль и размеры КД МЗ

А Цех Уч. РМ Опер. Код, наименование операции Обозначение документа

Б Код, наименование оборудования СМ Проф. Р УТ КР ^КОИД ЕН ОП Кшт. Тп.з. Тшт-к.

⁰³ Поз Наименование

04

1

Дно

1

05

2

Опора

3

06

3

Ребро

4

07

4

Стенка передняя

2

08

5

Стенка боковая

2

09

6

Ребро вертикальное уголок 63х6х1550 ГОСТ 8509-93

4

10

7

Ребро уголок 63х6х1050 ГОСТ 8509-93

2

11

8

Ребро уголок 63х6х1020 ГОСТ 8509-93

2

12

9

Ребро уголок 63х6х850 ГОСТ 8509-93

2

13

10

Ребро l уголок 63х6х820 ГОСТ 8509-93

2

14

11

Патрубок

1

МК/КК

Приложение 2 продолжение

ГОСТ 3.1118-82 Форма 1

Дубл. Взам. Подл.

5

Разработал Иванов

^{Проверил} АК СибГАУ АКСП.ДП0153.000.15

Н. контроль

Ёмкость

М01

М02

Код ЕВ МД ЕН Н. расх. КИМ Код загот. Профиль и размеры КД МЗ

А Цех Уч. РМ Опер. Код, наименование операции Обозначение документа

Б Код, наименование оборудования СМ Проф. Р УТ КР ^КОИД ЕН ОП Кшт. Тп.з. Тшт-к.

^{А 03} 005 Входной контроль

Б 04

05

06

07

08

09

10

Контрольная плита ГОСТ 17934-72, стилоскоп ГОСТ 10006-80 1)Проверить марку материала на соответствие чертежу

2)Проверить поверхности деталей на отсутствие дефектов и загрязнений 3)Проверить сопроводительные документы на правильность и полноту заполнения 4)Проверить детали на соответствие чертежу

Микрометр МЛ 10 ГОСТ 6507-90, рулетка Р3-5 ГОСТ 7202-98

шаблон универсальный УШС -3 ГОСТ 15150-89

11

¹² 010

13

14

МК

Комплектовочная

Плита слесарная ГОСТ 17934-72

Комплектовать сборку входящими деталями, согласно чертежу и КК см лист № 8, 9

Приложение 2 продолжение ГОСТ 3.1118-82 Форма 1б

Приложение 2 продолжение ГОСТ 3.1118-82 Форма 1б

Приложение 2 продолжение ГОСТ 3.1118-82 Форма 1б

Дубл. Взам. Подл.

Приложение 2 продолжение

ГОСТ 3.1407-86 Форма 1

Разраб. Иванов

Н. контр.

^{АК СибГАУ} АКСП.ДП0153.000.15

Ёмкость ₉

Код. Наименование операции Обозначение документа Ми,

⁰¹ 035, 075, 115, 155, 200, 280, 320,360, 400, 440 Сварочная Пост механизированной сварки

Механизированная сварка в углекислом газе ^{Код, наименование оборудования ТВ, ТВ,}

⁰² Ст3сп ГОСТ 380-88, s=6мм ПДГО 510, ВДУ 506

_К/М Наименование изделия, сб. единицы или материала Код, обозначение _{ОПП ЕВ ЕН К Н.расх.}

РС1 ПС НП ДС С Э ПЛ VC VП ОЗ ДЗ К ТИ Тп Пг Всг п

К/М01

2. Позиция 1 Дно 1

3. Позиция 2 Опора 3

04

05

⁰⁶ Углекислый газ 1 сорт ГОСТ 8050-85

⁰⁷ Св 0,8Г2С d 1,2мм ГОСТ 2246-70

8. Маска сварщика Speed glass 9100

9. Краги ГОСТ 5007-87

10

11

ОК ТТП дуговой, электрошлаковой и плазменной сварки 1559-88

Приложение 2 продолжение ГОСТ 3.1407-86 Форма 1а

Дубл. Взам. Подл.

Приложение 2 продолжение

ГОСТ 3.1407-86 Форма 1

Разраб. Иванов

Н. контр.

_{АК СибГАУ} АКСП.ДП0153.000.15

Ёмкость ₁₁

Код. Наименование операции Обозначение документа Ми,

⁰¹ 035, 075, 115, 155, 200, 280, 320,360, 400, 440 Сварочная Пост механизированной сварки

Механизированная сварка в углекислом газе ^{Код, наименование оборудования ТВ, ТВ,}

⁰² Ст3сп ГОСТ 380-88, s=6мм ПДГО 510, ВДУ 506

_К/М Наименование изделия, сб. единицы или материала Код, обозначение _{ОПП ЕВ ЕН К Н.расх.}

РС1 ПС НП ДС С Э ПЛ VC VП ОЗ ДЗ К ТИ Тп Пг Всг п

К/М01

2. Позиция 1 Дно 1

3. Позиция 2 Опора 3

04

05

⁰⁶ Углекислый газ 1 сорт ГОСТ 8050-85

⁰⁷ Св 0,8Г2С d 1,2мм ГОСТ 2246-70

8. Маска сварщика Speed glass 9100

9. Краги ГОСТ 5007-87

10

11

ОК ТТП дуговой, электрошлаковой и плазменной сварки 1559-88

Приложение 2 продолжение ГОСТ 3.1407-86 Форма 1а