ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ «КИРЕЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» Тема работы ВКР: « Технология изготовления контейнера для хранения деталей » Подготовил: Пигарев Д. г. Киреевск, 2014 г.
ВВЕДЕНИЕ Сейчас сварка является основным способом соединения деталей при изготовлении металлоконструкций. Сварка обеспечивает ряд преимуществ: 1. Экономия металла. Использование сварки на строительстве зданий позволяет уменьшить вес стальных конструкций на 15% 2. Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшения трудоемкости работ 3. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штампованных элементов взамен ковки или литья. 4. Возможность широкого использования сварки и резки при ремонте. 5. Удешевление технологического оборудования. 6. Герметичность получаемых сварных соединений. 7. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда рабочих.
Сегодня ни одно современное предприятие, производство и строительство (зданий, мостов, железнодорожных путей сообщения) не обходится без сварочных работ, а сварочная техника и технология занимают оно их ведущих мест в современном производстве. Многие конструкции современных машин и сооружений изготовить без помощи сварки невозможно ВВЕДЕНИЕ
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Назначение конструкции Данная конструкция представляет собой контейнер для хранения деталей, т.е металлический короб, сваренный из листов низкоуглеродистой стали угловым швом. Снаружи короб обваривается уголком. К нижней части короба привариваются ножки из трубы.
2.2 Свариваемость основного металла Для изготовления элементов сварной конструкции « Контейнер для хранения деталей» использовал сталь марки Ст 3 ГОСТ – эта сталь низкоуглеродистая обыкновенного качества. Химический состав материала Ст 3 в процентном соотношении CSiMnNiSPCrAsCu до 0.65 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до 0.08 до 0.3 Сталь Ст 3 сваривается без ограничений, т. е. сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
Наименование детали Размеры детали Количество штук Масса одной детали Общая масса 1Днище Лист сталь Ст 3, толщина 3 мм. Размер 994* ,5 кг 2Стенка 1Лист сталь Ст 3, толщина 3 мм. Размер 994* ,6 кг 23,2 кг 2Стенка 2Лист сталь Ст 3, толщина 3 мм. Размер 494*497 25,7 кг 11,4 кг 3Рамы Уголок 32*32*3 Длина 467 мм 40,7 кг 2,8 кг 4 Рамы Уголок 32*32*3 Длина 1000 мм 21,46 кг 2,92 кг 5 Рамы Уголок 32*32*3 Длина 500 мм 20,73 кг 1,46 кг 6Ножки Труба, D=40 мм, длина 60 мм
2.3.2 Заготовительные работы Очищаю метал вручную, т. к. наличие загрязнений приводит к образованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что приводит к снижению прочности и плотности сварного соединения. Затем выполняю правку. Правка - устранение деформаций. Разметка - нанесение линий контура. На листовом прокате делаю разметку днища размером 994*494 мм и стенок 994*497 мм, 494*497 мм в форме прямоугольников. Разметку выполняю вручную, с помощью чертилки, линейки и угольника. Затем отрезаю уголки 32*32*3, два уголка длиной 1000 мм, два уголка длиной 500 мм и четыре уголка длиной 467 мм. Разделка кромок для этой конструкции не нужна, так как толщина листа –3 мм Качество чистки определяется внешним осмотром. Правку проверяют линейкой поставленной на ребро. Разметку проверяют повторным измерением. После резки проверяют наличие заусенцев.
2.3.3 Сборка изделия Сборку выполняют на столе. Первую стенку 1 положить на стол, затем вторую стенку 2 установить вертикально и сделать прихватку по центру между двумя стенками. После этого поставить еще две прихватки по краям. Вторые стенки 1 и 2 собрать на прихватки таким же образом. Потом обе части собрать между собой. Каждый из оставшихся углов - на одну прихватку по центру и две по краям. После этого к собранным между собой стенкам прихватить днище. Каждую сторону днища - на одну прихватку по центру и две краям. В последнюю очередь прихватить четыре уголка ножки, каждую на две прихватки. Зазоры в 1 мм можно выдержать подкладывая в стенки листы ответствующей толщины.
2.3.4 Контроль качества сборки изделия Контроль сборки изделия выполняют повторными измерениями линейкой, точность углов проверяют угольником. Места прихваток зачищают щеткой. Если «хватки имеют дефект, то их вырезают и делают новые. 2.4 Сварка изделия Выбор сварочного материала Прочность наплавленного металла должна быть не ниже прочности основного, поэтому тип электрода должен быть Э42А, прочностью 420 МПа, выбираю марку электрода УОНИ 13/45 с основным покрытием Б.
Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Электроды с покрытием Б применяются для сварки конструкционных, нержавеющих, окалиностойких, жаропрочных и других сталей и сплавов. В аэрозолях, образующихся при сгорании покрытия, имеются различные фтористые соединения, поэтому сварщик должен иметь средства индивидуальной защиты органов дыхания и с хорошей вентиляцией помещения. Коэффициент наплавки - 9,5 г/(А *ч). Производительность наплавки (для диаметра 3,0 мм) – 1,3 кг/ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла – 1,6 кг. Сварку УОНИ 13/45 производят только на короткой длине дуги по очищенным кромкам. Прокалка электродов УОНИ 13/45 перед сваркой: °С; 1 ч. В 1 кг -40 шт электродов. Особые свойства УОНИ 13/45: Обеспечивают получение металла шва с высокой стойкостью к образованию кристаллизационных трещин и низким содержанием водорода.
2.4.2 Определение диаметра электрода Диаметр электродов выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве. Примерное соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода d при сварке шва в нижнем положении задаётся в таблице: S, мм d, мм и более Т.о., я выбираю электрод d=3 мм
2.4.3 Определение силы тока Сила сварочного тока обычно устанавливается в зависимости от выбранного диаметра электрода. При сварке швов в нижнем поло жении шва для электродов диаметров 3-6 мм сила тока может быть определена по соотношению I = (20 + 6d)d I = (20 + 6*d) * d I = (20 + 6*3) * 3 = 38 х 3 = 114 А
2.4.4 Определение длины дуги Расстояние между концом электрода и поверхностью свариваемого изделия и определяет длину сварочной дуги. Стабильное поддержание длины сварочной дуги очень важно при сварке, это сильно влияет на качество свариваемого шва. Примерное соотношение диаметра электрода и длины дуги Диаметр электрода, мм 1 1, Длина дуги, мм 0,62,53,544,555,56,5 Lдуги =3,5 мм (оптимальная)
2.4.5 Определение напряжения дуги (UA + UN) = 10 – 11B UCT = 2* 1,5 = 3В UД = UA + UN + UCT = B = 13 B а - падение напряжения в катодной и анодной зоне равняется 10 В. b - удельное падение напряжения в столбе дуги равняется 2 В/мм Определение скорости сварки Подбирать скорость сварки следует так, что бы сварочная ванна заполнялась жидким металлом от электрода и возвышалась над поверхностью кромок с плавным переходом к основному металлу изделия без наплывов и подрезов. Желательно поддерживать скорость продвижения так, что бы ширина сварочного шва превосходила в 1,5-2 раза диаметр электрода. Если слишком медленно перемещать электрод, то вдоль стыка образуется достаточно большое количество жидкого металла, который растекается перед сварочной дугой и препятствует её воздействию на свариваемые кромки – то есть результатом будет непровар и некачественно сформированный шов.
Определение скорости сварки Vсв - скорость сварки м/ч αн - коэффициент наплавки, г/А ч Iсв - сила тока, А ρ - плотность стали, 7,8 г/см 3 Fшв - площадь сечения сварного шва, см 2
2.4.7 Определение необходимого количества электродов Норма расхода электродов определяется по формуле: Hэ= kp*Mн*Lш, где Hэ – норма расхода электродов, kp – коэффициент расхода, учитывающий потери. Mн – масса наплавленного металла, Mн = Fн* ρ*L Lш – длина шва Lш =15490 мм. Mн = 0,13*7,8*1549=1579,6 гр. Hэ = 1,4* 0,13*7,8*1549 = 2199 гр. Масса стержня электрода 24 г. Определение необходимого количества электродов пэ = (Mн * К (1 + ψ)) / Gct пэ - количество электродов, шт. Mн - масса наплавленного металла, г. Gct - масса стержня, г. К = 1,3 - коэффициент потери на огарок. ψ= 0,3 - коэффициент потери на разбрызгивание пэ =1579,6*1,3*(1+0,3)/ шт Необходимо 111/40=2,8 кг 3 кг электродов
2.5 Выбор источника питания Тип ИП зависит от марки электродов УОНИ 13/45, им требуется постоянный ток обратной полярности, поэтому нужно применять выпрямитель Я использовал ВДМ-6304 У3. Это многопостовой выпрямитель, который установлен в наших мастерских в комплекте с балластным реостатом РБС – 303 У2. Номинальный сварочный ток одного поста 315 А при ПН=60%. Выпрямитель имеет жёсткие внешние характеристики. Выпрямитель нерегулируемый. Регулирование сварочного тока каждого поста производится с помощью балластного реостата включенного последовательно в сварочную цепь
Технические характеристики выпрямителя ВДМ-6304 У3 ПараметрыВДМ-6304 У3 Номинальное напряжение питающей сети, В % Номинальная частота сети, Гц 50 1 Номинальный сварочный ток, А при продолжительности нагрузки ПН=100% 630 Максимальный рабочий ток, А, не более 630 Номинальное рабочее напряжение, В, не менее 60 Напряжение холостого хода, В, не более 70 Количество постов, шт, не более 4 Коэффициент одновременности работы 0,5 Потребляемая мощность, к Вт, не более 50 Номинальный первичный ток, А70 Коэффициент полезного действия, не менее 0,9 Коэффициент мощности, не менее 0,9
2.6 Техника сварки Стенки между собой и с днищем свариваются угловым швом углового соединения. Места прихваток зачищают щеткой. Если прихватки имеют дефект, то их вырезаю и делаю новые. Сварку выполняю на постоянном токе обратной полярности короткой дугой, желательно варить уширенными швами. Швы заваривают в нижнем положении. Угол наклона электрода равен 15°-20°. колебательные движения электродом - зигзагообразные. Швы выполняют за один слой, так как толщина листа 3 мм. Швы заваривают в следующем порядке: В этом случае деформации и внутренние напряжения минимальны.
Затем обвариваем конструкцию уголком, соблюдая правило наложения швов: в разнобой, чтобы не допустить большой концентрации тепла в одном месте. В этом случае деформации и внутренние напряжения будут минимальны.
2.7 Контроль качества сварки Контроль осуществляют поэтапно. Швы подготавливают к контролю отбивая шлак и зачищая их на расстоянии 20 мм в каждую сторону от шва. Шлак отбивают молоточком. Швы зачищают щеткой по металлу. Внешним осмотром проверяют отсутствие подрезов, наплывов, непроваров, крупных пор и в соответствии с техническими требованиями чертежа дефекты могут быть устранены путем вырубки и заварки. При отсутствии внешних дефектов сварки производят контроль размеров изделия в соответствии с требованиями чертежа, а затем контроль качества сварных швов. Наружные поверхности сварных швов покрывают меловой обмазкой, а внутренние смачивают керосином. Керосин проникает в имеющиеся поры и трещины и окрашивает меловую обмазку в желтый цвет. Такой пробой можно выявить сквозные трещины и поры.
2.7 Контроль качества сварки Возможные дефекты: Если электроды плохо просушены, то на металле будет пористость. Если маленькая сила тока, то возможен непровар, если большая сила тока, то - прожог. Если образовался кратер, подрез, наплыв или неравномерная ширина шва, то это следствии низкой квалификации сварщика. Чтобы убрать поры их срезают и проваривают заново. Непровар или прожог исправляют, повторно проваривая шов. кратер Кратеры и подрезы устраняют, зачищая их, и заваривают заново. Наплывы удаляют, срезая их. Неравномерную ширину шва исправляют, повторно проваривая шов, если небольшое усиление, а если сильное, то срезают. Могут возникнуть деформации такие, как прогиб или вогнутость. Они возникают из-за перегрева изделия. Их устраняют вручную, молотком или кувалдой.
2.8 Нормирование времени Норма времени, необходимого на изготовление данной металлоконструкции, складывается из нормы времени на сварку и нормы времени на сборку. Т = ТСВ + ТСБ, мин. Определение нормы времени на сварку Тcв = ТО + ТВ + ТД + ТПЗ, мин ТО - основное время. Время горения дуги или пламени при сварке и резке. ТВ - вспомогательное время. Время на установку деталей на рабочее место, поворот ее в процессе сварки, время на смену электродов, зачистку швов и кромок, клеймение швов, переходы на другое место. ТД - дополнительное время. Время на обслуживание рабочего места, время на отдых и естественные надобности. ТПЗ - подготовительно-заключительное время.
Расчет основного времени TО= ((60*Mн)/(α*I))*K Mн - масса наплавленного металла шва, г. α - коэффициент наплавки. I - сила тока, А. К - поправочный коэффициент. К = К1*К2*К3*К4*К5 К1 - коэффициент, зависящий от положения сварных швов в пространстве. К2 - коэффициент, зависит от поворота конструкции. К3 - коэффициент, зависит от длины швов. К4 - коэффициент, зависит от условий сварки и резки. К5 – коэффициент для св труб К= 1*1*1*1 = 1 ТO = ((60*1579,6) / (9,5*114))*1 = 88 мин.
Расчет вспомогательного времени ТВ = t1 + t2 + t3 t 1 - время на смену электродов, t 1 = t3 *nЭ n Э - количество электродов, затраченных на выполнение этого вида шва. t Э - время на смену одного электрода, зависит от его диаметра. Диаметр 3 мм - 0,045 мин. t1= 0,045 х мин. t2 - время на осмотр швов t2= 0,35 х 15,49 =5,5 мин. t3 - время на отчистку швов от шлака. t3 = L*(0,6 + 1,2*(nС 1)), мин. L - длина шва, м. nс- число слоев. t3= 16*(0,6 + 1,2*(1 - 1)) = 9,6 мин. Тв=5+5,5+9,6=20,1 мин
Расчет дополнительного времени Тд = Тобсл + Тотд, мин Тобсл - время на обслуживание рабочего места, составляет от 3 до 5 % от оперативного времени. Тобсл = (Топер / 100)*(3-5), мин. Расчет оперативного времени, необходимого для определения Тобсл и Тотд. Топер = ТO + ТВ Топер = = 108 мин. Тобсл = (108/ 100)*(3-5)= (3,3-5,5) мин. 5 мин Тотд - время на отдых и личные надобности, составляет от 5 до 15% от оперативного времени. Тотд = (Топер / 100)* (5-15), мин. Тотд = (108/100)* (5-15) = (5,5 -16,5) = 15 мин ТСВ = = 128 мин.
Определение нормы времени на сборку Она составляет до 30% от времени всех сборочно-сварочных работ. Тсб = (ТСВ / 70)*30, мин. ТСБ = (128/70)*30 = 55 мин. ТОБЩ = ТСВ + ТСБ = = 183 мин. Содержание работы Работа простая Получение производственного задания и инструктажа 5 Ознакомление с работой 3 Подготовка приспособлений- Сдача работы 2 Всего Тпз = мин 17
2.9 Техника безопасности при изготовлении заданной конструкции Нарушение техники безопасности при проведении сварочных работ нередко приводит к самым печальным последствиям – пожарам, взрывам и, как следствие, травмам и даже гибели людей. При сварке возможны следующие травмы: поражение электрическим током, ожоги от шлака и капель металла, травмы механического характера.
Для предотвращения всех этих положений важно неукоснительно соблюдать следующие меры предосторожности: 1. Надежная изоляция всех, проводов, связанных с питанием источника тока и сварочной дуги. Заземлению подлежат: корпуса источников питания, аппаратного ящика, вспомогательное электрическое оборудование. Сечение заземляющих проводов должно быть не менее 25 мм 2. Подключением, отключением и ремонтом сварочного оборудования занимается только дежурный электромонтер. Сварщикам запрещается производить эти работы. 2. Применение в источниках питания автоматических выключателей высокого напряжения, которые в момент холостого хода разрывают сварочную цепь и подают на держатель напряжение 12 В. 3. Надежное устройство электрододержателя с хорошей изоляцией, которая гарантирует, что не будет случайного контакта токоведущих частей электрододержателя со свариваемым изделием или руками сварщика. Электрододержатель должен иметь высокую механическую прочность и выдерживать не менее 8000 циклов зажима электродов.
4. Работать в исправной сухой спецодежде и рукавицах. При работе в тесных отсеках и замкнутых пространствах обязательно использование резиновых галош и ковриков, источников освещения с напряжением не свыше 6-12 В. Защитные стекла, вставленные в щитки и маски, снаружи закрывают простым стеклом для предохранения их от брызг расплавленного металла. Щитки изготовляют из изоляционного металла - фибры, фанеры и т.д. Образующиеся при дуговой сварке брызги расплавленного металла имеют температуру до 1800 градусов Цельсия, при которой одежда из обычной ткани разрушается. Для защиты от таких брызг обычно используют спецодежду (брюки, куртку и рукавицы) только из специальной ткани. Куртки при работе не следует вправлять в брюки, а обувь должна иметь гладкий верх, чтобы брызги расплавленного металла не попадали внутрь одежды, так как в этом случае возможны тяжелые ожоги. На стационарных постах (а там, где это возможно, и на нестационарных) необходимо устанавливать местные отсосы в виде вытяжного шкафа.
Приложение