Основной материал: сталь листовая 09Г2С. Подобраны сварочные материалы и сварочное оборудование и обоснован их выбор. Разработана технология сборки и сварки кронштейна

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Технология и оборудование сварки плавлением»

Тема: Технология сварки кронштейна из стали 09Г2С

Выполнил: студент Иванов И.И.

Проверил: доцент Кимстач А.В.

Санкт-Петербург

2015 г.

Примерный план выполнения КП по дисциплине ТОСП

Тема курсового проекта – «Технология сварки кронштейна из стали 09Г2С».

Аннотация

В курсовом проекте разработана технология изготовления кронштейна.

Основной материал: сталь листовая 09Г2С. Подобраны сварочные материалы и сварочное оборудование и обоснован их выбор. Разработана технология сборки и сварки кронштейна.

Введение

Успешное использование сварки позволяет совершенствовать изготовление сварных конструкций и технологию их производства. Сварные конструкции находят широчайшее применение в различных областях народного хозяйства страны. Сварка, как способ создания неразъёмных соединений, занимает лидирующее положение в промышленности, особенно в машиностроении.

В данном проекте поставлена задача: разработать технологический процесс сборки и сварки кронштейна из стали 09Г2С.

Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и программа выпуска. Чертёж изделия выполняется в соответствии с ГОСТ, тип, модель кронштейна выбирается студентом самостоятельно.

Технические условия (ТУ)на изготовление определённого типа конструкции содержат перечень требований, которые предъявляются к материалам, оборудованию и выполнению технологических операций. ТУ кратко излагает опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленной в данной отрасли производства.

Разработка технологического процесса

Выбор материала основывался на физико-механических свойствах стали. Сталь 09Г2С относится к малоуглеродистым, низколегированным сталям, обладающим хорошей свариваемостью. (можно привести хим. состав стали).предложить чертёж выбранного типа кронштейна. (рис.)

Рис. Чертёж кронштейна

Выбор способа сварки

При выборе способа сварки следует предложить 2-3 наиболее возможных видов сварки. (Ручная дуговая, механизированная полуавтоматическая в среде защитных газов или автоматическая). При этом необходимо путем эконо­мических расчетов определить наиболее выгодный вариант свар­ки одного погонного метра шва или наплавки одного килограмма металла, рис.

Рис. Виды процессов сварки плвлением

Выбор оборудования

Выбор оборудования или конструирование и изготовление приспособлений следует сопровождать расчетами, подтверждавшими их экономическую целесообразность. Оценка экономической целесообразности может быть произведена по сроку окупаемости оборудования.

Срок окупаемости рассчитывается по следующей формуле:

где К ₁ и К ₂ – капитальные затраты по сравниваемым вариантам;

С ₁ и С ₂ – себестоимость годовой продукция по тем же ва­риантам.

Оборудование выбирается из предложенного в материалах по ТОСП или самостоятельно из специальных альбомов (каталогов) по сварочному и вспомогательному оборудованию.

Выбирая метод сварки, необходимо руководствоваться макси­мально возможным увеличением объема работ, выполненных с при­менением автоматов. При неблагоприятных для этого условиях можно пользоваться полуавтоматами. Ручная сварка применяется только для выполнения коротких швов в труднодоступных участках уз­лов, при сварке швов в вертикальном и потолочном положениях, где применение автоматической сварки невозможно или нерацио­нально.

Характерной особенностью сварных кронштейнов является наличие коротких швов. В связи с этим представляется возможность для широкого применения ручной дуговой или полуавтоматической сварки и других средств механизации, рис.

Рис. Источник питания для РДС, (ВДУ – 506)

Рис. Полуавтомат для механизированной сварки, ПДГ - 516

Для обеспечения заданной точности изготовляемых сварных кронштейнов необходимо предъявлять соответствующие требования ко всем операциям технологического процесса, начиная с заготовок. Точ­ность заготовок деталей для сварных конструкции, требуется вы­сокая. Чтобы обеспечить достаточную точность при обра­ботке свариваемых кромок, необходимо использовать оборудование установленного класса, рис.

Рис. Отрезной станок для заготовительных операций

Применение машинной газовой резки отвечает требованиям, предъявляемым к чистоте поверхности обрабатываемых кромок и соблюдению необходимой точности в общих размерах.

Применение же ручной газовой резки для ряда операций мо­жет быть допустимо лишь с последующей механической обработкой.

Отдельные элементы желательно применять в виде готового проката (полосового или широкополосного), в этом случае отпадает необходимость в об­работке их продольных кромок.

Резка на гильотинных ножницах не обеспечивает точности реза, необходимой для кромок стыковых соединений, и поэтому требуется дополнительная обработка, для кромок соединений впритык точность реза на гильотинных ножницах можно считать достаточной для листов толщиной
до 12 мм.

Металл, применяемый для изготовления деталей, перед разметкой должен быть подвергнут правке на вальцах или прессах. Местные деформации исправляются в нагретом состоянии детали при температуре не ниже 700°С. Переноску листов и деталей, их кантовку и укладку необходимо производить спосо­бами, исключающими искривление. При заготовке деталей холод­ная гибка допускается на радиусе не менее 25 толщин.

При подаче на сборку металл должен быть сухим и очи­щенным от льда, грязи, рыхлой ржавчины. Кромки и примыкающие к ним части поверхности, подлежащие сварке, должны быть зачищены до чистого металла. При сборке разрешается ставить прихватки, но они должны выполняться электродами, обеспечивающими качество, требуемое для металла основных швов. Размер прихваток, их количество и место расположения должны быть указаны в проекте технологического процесса.

При сборке под сварку всех стыковых соединений по обоим концам шва должны быть установлены и прихвачены техноло­гические планки для вывода начала и конца сварочного шва за пределы изделия.

Правильность выполнения сборочных работ должна контро­лироваться до начала сварки.

Сборка изделия

Сборка изделия производится на монтажном сборочно-сварочном столе (плите), с применением различных фиксирующих приспособлений, рис.

Рис. Сборочно-сварочный стол

При необходимости используются различные типы оборудования, приведённые на рисунках ниже.

Сборочная операция имеет своей целью правильное взаимное расположение и закрепление деталей собираемого сварного изделия. Для выполнения сборочной операции используют сборочное и сборочно-сварочное оборудование. В первом случае сборка заканчивается прихваткой, во втором – собранное изделие сразу сваривают. Собранный узел должен обладать прочностью и жёсткостью, необходимой, как для уменьшения деформаций при сварке, так и при извлечении из сборочного приспособления, и при транспортировке. Прихватки задают из соображений прочности и жёсткости, а также учитывая их возможное вредное влияние на качество сварных соединений и работоспособность всей конструкции.

Для закрепления детали в приспособлении служат зажимные элементы. Так же, как и установочные, зажимные элементы могут быть постоянные, откидные, отводные и поворотные. Клиновые, винтовые, эксцентриковые и рычажные прижимы с ручным приводом просты, но малопроизводительны.

Использование пневматических, гидравлических, магнитных и вакуумных прижимов значительно сокращают вспомогательное время, особенно если требуется закрепить изделие одновременно в нескольких местах.

Последовательность сборки-сварки во многих случаях опре­деляет точность узла и изделия. Необходимая точность размеров в этом случае достигается следующими способами сборки. По первому способу сначала собирают каркас конструкции, который благодаря своей большой жесткости обеспечивает сохра­нение заданных основных размеров при его сварке и последую­щей приварке к нему деталей.

Соединения встык и втавр собирают без зазора, чтобы уложиться в заданные допуски. Предварительно подсчитывают возможные деформации или определяют их по опытным данным. Однако при этом в конструкции могут оставаться значительные напряжения. Этот способ сборки-сварки применяется при изготовлении жестких конструкций из стали большой толщины (20-400 мм), например станины мощных прессов. Таким образом, сборка и сварка конструкций производятся на базе предварительно собранного жесткого узла.

При сборке узла или конструкции по второму способу на прихватках нормальной длины и сечения, после сварки в зависи­мости от конфигурации и типа соединений конструкция может иметь значительные отклонения в размерах. Для получения точных базовых размеров применяется полу­жесткая сборка. Сварка производится в такой последовательности, чтобы соединение, определяющее базовый размер, сваривалось последним. При этом все неточности, вызван­ные предыдущими операциями сварки, компенсируются в послед­нем соединении, которое обычно делается внахлестку. Этот способ применяется при изготовлении рам с концевыми узлами, расположение которых должно быть точное.

Сборка изделий из сталей, нечувствительных к термическому воздействию, осуществляется на прихватках, которые не вырубают перед сваркой. Если сталь весьма чувствительна к терми­ческому воздействию, то сборка на прихватках запрещается. Иногда, по мере наложения основного шва, прихватки вырубают, например, при изготовлении ответственных конструкций или при наличии дефектов в металле прихватки. Условия наложения при­хваток регламентируются техническими условиями.

Требования к швам прихваток:

1. Прихватку выполняют только после очистки свариваемых кро­мок и прилегающих к ним поверхностей, шириной не менее 10 мм, до металлического блеска.

2. Прихваточные швы нужно выполнять с применением тех же сварочных материалов, которые будут использоваться при сварке.

3. По высоте сечения размер прихватки не должен превышать ²/, размера основного шва.

4. По длине прихватки могут быть либо сплошными, либо пре­рывистыми. Если прихваточные швы прерывистые, то их длина должна составлять не более (5—10)5 (8 — толщина свариваемых элементов).

5. Расстояние между прихватками должно быть (30-50)8, но не более 500 мм.

6. Обязательно закреплять прихваточными швами соединяе­мые детали в начале и в конце стыка.

7. При сборке решетчатых конструкций каждый элемент дол­жен быть закреплен прихватками не менее чем в двух точках.

8. При сборке труб прихватки следует располагать симметрично.

9. Общий принцип, которым следует руководствоваться при назначении размеров и расположении прихваток, состоит в следующем: прихватки должны обеспечивать достаточную прочность и жесткость собранного узла в период транспортировки его к месту сварки. Вместе с тем они не должны ухудшать качество тарного соединения.

10. При сварке металл прихваток должен быть полностью расплавлен.

От принятой технологии сборки и сварки зависит трудоемкость и стоимость изготовления изделия или детали. В рациональной конструкции, когда правильно определены ее форма, размеры и правильно размещены сварные соединения, рационально раз­работанная и выполненная технология сборочно-сварочных работ на соответствующей оснастке обеспечивает получение, конструкции высокой точности при минимальной остаточной

В массовом производстве выполнение сборочных операций включает следующие действия: а) накопление деталей; б) предварительное ориентирование; в) перемещение деталей в сборочное устройство; г) взаимное ориентирование деталей; д) временное закрепление деталей.

Для качественного и производительного выполнения сварочной операции необходимо обеспечить:

1. Сборку соединений с оптимальным зазором;

2. Доступность зоны соединения для инструмента;

3. Рациональное чередование сборочных и сварочных операций и соответствующую последовательность наложения швов;

4. Позиционирование свариваемых кромок в пространстве и относительное перемещение инструмента изделия, соответствующие оптимальным условиям сварки.

Позиционирование изделия для выполнения каждого соединения в наиболее благоприятном для сварки положении требует неоднократного поворота изделия, применительно к кольцевым швам вращения с постоянной скоростью и т.д. Для механизации этих операций используют устройства, обеспечивающие позиционирование или перемещение изделия, а также инструмента (сварочной головки) относительно изделия.

При серийном производстве установкаи перемещение деталей осуществляется так же, как и в мелкосерийном производстве.Взаимное ориентированиедеталей осуществляется в универсальных сборочных приспособлениях - кондукторах, конструк­ция которых позволяет изменять установочные размеры опорных, торных и закрепляющих элементов. В таких приспособлениях имеется возможность осуществлять сварку однотипных конструкций с различными размерами.

Закрепление деталейосуществляется с помощью ручных и ме­ханизированных прижимов, чем больше объем выпуска изделий, тем выгоднее применять быстродействующие механизи­рованные прижимы.

В тех случаях, когда сборка и сварка изделия производится в различных приспособлениях, детали должны быть исполнительно закреплены с помощью прихваток. Следует обратить внимание, что закрепление с помощью прихваток увеличивает время сборки, поэтому необходимо стремиться к сборке и сварке конструкции в одном кондукторе.

Качество продукции зависит от того, отвечает ли конструкция правилам эксплуатации. Задачей контроля является установление таких показателей, определяющих качество, как прочность, соответствие материала нормативам, заданным размерам, обработке, а также самое главное – отсутствие дефектов.

На первом этапе производится контроль документации, относящийся к проектированию, на втором – технологического изготовления, на третьем - контроль готовой продукции.

Качество сварных конструкций согласно нормативам в большой степени зависит от рациональности процесса сварочных работ и дисциплины их выполнения. В собранном узле контролируются: зазоры между кромками свариваемых деталей. Отсутствие или малая величина зазора приводит к непровару корня шва, а большая — к прожогу и увели­чению трудоемкости процесса сварки. Превышение одной кромки относительно другой в стыковом соединении, как правило, приводит к неравномерному проплавлению, ассиметрии шва и образованию подрезов.