Выбор и обоснование способов сборки и сварки

Введение

Сварка является одним из наиболее прогрессивных методов обработки металлов.

Способ получения неразъемных соединений деталей путем сварки и пайка был известен людям еще в глубокой древности. Так, в египетских пирамидах археологи нашли золотые изделия, детали которых соединялись между собой с помощью пайки.

Свое развитие сварка получила в XIX столетии.

В 1802г русский ученый, академик В.В. Петров открыл явление электрической дуги – одного из видов электрического разряда в газовой среде и указал на возможность ее использования для расплавления металла. Через 80 лет, в 1882г русский инженер Н.Н. Бенардос открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Способ дуговой сварки получил дальнейшее развитие в работах русского инженера Н.Г. Славянова.

Метод сварки металлов и неметаллических материалов получил всемирное признание и применяется практически везде, в любой отрасли, в вакууме.

Сварка применяется для изготовления конструкций самого различного назначения. С помощью сварки могут быть изготовлены легкие ажурные конструкции различных башен и мачт, мощные листовые конструкции металлургических агрегатов (кожухи доменных печей и воздухонагревателей).

Среди многочисленных сварных металлоконструкций особые места отводятся различным балкам. Балки являются основными и простейшими конструктивными элементами, которые применяются в конструкциях гражданских и промышленных зданиях, мостах, эстакадах и т. д. Широкое распространение балок определяется простотой конструкции и надежностью в работе.

Технологическая часть.

 1.1Описание конструкции.

1.2 Обоснование выбора основного металла

Для обеспечения необходимых свойств, сварных соединений и конструкций, решающее значение имеет выбор материала конструкции и сварочных материалов. Основной материал, применяемый для изготовления балки покрытия, подбирается согласно СНиП II 23-81*

 

Таблица 1 – Химический состав стали C245 ГОСТ 27772-78*

                     В процентах

 

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S
до 0,22	0,05-0,15	до 0,65	до 0,3	до 0,3	до 0,3	до 0,04	до 0,05

                                               [1]

 

Качество и характеристики основного материала должны подтверждаться сертификатами. При отсутствии сертификата на материалы в заводских условиях необходимо провести испытания, предусмотренные ГОСТами.

Материалы должны выбираться с учётом условия эксплуатации, и среды в которой будет работать балка. На поверхности листов не должно быть трещин и раковин; на кромках листов не должно быть расслоений. Для изготовления балки покрытия применяется низколегированная сталь перлитного класса марки C245. По ГОСТу 19282-73*. Нормами СНиП II 23-81* рекомендуется применять низколегированные металлы для конструкций, подвергающихся непосредственному динамическому воздействию, подвижных или вибрационных нагрузок, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе или в не отапливаемых помещениях с расчётной температурой воздуха ниже минус 40 С.

 

Таблица 2 – Механические свойства стали C245 ГОСТ 19282-73*

1. [1]

Толщина	σв, МПа	σт, МПа	σs, %	KSU, Дж/см2
				+ 20 С	- 40 С	- 10 С
до 20 мм	420	225	25	59	34	29

 

 

Выбор сварочных материалов

 

Эффективность качества сварочных работ зависит от правильного выбора сварочных материалов и технологической оснастки. Для сварки под слоем флюса выбранного основного материала для изготовления балки покрытия из стали марки C245 берётся проволока СВ-08ГА  (для сварки под флюсом) ГОСТ 2246-70, СВ–08 Г2С (сварка в CO₂, флюс АН-348А,), которая в большей степени отвечает всем требованиям предъявляемым к сварным швам по механическим свойствам и химическому составу.

 

Таблица 3 – Химический состав

Стальной сварочной проволоки СВ – 08ГА

В процентах                                              [1]

 

C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
0,1	≤0,03	0,8-1,1	≤0,1	≤0,25	≤0,025	≤0,03

 

Таблица 4 – Химический состав

стальной сварочной проволоки СВ – 08Г2С ГОСТ 2246-76

В процентах                                               [1]

C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
0,05-0,11	0,7-0,95	1,8-2,1	≤0,2	≤0,25	≤0,025	≤0,03

 

 

Флюс для автоматической сварки должен иметь хорошие технологические свойства и не быть опасным для исполнителей. Для автоматической сварки выбираем флюс марки АН-348А ГОСТ 9087-81*. Флюс АН 348А применяют как сыпучее вещество при автоматической и полуавтоматической дуговой и электрошлаковой сварке, под слоем флюса ан-348 горит сварочная дуга или происходит процесс электрошлаковой сварки.

 

Плавильные флюсы АН 348а, применяемые в процессах электрической сварки, гарантируют надежную защиту зоны сварки от атмосферных и прочих газов, создают условия стабильного горения дуги, обеспечивают надежное формирование качественного сварного шва. При сварке электродом под флюсом АН-348 швы формируются плотными, не поддающимися кристаллизационным трещинам. После остывания сварного шва шлаковая корка легко удаляется. Сварочные флюсы АН-348 обеспечивают наименьшее выделение опасной пыли и вредных газов, негативно влияющих на здоровье сварщика. Высококремнистый высокомарганцовистый оксидный флюс ан-348 А с химической активностью Аф = 0,7-0,75. При сварке-наплавке под флюсом интенсивно протекают кремне- и марганцево восстановительные процессы. Содержание кислорода в металле шва в виде оксидных мелкодисперсных включений составляет 0,06%(для однопроходных) и до 0,1% (для многослойных). Особо интенсивно взаимодействие между флюсом и металлом при сварке проволокой малых диаметров (до 3 мм).

Концентрация серы и фосфора в металле швов в среднем составляет 0,04% каждого. Не рекомендуется для сварки конструкций, работах в условиях Севера или при температуре ниже -30 0C.

 

 

Таблица 5 – Химический состав

флюса АН-348ГОСТ 9087-81*

В процентах                                            [2]

SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	Fe2O3	S	P	CaF2
40,0-44,0	31,0-38,0	<12,0	<7,0	<13,0	0,5-2,2	<0,11	<0,12	3,0-6,0

 

Для защиты зоны сварки механизированным способом применяют углекислый газ.

Углекислый газ (CO₂) – широко распространённый в природе бесцветный газ, имеет слабый кисловатый вкус, хорошо растворим в воде, образуя угольную кислоту, придаёт ей кислый вкус.

 

Двуокись углерода не токсична, невзрывоопасна. Но при концентрации более 5 % оказывает вредное влияние на человека, так как она тяжелее воздуха в 1,5 раза и может скапливаться на полу. При этом снижается доля кислорода в воздухе, что может вызвать удушье. Для сварки используют CO₂ высокой частоты, высшего и первого сортов.

 

Таблица 6 – Состав CO₂ ГОСТ 8050-85                         [2]

 

Показатель	Сорт
	высший	первый
Объёмная доля (CO2), %, не менее	99,8	99,5
Объёмная доля CO	нет	нет
Массовая концентрация минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более	0,1	0,1
Массовая доля воды, %,не более	нет	нет
Массовая концентрация водяных паров при температуре 20 С и давлении 101,3 кПа ∙ г/см3, не более, что соответствует температуре насыщения CO2 водяными парами при давлении 101,3 кПа и температуре, С, не выше	0,037     -48	0,184     -48

 

Согласно ГОСТ 8050-85 двуокись углерода не должна содержать сероводород, кислоты, органические соединения (спирты, эфиры), аммиак, эталомины и ароматизированные углеводороды.

                                                                               

Таблица 7 – Режим сварки в CO₂

Размер катета, мм	Толщина свариваемого метала, мм	Количество слоёв	Диаметр сварочной проволоки, мм	Сварочный ток, А	Напряжение дуги, В	Расход газа, л/мин
7,0÷9,0	≥5,0	1÷2	2,0	300÷350	30÷32	17÷18

 

 

Правка

Правку осуществляют на листоправильных машинах. Листоправильные машины предназначены для правки листов, полос и листовых заготовок в холодном состоянии

· В качестве представителя гаммы листоправильных машин выбираем машину серии WDUBR. Правильная часть – представляет собой сварную конструкцию, состоящую из: основания, левой и правой стоек, нижней валковой клети с питью приводными роликами, верхней подвижной валковой клети с четырьмя приводными роликами, для уменьшения износа правильных роликов на верхней и нижней валковой клети установлен ряд дополнительных поддерживающих роликов, механизма подъема и опускания верхней валковой клети, системы принудительной смазки всех правильных и поддерживающих роликов.

· Отсек движущей силы состоит из: основного двигателя, понижающего редуктора, раздаточного редуктора, тормоза, двигателя охлаждения.

· Транспортировочной системысостоящей из: входного приводного рольганга, привода рольганга и выходного не приводного рольганга.

· Передаточные валы и карданы.

· Электрической системы состоящей из: пульта управления и шкафа электроуправления.

 

 

 

Рисунок 1 – Схема правки листов

 

Таблица 8 – Техническая характеристика машины WDUBR

Параметр		Значение
Предел текучести стали заготовки	мра	360
Максимальная толщина заготовки	мм	32
Минимальная толщина заготовки	мм	6
Ширина заготовки	мм	80-1600
Количество валков	шт	9
Диаметр валков	мм	300
Ширина валков	мм	1700
Точность правки лист 6~8	мм	3
Точность правки лист 9~32	мм	2
Рабочий ход верхних роликов	мм/мин	-5~+60
Скорость правки	м/мин	9
мощность главного двигателя	Квт	180
Габариты правильной части	мм	2680×2400×2720
Габариты приводной части	мм	2995×2450×1535
Длина входного и выходного рольганга	мм	15000
Вес	кг	62000

 

Подготовка поверхности

Для подготовки поверхности под сварку применяют дробемётную очистку. Дробемётную очистку производят в дробеструйных машинах, которые предназначены для очистки от окалины и ржавчины листового и профильного проката, и длинномерных заготовок из чёрных металлов.

1)Дробемётная камера; 2)Дробемётные аппараты; 3)Элеватор; 4)Очищаемый лист; 5)Механизм передвижения листа; 6) Отсос пыли из камеры

Рисунок 2 – Схема дробемётной очистки.

 

 

Производительность, кГ/мин.	600…900
Диаметр рабочего колеса, мм	500
Частота вращения рабочего колеса, об/мин	2250
Мощность электродвигателя, кВт	55
Ширина лопасти рабочего колеса, мм	100
Число лопастей, шт.	8
Направление вращения	Правое, Левое
Рекомендуемый абразив	Дробь стальная или чугунная по ГОСТ 11964-81 №0,8...3,6
Скорость схода дроби с лопастей, м/с	70...80
Габаритные размеры без электродвигателя:
Длина	1090 мм
Ширина	1135 мм
Высота	680 мм
Масса без электродвигателя, кг, не более	585

 

Таблица 9 – Техническая характеристика дробемётной машины АДК 9699 08054

 

Резка

Для резки сортового и профильного металла применяют ножницы сортовые НГ1430.

Для фигурной резки листового металл применяемгазопламенную машину с устройством числового программного управления (УЧПУ) PROXIMA

 

Таблица 10 – Технические характеристики газопламенной машины «КОМЕТА М».

	Наименование параметров и размеров	Нормы
1	Габариты разрезаемого листа, мм. - длина - ширина	6000, 12000, 24000 2500, 3600, 6300, 7600
2	Диапазон разрезаемых толщин низкоуглеродистой стали, мм - одним кислородным резаком - двумя и более резаками одновременно	3-300 3-100
3	Наибольшая скорость перемещения резака, мм/мин	12000
4	Число суппортов	До 9
5	Точность воспроизведения контура по ГОСТ 5614-74, мм	0,35
6	Напряжение питания машины	3х380В, 50Гц
7	Применяемые горючие газы	Природный, ацетилен, пропан-бутан
8	Давление горючих газов перед машиной, кг/см3	0,8
9	Система управления	ЧПУ CNC-4000

Выбор сварочных автоматов

АДФ-1000 – это самоходный механизм, в котором подвод сварочной проволоки, смещение автомата по ходу сварки и защита дуги происходят синхронно по заданной программе.

Сварочный трактор АДФ-1000 способен производить сварку соединений встык или вплотную с разделкой кромок и без разделки, а также угловых швов наклонной сварочной головкой, швов в «тавр», и нахлёсточных швов. При этом швы могут иметь форму либо прямолинейную, либо кольцевую. В момент работы трактор может передвигаться по свариваемому изделию или по лежащей на нем направляющей линейке.

Сварка осуществляется при постоянном токе независимо от параметров дуги и скорости подачи электродной проволоки.

Таблица 11 – Техническая характеристика кромкострогательного станка 7808

Напряжение питания сварочного трактора, В	42
Вид регулировки сварочного тока и скорости сварки	плавное
Номинальный сварочный ток, при ПВ=100%, А	1000
Диаметр электродной проволоки, мм	2-5
Пределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч	50-360
Пределы регулирования скорости сварки, м/ч	12-120
Пределы регулирования времени заварки кратера, с	0,5-7
Пределы регулирования времени растяжки дуги, с	0,1-2
Угол поворота сварочной головки - вокруг вертикальной оси -вокруг горизонтальной оси	± 90˚ ± 45˚
Угол отклонения оси токоподвода от вертикальной оси	от + 45˚ до - 30˚
Регулировка сварочной головки, мм - вертикальная - горизонтальная	100 100
Мощность, потребляемая сварочным трактором, ВА, не более	400
Межосевое расстояние колес, мм	260
Колесная колея, мм	325
Вместимость кассеты для проволоки, кг	20
Емкость бункера для флюса, дм куб.	10
Масса, без флюса и проволоки, кг	85
Габаритные размеры, мм, (ДхШхВ)	720х500х980

Охрана труда

Экономическая часть

Основные материалы