Сварные конструкции используются в разных отраслях - это и строительство зданий, и монтаж трубопроводов разного назначения и пр. Понятно, что для разных целей применяются определенные виды сварных конструкций.
На сегодняшний день классификация сварных конструкций производится по разным признакам и параметрам, которые мы и предлагаем рассмотреть более детально.
Признаки классификации сварных конструкций.
В современном мире не существует единой системы классификации конструкций, полученных в ходе сварки. Специалисты отмечают, что классификация сварных конструкций происходит по ряду таких признаков:
- В зависимости от способа, которым были получены заготовки, бывают:
- литосварная или литоштампосварная конструкция;
- листовая;
- кованосварная;
- штампосварная.
- судовые;
- строительные;
- авиационные;
- вагонные;
- транспортные и прочие.
Виды конструкций по характерным особенностям работы.
Третий признак классификации конструкций, полученных в ходе сварки, является наиболее распространенным, особенно когда речь идет о вопросах проектирования таких конструкций.
Обычно, на основе характерных особенностей работы, выделяют такие типы сварных конструкций:
- Балки - конструкционные детали, которые предназначены для работы на поперечный изгиб. С помощью жесткого соединения балок получают, так называемые, рамные конструкции.
- Колоны. Эти детали работают обычно на сжатие, в том числе с продольным изгибом.
- Конструкции решетчатообразные - состоят из стержней, которые соединяются в узлах так, чтобы они испытывали сжатие или растяжение. Такие конструкции бывают разных видов - это и мачты, и фермы, и арматурные сетки и т.д.
- Конструкции, эксплуатирующиеся под сильным давлением. При изготовлении таких конструкций очень важно выполнение требований по герметичности соединений. К таким конструкциям обычно относят трубопроводы всех назначений, различного вида сосуды и емкости.
- Корпусные транспортные конструкции. Эти конструкции подвергаются в основном динамическим нагрузкам. Они должны иметь высокие показатели жесткости и небольшой вес. К таким конструкциям относятся корпуса вагонов, кузовов автомобилей и пр.
Еще один тип сварных конструкций - это разнообразные детали аппаратов, техники и машин. Такие конструкции используются при неоднократно повторяющихся, переменных нагрузках. Главное характерное требование к таким деталям - это точные размеры, которые достигаются в ходе работы над заготовками. К таким конструкциям можно отнести:
- станины
- колеса и пр.
Соединения, используемые при сварке конструкций.
В зависимости от типа сварных конструкций могут применяться и разные типы соединений способом сварки при их монтаже.
На основе конструкционных особенностей выделяют такие типы соединений, как:
- Стыковые - самый распространенный вид. Эти соединения отличаются от других типов особой прочностью как при статических, так и при динамических нагрузках. Стыковые соединения выполняются почти всеми видами сварки.
- Нахлесточные - этот тип соединений используют для сваривания листовых заготовок. Нахлесточные соединения не настолько прочны, как стыковые.
- Угловые - выполняют в основном связующую функцию. Такие соединения не предназначены для передачи конструкции рабочих нагрузок. Такие соединения выполняются любым видом сварки способом плавления.
- Тавровые - наиболее часто применяются при монтаже пространственных конструкций.
Кроме этих видов, также бывают торцевые, прорезные и прочие соединения.
Особенности создания сварных конструкций любого типа.
Независимо от типов сварных конструкций, при их создании следует учитывать некоторые особенности.
Главная из них, заключается в том, что представляя собой единое целое, все-таки сварная конструкция состоит из отдельных элементов, соединенных между собой одним из способов сварки. В связи с этим при проектировании сварных конструкций важно учитывать следующее правило: расчет нагрузок, жесткости, прочности производится, как для единой конструкции, но с учетом того, что со временем сварные швы могут ослабнуть.
Сегодня задачу проектирования сварных конструкций облегчает специализированное программное обеспечение, в котором можно не только разработать трехмерный эскиз и проект, но и просчитать нагрузки, определить типы конструкций, сварных соединений, виды швов. Кроме того, можно подобрать и профили разной формы, даже задать индивидуальные параметры.
Но, даже используя при проектировании специализированное программное обеспечение, следует понимать и различать виды сварных конструкций, чтобы сделать правильный выбор.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Данный курсовой проект является заключительной частью дисциплины «Производство сварных конструкций». Главной целью этого курсового проекта является закрепление знаний учащегося, научиться самостоятельно работать с полученными знаниями и получить опыт работы в области разработки технологических процессов изготовления сварных конструкций.
В данном курсовом проекте мною были применены навыки по выбору подходящей для конструкции марки стали, определению типов сварных швов, способов сварки, расчёту режимов, выбору и разработке приспособлений и сварочного оборудования.
Сварные металлические конструкции - это конструкции, которые производятся при помощи сварки. Без сварных конструкций невозможно представить строительство зданий, возведение мостов, машиностроение и другие отрасли промышленности.В виде сварных конструкций изготовляется примерно 95% всех стальных конструкций.
Сварные конструкции имеют ряд преимуществ перед клепаными: экономия металла (10--20%) в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединит, элементов; меньшая стоимость (благодаря индустриальности изготовления, применению относительно недорогого оборудования); плотность (герметичность) сварных швов, что особенно важно для резервуаров, трубопроводов и гидротехнических сооружений. К недостаткам сварных конструкций следует отнести развитие сварочных напряжений и деформаций как временных (в процессе сварки), так и остаточных. Правильно выбранная технология сварки и ряд специальных мероприятий позволяют изготавливать сварные конструкции достаточно высокого качества.
Повышение механических свойств зоны термического влияния достигается применением рациональных методов сварки, термической и механической обработкой конструкций после сварки. При правильно выбранном технологическом процессе металл шва равнопрочен с основным металлом. Изготовление сварных конструкций осуществляется главным образом дуговой автоматической, полуавтоматической и ручной сваркой плавящимся электродом. Элементы большой толщины (30--50 мм и более) рекомендуется сваривать электрошлаковой сваркой. Ручную сварку применяют при изготовлении конструкций, швы которых имеют относительно малую протяженность и различные направления.
Сварные конструкции выделяются огромным разнообразием изделий. По методу получения заготовок они бывают литосварными, кованосварными, штампосварными и листовыми конструкциями.
Есть ещё один вид классификации сварных конструкций - по целевому назначению. Так, например, бывают судовые, авиационные, вагонные и другие виды конструкций в виде балок, колонн, решетчатых, оболочных, корпусных транспортных конструкций, деталей машин или приборов.
Производство сварных металлических конструкций может быть единичным, серийным и массовым. При единичном производстве каждый раз осуществляется изготовление конструкций, отличающихся по размерам и формам от предыдущих. При таком производстве отсутствует специализация рабочих мест, поскольку их приходится постоянно перестраивать. Сборка изделий производится с помощью специальных инструментов и приспособлений.
Серийное производство предполагает изготовление аналогичных изделий сериями или партиями. В нём на каждом рабочем месте выполняются определённые сборочные операции с помощью специализированных приспособлений строго определённого предназначения.
В ходе массового производства выпускаются изделия одного ассортимента в течение длительного периода. Как правило, это очень востребованные на рынке детали. В этом сегменте бизнеса обязательно должна соблюдаться технология производства сварных конструкций, а также строгое соответствие всех выпускаемых конструкций стандартным типоразмерам.
В период подготовки к сварке металлические заготовки могут подвергаться различным операциям - правке, очистке и подготовке поверхности, разметке и маркировке, резке, гибке, штамповке и механической обработке, что предполагает наличие специального оборудования.
Исходя из всего выше сказанного можно сделать вывод что производство сварных конструкций это весьма сложное и ответственное дело к которому необходимо подходить со всей ответственностью. И данный курсовой проект готовит к такой работе.
1. Технологический раздел
1.1 Описание сварной конструкции
Заданием данного курсового проекта является разработка технологического процесса на изготовление центрально сжатой колонны с профилем поперечного сечения состоящего из швеллеров с полками расположенными внутрь сечения. Колонна - это вертикальный элемент передающий нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент и воспринимающий усилие сжатия. Чертёж колонны с указанием размеров приведён дальше.Высота стойки колонный по условию 2,2 метра. Программа выпуска 30 000 штук. Для изготовления конструкции было предложено 3 марки сталей Ст 70Г, 08кп, 38Х2МЮА.
При деталировке колонна была разделена мною на 4 основных детали:
· Швеллер (позиция 1)
· Планка (позиция 2)
· Траверса (позиция 3)
· Основание (позиция 4)
При выборе швеллера мною было выявлено то, что он имеет не стандартные размеры, и в ГОСТ 8240-97 подходящий мне швеллер отсутствует. В связи с этим мною было принято решение изготовить сварной швеллер необходимых размеров.
При деталировке швеллер был разделён на 2 элемента:
· Стенка (позиция 1.1)
· Полка (позиция 1.2)
(размеры и чертежи элементов так же приведены в пункте 1.3)
1.2 Технические условия на изготовление сварной конструкции
Сварная конструкция - это любая металлическая конструкция части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Конструкция должна быть прочной, жесткой и надёжной, а также экономичной и минимально трудоёмкой при изготовлении и монтаже. Они должны обладать устойчивостью, долговечностью, ремонтопригодностью и технологичностью изготовления.
Не допускается на одной несущей конструкции применять и сварку и клёпку по противоположным концам конструкции, так как эти два способа по-разному распределяют нагрузку.
При проектировании металлических сварных конструкций должны учитываться следующие требования:
· Условия эксплуатации
· Экономия металла
· Транспортабельность
· Технологичность
· Скоростной монтаж
· Долговечность
· Эстетичность
1.3 Подсчёт массы сварной конструкции
Массу каждого элемента конструкции можно определить или:
· Исходя из объёма деталей входящих в конструкцию
Где - плотность металла, г/см 3 ; 3
Объём детали сварной конструкции, см 3
· По массе 1 погонного метра детали
Где - вес 1 пог. м. детали (берётся из сортамента на деталь) Кг/м
Длинна детали, м
Для расчёта массы своей конструкции я использовал формулу использующую объём детали, так как в сортаменте нет профилей соответствующих моим деталям.
Определим массу каждой детали:
Стенка (позиция 1,1)
Найдём объём см 3
Масса стенки (позиция 1,1) составит 26,3 Кг
Полка (позиция 1,2)
Найдём объём см 3
Масса полки (позиция 1,2) составит 12,3Кг
Планка (позиция 2)
Найдём объём см 3
Масса планки (позиция 2) составит 2,5Кг
Траверса (позиция 3)
Найдём объём см 3
Масса траверсы (позиция 3) составит 1,22 Кг
Основание (позиция 4)
Найдём объём см 3
Масса основания (позиция 4) составит 14,1 Кг
Результаты расчётов занесу в таблицу 1.3.1
Таблица 1.3.1 - Масса элементов сварной конструкции
Найдём общую массу конструкции, Кг:
1.4 Определение параметров сварных швов соединяющих элементы сварной конструкции
В связи с тем, что высота колонны составляет 2,2 м., толщина металла составляет до 10 мм., целесообразнее всего использовать дуговую сварку в защитном газе ГОСТ 14771-76.
Определяю виды и расположение сварных швов, а также количество проходов.
Сварка швеллера. Для сварки швеллера (позиция 1) я выбрал угловой шов У4. Данным швом можно сваривать металлы толщиной от 5 до 30 мм. Это шов с односторонней разделкой кромок, количество одинаковых швов на колонну составляет 4 штуки. Общая длина швов данного вида составит 8,8 м.
Найдём площадь поперечного сечения и количество проходов n для шва У4.
Где: S=10 (толщина металла)
Все значения кроме S взяты из сортамента, ГОСТ 14771-76.
Количество проходовn рассчитаю по формуле:
Где: - площадь поперечного сечения шва, мм 2 .
Площадь поперечного сечения первого прохода (определяется по таблице 1.4.1 методического пособия). Для толщины менее 10 мм
Площадь поперечного сечения второго и последующих проходов (определяется по таблице 1.4.1 методического пособия). Для толщины менее 10 мм
Шов будет вариться за 1 проход.
Сварка стойки. Для сварки стойка (швеллеры позиция 1 свариваются между собой при помощи соединительных планок позиция 2) я выбрал нахлёсточный шов Н1. Катет шва выбрал равный 6 мм. Количество швов данного типа составляет 10 штук. Общая длинна швов данного вида составит 2,08 м.
Найдём площадь поперечного сечения и количество проходов n для шва Н1.
Где: - катет шва, мм. Принял
Найду количество проходов n:
Шов варится за 1 проход
Стойка приваривается к основанию и траверсе. В данном случае я решил использовать шов Т1. Это односторонний шов без разделки кромок. Толщины свариваемых деталей 8, 10 и 12 мм. Катет шва принял равный 6 мм. Количество одинаковых швов 14 штук.Общая длинна швов данного вида составит 1,96 м.
Найдём площадь поперечного сечения и количество проходов n для шва Т1.
Найду количество проходов n:
Шов варится за 1 проход.
Выбранные швы, площадь поперечного сечения, их протяженность и количество проходов заносится в таблицу 1.4.1.
Таблица 1.4.1: Параметры сварных швов соединяющих элементы конструкции.
1.5 Определение типа производства
Тип производства определяется исходя из массы и габаритов сварной конструкции, а так же заданной программы выпуска.
Данная мне конструкция весит более 120 кг. Программа выпуска изделий по условию составляет 30 000 штук.
Исходя из таблицы зависимости (таблица 1.3.1 методического пособия) производство моей конструкции можно отнести к серийному. Следовательно для моего производства будет необходимо использовать специальные приспособления для сборки и сварки конструкций, места складирования и более эффективные и экономичные методы сварки.
1.6 Определение свариваемости материалов сварной конструкции
Основной материал для изготовления сварных конструкций - сталь. Сталь это сплав железа с углеродом (углерода до 2,1%), а также другими химическими элементами.
По прочности стали разделяются на 3 группы:
· Обычной прочности
· Повышенной прочности
· Высокой прочности
В зависимости от содержания углерода:
· Низкоуглеродистые (углерода до 0,25%)
· Среднеуглеродистые (углерода 0,25--0,6%)
· Высокоуглеродистые (углерода 0,6--1,7%)
В зависимости от содержания легирующих компонентов:
· Углеродистые (легирующих компонентов нет)
· Низколегированные (легирующих элементов до 2%)
· Среднелегированные (легирующих элементов 2--10%)
· Высоколегированные (легирующих элементов более 10%)
Для сварных конструкций применяют углеродисты низколегированные, в незначительном количестве среднелегированные стали.
Свойства и качество стали оценивается по:
· Химическому составу
· Механическим свойствам
1. Предел текучести
2. Предел прочности
3. Относительное удлинение
Стали углеродистые обыкновенного качества выпускаются по ГОСТ 380-71 и подразделяются на 3 группы по условиям поставки:
· Группа А - поставляется по механическим свойствам
· Группа Б - поставляется по химическому составу
· Группа В - поставляется по механическим свойствам и химическому составу.
В сварных конструкциях чаще всего применяют стали группы В.
Также одним из важнейших показателей для стали применяемой в сварной конструкции является свариваемость.
Свариваемость - это способность металлов и сплавов образовывать неразъёмное соединение с помощью сварки без трещин, пор и других дефектов.
Основным показателем свариваемости металлов служит сопротивляемость к образованию горячих и холодных трещин.
Различают:
· Принудительную или физическую свариваемость. Это способность металла в условиях сварки образовывать соединения на основе взаимной кристаллизации. Принципиальной свариваемостью обладают все однородные металлы.
· Технологическая свариваемость. Это совокупность свойств основного металла способствующих при данной технологии сварки образовывать сварное соединение надлежащего качества без применения специальных технологических приёмов и термообработки.
В практике используют 4 вида испытаний металла на свариваемость:
· Определение стойкости металла шва против образования горячих трещин
· Определение стойкости металла околошовной зоны против образования холодных трещин
· Испытание стойкости основного металла, металла околошовной зоны и самого шва против перехода в хрупкое состояние, а также всего сварного соединения в целом
· Косвенные методы оценки свариваемости металлов. Они заключаются в оценке количества углерода и легирующих элементов стали и сравнение с так называемым содержанием углерода.
Для изготовления моей конструкции было предложено 3 марки сталей:
· 45ХН2МФА
Химический состав сталей записан в таблицу 1.6.1.
Таблица 1.6.1. Химический состав сталей
|
Марка стали |
||||||||||
Выберу наиболее подходящую сталь из перечисленных определив их свариваемость. Для определения свариваемости сталей рассчитаю эквивалентное содержание углерода по формуле:
Где: - химический эквивалент углерода
Размерный коэффициент углерода
Формулы для нахождения и:
Где: С, Mn, Si и прочие элементы - %-ое содержание компонентов в стали
Где: - поправка к эквиваленту углерода
Толщина свариваемого металла=12 мм
Коэффициент толщины
Определение свариваемости стали Ст 70Г .
Найдём для стали Ст 70Г
Найдём для стали 09Г2
Определю эквивалент углерода
Химический эквивалент углерода больше 0,45 и составляет 0,201. Свариваемость стали 09Г хорошая.
Определю свариваемость стали 08кп .
Найдём для стали 08кп
Найдём для стали 08кп
Определю эквивалент углерода
Химический эквивалент углерода составляет 0,281. Значение попадает в диапазон от 0,25 до 0,35. Следовательно, свариваемость данной стали удовлетворительная.
предварительный подогрев для стали 08кп не требуется.
Определю свариваемость стали45Х2МФА .
Найдём для стали 38Х2МЮА
Найдём для стали 38Х2МЮА
Определю эквивалент углерода
Химический эквивалент углерода больше 0,45 и составляет 1,028. Свариваемость стали 45Х2МФА плохая.
Рассчитаю температуру предварительного подогрева по формуле:
Температура предварительного подогрева составит 300--310 .
Исходя из расчётов свариваемости я принял решение использовать для изготовления колонны конструкционную сталь 09Г2. Эта сталь обладает удовлетворительной свариваемость по сравнению со сталью15ХА, не требует подогрева и позволить снизить стоимость конструкции, что невозможно будет сделать при использовании стали45ХН2МФА, так как последняя за счёт своих свойств и химического состава обойдётся на много дороже.
Механические свойства выбранной стали приведены ниже в таблице 1.6.2.
Таблица 1.6.2:Механические свойства стали 08кп
1.7 Выбор и обоснование методов сборки и сварки
Для конструкции я использую сталь 09Г2. Это конструкционная сталь с хорошей свариваемостью. Она не требует предварительного подогрева и специальных условий сварки. Свариваться же моя конструкция будет полуавтоматической сваркой в среде защитных газов ГОСТ 14771-76. Данный способ сварки отличается более высокой производительностью чем ручная дуговая сварка ГОСТ(5264-80), и ею можно сваривать относительно тонкие детали в различных пространственных положениях, чего нельзя выполнить при сварке под слоем флюса (ГОСТ 8713-79). Сборка и сварка всех узлов будет производиться в специальных приспособлениях. Габариты и вес большинства деталей не позволяют установить их в ручную, но так как максимальная длинна деталей составляет всего 2,2 метра, то для установки их в приспособление можно использовать кран-балку. Для обеспечения быстрой установки и сборки я принял решение использовать в приспособлении жесткие упоры и винтовые откидные прижимы. Упоры обеспечат выдержку необходимых размеров, а откидные прижимы не будут затруднять съём узла после сборки и сварки. Прихватка деталей осуществляется в местах сварки полуавтоматической сваркой в среде защитных газов. Расстояние между прихватками не более 0,5 метра.
Сборка швеллеров осуществляется в приспособлении. После сборки собранный швеллер перемещают кран-балкой к рабочему месту сварщика. Сварка швеллера осуществляется без приспособления. Шов варится за 2 прохода полуавтоматической сваркой в среде защитных газов. Выполняется от середины к краям обратно ступенчатым способом. Данный способ обусловлен технологией сварки длинных швов и позволит избежать сильных деформаций и внутренних напряжений. После сварки швы зачищаются
Сборка стойки осуществляется в специальном поворотном приспособлении. За неимением такового, поворот узла осуществляется кран-балкой (узел снимается, переворачивается и устанавливается повторно. Данный способ не желательно применять). После прихватки всех деталей осуществляется сварка. Стойка сваривается в приспособлении полуавтоматической сваркой в среде защитных газов. Швы варятся за 1 проход. Катет шва составляет 5 мм.
Сварка стойки с основанием и траверсами осуществляется в вертикальном положении, так как высота колонны позволяет установить стойку вертикально. Данная установка позволит избежать необходимости использовать поворотные приспособления и обеспечит доступ ко всем местам сварки.
При сборке и сварке практически все швы будут вариться в нижнем положении. Это облегчит труд сварщика и увеличит производительность.
Использование производительных способов сварки и специальных приспособлений обусловлено большой программой выпуска (30 000 штук).
Экономическая эффективность будет определяться относительной дешевизной основного материала, использованием полуавтоматической сварки и использованием простых приспособлений позволяющих обеспечить быструю сборку.
1.8 Выбор сварочных материалов
Основной металл был выбран мной в пункте 1.6. Так как для сварки конструкции будет применяться полуавтоматическая сварка с среде защитных газов, то необходимо выбрать марку сварочной проволоки и защитный газ для стали 08кп.
Так как сталь 09г2 - конструкционная, то для её сварки можно использовать сварочную проволоку марки СВ08Г2С.
Проволока СВ08Г2С - это омеднённая проволока сплошного сечения. Применяется для сварки в углекислом газе, газовых смесях и под флюсом низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Это одна из наиболее используемых марок проволоки. Позволяет обеспечить равнопрочность соединения, химический состав шва и его механические свойства. При сварке выбрасывает минимальное количество токсичных веществ в атмосферу.
В качестве защитного газа будет использоваться углекислый газ. Выбор сделан исходя из марки стали и технологического применения проволоки. Не токсичен. Так же углекислый газ позволит снизить затраты на производство и себестоимость продукции, так как углекислый газ относительно не дорогой по сравнению с другими защитными газами и их смесями.
1.9 Р асчёт режимов сварки
1.9.1 Расчёт режимов при полуавтоматической сварке в СО 2
Сведения о стандартных типах соединений, швов и форм подготовки кромок для дуговой сварки в защитных газах приведены в ГОСТ 14771-76.
Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются:
· Диаметр электродной проволоки, d эл, мм.
· Сила сварочного тока, I св, А.
· Напряжение на дуге, U д, В.
· Скорость сварки, V св, м/ч.
· Расход защитного газа, G СО2 , кг.
Дополнительными параметрами являются:
· Род тока.
· Полярность при постоянном токе.
Диаметр электродной проволоки d эл выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблиц 1.9.1.1 и 1.9.1.2 методического пособия.
Исходя из данных вышеуказанных таблиц, я принял решение использовать проволоку диаметром 1,6 мм, так как данной проволокой можно сваривать металл толщиной от 5 до 13 мм, что укладывается в диапазон толщин деталей колонны. Минимальная толщина по изделию составляет 5,6 мм, максимальная 12 мм.
Определю сварочный ток для каждого шва по формуле:
Где: - расчётная глубина проплавления, мм. Определяется по формуле:
Коэффициент пропорциональности зависящий от диаметра проволоки. Определяется по таблице 1.9.1.4 методического пособия.
При d эл = 1,6 мм составляет 1,55
Где: - глубина проплавления, мм. Берётся из таблицы 1.9.1.3 методического пособия.
Количество проходов. Определено для каждого шва в пункте 1.4
Найдём силу сварочного тока для каждого шва.
· Для шва У4
Для угловых швов где - толщина металла (может быть использован катет шва).
Для шва У4 принимаю
Напряжение на дуге составит 38,3 В.
· Для шва Н1
Определю расчётную глубину проплавления:
Полученные значения подставлю в формулу:
Для шва Н1 принимаю
Определю напряжение на дуге по формуле:
· Для шва Т1
Определю расчётную глубину проплавления:
Для угловых швов где - катет шва
Полученные значения подставлю в формулу:
Для шва Т1 принимаю
Определю напряжение на дуге по формуле:
Напряжение на дуге составит 29,1 В.
Скорость сварки определяется по формуле:
Где: - коэффициент наплавки. Выбирается по катету шва или толщине металла из таблицы 1.9.1.5 методического пособия.
Плотность металла. Для углеродистых и низколегированных сталей
Расчётная площадь поперечного сечения наплавленного металла
определяется по формуле:
Общая площадь поперечного сечения шва, см 2 . Рассчитано в пункте 1.4
Найду скорость сварки для каждого шва:
для толщины металла более 6 мм
Подставлю значения в формулу:
Скорость сварки шва У4 составит 46м/ч.
для катета 6 мм
Подставлю значения в формулу:
Скорость сварки шва Н1 составит 21,1 м/ч
для катета 6 мм
Подставлю значения в формулу:
Скорость сварки шва Т1 составит 21,1 м/ч
Подсчитаю расход сварочных материалов.
Расход электродной проволоки рассчитывается по формуле:
Где: - масса наплавленного металла, кг. Определяется по формуле:
Где: -общая длинна швов одного вида, см. смотри пункт 1.4
Найду расход электродной проволоки для каждого шва:
· Для шва У4
Следовательно:
Для шва Н1
Следовательно:
Для шва Т1
Следовательно:
Исходя из количества затраченной электродной проволоки можно определить количество использованного защитного газа (СО 2) по формуле:
· Для У4
Результаты расчётов заносятся в таблицу 1.9.1
Таблица 1.9.1: Режимы сварки в СО 2 .
Всего на сварку конструкции было потрачено 3,59 Кг сварочной проволоки и 5,38 Кг защитного газа (СО 2).
1.9.2 Расчёт расхода электроэнергии
Если известна масса наплавленного металла, то расход электро-энергии W, кВт*ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:
Где: - удельный расход электроэнергии на 1 Кг наплавленного металла, (кВт*ч)/кг. При автоматической и полуавтоматической сварке на постоянном токе, (кВт*ч)/кг.
Для расчёта я принял среднее значение (кВт*ч)/кг
Кг (смотри таблицу 1.9.1)
Подставлю имеющиеся значения в формулу и найду средний расход электроэнергии, кВт*ч.
Средний расход электроэнергии на изготовление одной колонны составит 23,3 кВт*ч. сварка металлический сталь
1.10 Выбор сварочного оборудования, технол огической оснастки, инструмента
Для изготовления своей конструкции я выбрал инверторный сварочный полуавтомат BRIMA MIG-630. Данный аппарат обладает высоким сварочным током, что позволяет работать с металлом большой толщины. Есть возможность плавного изменения силы сварочного тока, напряжения и других рабочих параметров Предназначена для профессионального использования на предприятиях и мастерских среднего и большого размера. Работа осуществляется от сети 380 В, для удобной транспортировки установка оборудована колесами в нижней части.
Преимущества
· Энергосберегающий эффект снижает потери металла;
· Низкий уровень шума;
· Цепь обратного контроля обеспечивает постоянное сварочное напряжение в широком диапазоне напряжения сети;
· Возможность регулировки сварочного напряжения в точном соответствии с силой сварочного тока, прекрасные сварочные характеристики;
· Высокая эффективность, отличное качество сварочного шва;
· Функция автоматической поддержки/остановки дуги;
· Функция продувки газом после окончания сварки, высокое напряжение холостого хода, возможность медленной подачи проволоки для легкого зажигания дуги;
· Возможность использования сварочной проволоки с диаметром 1.0-1.6 мм.
· Возможность установки кассеты проволоки весом до 15 Кг.
Для сборки и сварки конструкции и её узлов мною было использовано 3 приспособления:
1. Приспособление для сборки швеллера (поз. 1). Установка деталей осуществляется по упорам, детали зажимаются винтовыми прижимами. Установка деталей в приспособление и съём собранного узла осуществляется при помощи кран-балки, либо другого подъёмного механизма обеспечивающего необходимую грузоподъёмность. После сборки сварка швеллера осуществляется без приспособлений на рабочем месте сварщика.
2. Приспособление для сборки и обварки стойки (узел 1). (может быть поворотным и не поворотным). Сборка осуществляется по жестким и откидным упорам, детали зажимаются поворотными винтовыми прижимами. Установка деталей в приспособление и съём готового узла осуществляется кран-балкой.
3. Приспособление для вертикальной сборки и обварки колонны. Установка узлов и деталей, а также съём готовой конструкции осуществляется кран-балкой. Стойка фиксируется упорами и зажимается поворотными винтовыми прижимами.
Приспособления должны обеспечивать возможность лёгкого и удобного съёма узла с приспособления, свободный доступ к местам установки детали и возможность ремонта приспособления.
Используемые инструменты:
· Молоток
· Шлиф. машинка образивный круг для зачистки кромок под сварку и околошовной зоны после сварки.
· Щётка-смётка и металлическая щётка для ручной зачистки.
· Измерительный инструмент (штангенциркуль, уголок)
· Набор слесарных инструментов (зубило, напильник и т.д.)
1.11 Определение технических норм времени на сборку и сварку
Норма времени на сборку металлоконструкции Т шт.св. , минут для автоматической и механизированной сварки в СО 2 и в смесях определяется как сумма затрат времени на установку, крепление и прихватку отдельных деталей, времени на поворот конструкции в процессе сборки, а также времени на съём сварной конструкции с приспособления (стенда, УСП и др.) и её укладку на место складирования.
Технологический процесс сборки-сварки расписан в таблице 1.11.1
Таблица 1.11.1: Технические нормы времени на сборку швеллера (поз.1) Операция 010. Сборочная
|
Значение параметра |
времени на параметр |
||||
|
Зачистить места под сварку от масла, ржавчины и прочих загрязнений механизировано |
L с разд. = 4,4 м L без. разд. = 4,4 м |
||||
|
Установить деталь поз 1,2 в приспособление по упору кран-балкой. |
Вес детали |
||||
|
Прижать деталь поз. 1,2 на 4 винтовых прижима |
Длина завёртывания |
||||
|
Повторить переходы 2 и 3 для второй детали поз. 1,2 |
|||||
|
Установить деталь поз 1.1 в приспособление по упору кран-балкой |
Вес детали |
||||
|
Прихватить деталь поз. 1,2 к детали поз. 1,1 на 4 прихватки |
Длина прихватки |
||||
|
Повторить переход 6 один раз с другой стороны детали |
|||||
|
Контроль рабочим мастером |
|||||
|
Отжать винтовые прижимы |
Длина завёртывания |
||||
|
Снять деталь поз. 1 с приспособления кран-балкой и отнести к рабочему месту сварщика |
Вез детали |
||||
|
Итого времени: |
Операция 015. Контроль
|
Значение параметра |
времени на параметр |
||||
|
Доставить деталь поз. 1 к месту проведения контроля |
|||||
|
Провести визуальный осмотр сварных швов для выявления наружных дефектов |
|||||
|
Произвести контроль ультразвуком на предмет внутренних дефектов зеркальным или эхо-зеркальным методом |
|||||
|
Повторить переходы 2 и 3 для второго шва |
|||||
|
Снять деталь поз.1 со стола технического контроля и отнести к месту складирования |
Вес детали |
||||
|
нормируется |
Операция 020. Сварочная
|
Перехода |
Значение параметра |
времени на параметр |
|||
|
Установить деталь поз.1 в кантователь кран-балкой |
Вес детали |
||||
|
Зажать деталь на 2 прижима |
Завёрт. = 20 мм |
||||
|
Приварить деталь поз. 1,1 к детали поз. 1,2. в нижнем положении |
ГОСТ 14771-76-У6 Варить от центра к краям обратноступенчатым способом |
На 1 м. шва |
|||
|
Перевернуть деталь поз. 1 |
Вес детали |
||||
|
Повторить переход 2 один раз |
|||||
|
Зачистить шов и околошовную зону от окалины и брызг |
|||||
|
Контроль рабочим мастером |
|||||
|
Отжать винт.прижимы |
Завёрт. = 20 мм |
||||
|
снять деталь поз. 1 со стола сварщика кран-балкой и отнести на место складирования |
Вес детали |
||||
|
Итого времени: |
Операция 025. Сборочно-сварочная.
|
Значение параметра |
времени на параметр |
||||
|
Зачистить места под сварку от масла, ржавчины и прочих загрязнений |
|||||
|
Установить деталь поз. 1 в приспособление |
Вес детали |
||||
|
Прижать деталь поз. 1 на 2 поворотных прижима |
Длина завёртывания |
||||
|
Повторить переходы 2 и 3 для второй детали поз.1 |
|||||
|
Установить деталь поз. 2 по упору в ручную. |
Вес детали |
||||
|
Прихватить деталь поз. 2 к детали поз. 1 на 4 прихватки |
Длина прихватки |
||||
|
Повторить переходы 5, 6, один раз для второй детали |
|||||
|
Повернуть узел 1 на 180 о |
|||||
|
Повторить переходы 5, 6, Два раза для деталей поз.2 |
|||||
|
Приварить деталь поз. 2 |
ГОСТ 14771-76-Н1-?5 |
На 1 м. шва |
|||
|
Зачистить место сварки от окалины и брызг в ручную |
|||||
|
Повторит переходы 10 11 один раз для второй детали поз. 2 |
|||||
|
Повернуть узел 1 на 180 о |
|||||
|
Повторит переходы 10 11 два раза для деталей поз. 2 |
|||||
|
Контроль рабочим мастером |
|||||
|
Отжать винтовые прижимы |
Длина завёртывания |
||||
|
Снять узел 1 с приспособления кран-балкой и отнести к месту складирования |
|||||
|
Итого времени: |
Операция 030. Сборочно-сварочная.
|
Значение параметра |
времени на параметр |
||||
|
Зачистить места под сварку от масла, ржавчины и прочих загрязнений в ручную |
|||||
|
Установить деталь поз. 4 в приспособление |
Вес детали |
||||
|
Прижать деталь поз. 4 на 4 поворотных прижима |
Длина завёртывания |
||||
|
Установить узел 2 в приспособление кран-балкой |
|||||
|
Зажать узел в приспособлении 2-я поворотными винтовыми прижимами |
Длина завёртывания |
||||
|
Прихватить узел 1 к детали поз. 4 на 4 прихватки |
Длина прихваток |
||||
|
Приварить узел 1 к детали поз. 4 на 4 шва |
L ш =0,9 м х4 ГОСТ 14771-76-Т1-?5 |
На 1 м. шва |
|||
|
Зачистить швы и околошовную зону после сварки от окалины и брызг в ручную |
|||||
|
Установить деталь поз. 3 по |
Вес детали |
||||
|
Прихватить деталь поз. 3 на 8 прихваток |
Длинна прихватки |
||||
|
Повторить переходы 9 и 10 Один раз с другой стороны конструкции |
|||||
|
Приварить деталь поз. 3 к детали поз. 4 и узлу 1 |
L ш = 0,8 м (Т1) ГОСТ 14771-76-Т1-?5 L ш = 0,24 м (Н1) ГОСТ 14771-76-Н1-?5 |
||||
|
Повторить переход 12 Один раз с другой стороны конструкции |
|||||
|
Зачистить швы и околошовную зону после сварки от окалины и брызг в ручную |
|||||
|
Контроль р... Подобные документыНазначение изготавливаемой переборки. Описания стали, предназначенной для постройки судов и других плавучих средств. Выбор способа сварки конструкции. Оборудование, оснастка и инструменты, применяемые для сварки. Контроль качества сварной конструкции. курсовая работа , добавлен 23.12.2014 Сварка как один из распространенных технологических процессов соединения материалов. Описание конструкции балки. Выбор и обоснование металла сварной конструкции. Выбор сварочного оборудования, способа сварки и методов контроля качества сварных соединений. курсовая работа , добавлен 13.02.2014 Описания проектируемой конструкции, способа сварки, сварочных материалов и оборудования. Обзор выбора типа электрода в зависимости от марки свариваемой стали, толщины листа, пространственного положения, условий сварки и эксплуатации сварной конструкции. курсовая работа , добавлен 17.12.2011 Описание и назначение конструкции "корпус питателя". Выбор материала для сварной конструкции, оборудования и инструментов. Обоснованный выбор способа сварки с учетом современных технологий. Технология изготовления и контроль качества сварной конструкции. курсовая работа , добавлен 29.05.2013 Условия эксплуатации ручки к кастрюле. Технология контактной сварки. Оценка свариваемости материала конструкции. Выбор типа соединения, вида и способа сварки. Подготовка поверхности деталей. Расчет режима сварки, электродов и силового трансформатора. курсовая работа , добавлен 15.02.2013 Основные элементы сварной конструкции - кронштейн симметричный. Оценка свариваемости материала, выбор и обоснование способа сварки, типов и конструктивных форм сварных соединений. Проектирование приспособления для сборки – сварки кронштейна переходного. реферат , добавлен 23.03.2012 Изучение процесса получения неразъемного соединения конструкции прокладки форсунки с помощью точечной контактной сварки. Обоснование выбора материала изделия. Оценка свариваемости материала. Расчет температурных полей от движущихся источников тепла. курсовая работа , добавлен 25.04.2015 Выбор материала конструкции, сварочных материалов, оборудования и инструментов. Организация рабочего места. Изучение технологической схемы изготовления конструкции. Деформации и напряжения при сварке. Контроль качества сварных соединений конструкции. курсовая работа , добавлен 21.01.2015 Достоинства и недостатки металлических конструкций. Классификация нагрузок и воздействий. Области применения и номенклатура металлических конструкций. Физико-механические свойства стали. Расчет металлических конструкций гражданских и промышленных зданий. презентация , добавлен 23.02.2015 Выбор параметров технологического процесса изготовления сварной конструкции, в первую очередь заготовительных и сборочно-сварочных работ. Назначение и устройство стойки под балкон. Технологический процесс и операции газовой сварки алюминия и его сплавов. |
Большое разнообразие сварных конструкций затрудняет их единую классификацию. Сварные конструкции можно классифицировать:
по способу получения заготовок (листовые, литосварные, кованосварные, штампосварные);
целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и др.);
характерным особенностям их работы (балки, рамы, фермы, емкости, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы, корпусные конструкции и т. п.).
Типы сварных конструкций .
Балки - конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб; жестко соединенные между собой балки образуют рамные конструкции.
Колонны - элементы, работающие преимущественно на сжатие или сжатие с продольным изгибом.
Решетчатые конструкции - система стержней, соединенных в узлах таким образом, что они испытывают главным образом растяжение или сжатие; к решетчатым конструкциям относятся фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.
Конструкции, испытывающие избыточное давление - конструкции, к которым предъявляют требование герметичности соединений; к этому типу конструкций относятся различные емкости, сосуды и трубопроводы.
Корпусные транспортные конструкции - конструкции, подвергающиеся динамическим нагрузкам, поэтому к ним предъявляют требования высокой жесткости при минимальной массе (основные конструкции данного типа - корпуса судов, вагонов, кузова автомобилей).
Детали машин и аппаратов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках, поэтому характерным требованием для них является получение точных размеров, обеспечиваемое главным образом механической обработкой заготовок или готовых деталей (примерами таких конструкций являются станины, валы, колеса).
При изготовлении сварных конструкций выполняют сварные соединения различных видов:
Стыковые соединения элементов плоских и пространственных конструкций наиболее распространены. Такие соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках и могут быть выполнены практически всеми видами сварки плавлением. При сварке элементов различной толщины кромку более толстого элемента выполняют со скосом для обеспечения равномерности нагрева кромок и исключения прожогов в более тонком элементе.
Тавровые соединения элементов широко распространены при изготовлении пространственных конструкций. Их выполняют как без разделки, так и с односторонней или двусторонней разделкой кромок. При выполнении сварки в разделку должен быть обеспечен провар и высокая прочность соединений при любых нагрузках. Тавровые соединения могут быть выполнены всеми видами сварки плавлением.
Нахлесточные соединения часто применяют при сварке листовых заготовок при необходимости простой подготовки и сборки изделий под сварку. Такие соединения менее прочны, чем стыковые.
Угловые соединения обычно являются связующими и не предназначены для передачи рабочих нагрузок. Угловые соединения могут быть выполнены всеми видами сварки плавлением.
Иногда выполняют прорезные, торцовые и другие соединения .
В свое время электродуговая сварка изменила технологии в машиностроении и строительстве. Сварные конструкции практически повсюду заменили клепанные конструкции. Позднее была освоена газовая сварка и резка металлов.
Сегодня проектирование и изготовление сварных конструкций немыслимо без операций электро и газосварки. Разработано множество процессов для черных и цветных металлов. Для крупносерийного производства отработаны надежные технологии автоматической сварки. Для строительных и ремонтных работ создано мобильное сварочное оборудование.
Современные переносные аппараты для газоэлектросварки стоят недорого и имеются практически на любом предприятии. Тем не менее, спрос на сварку существует и это объясняется следующими обстоятельствами:
- Необходимость гарантированного высокого качества сварных швов, с применением средств технического контроля (радиационный, ультразвуковой и люминесцентный способ. ГОСТ 3242-79);
- Потребность в особых технологиях сварки (точечная, в инертных газах, для цветных металлов, вакуумная сварка и т.д);
- Большие объемы работ по сварке и резке металла.
Технические возможности при изготовлении сварных конструкций
ООО «ИнТехПром» располагает всеми техническими возможностями для проектирования и производства высококачественных сварных конструкций, и может решить любые производственные задачи, связанные со сваркой.
К услугам наших клиентов сварка листового металла ручным и автоматизированным способом с применением современных методик дефектоскопии (ГОСТ 3242-79). Механизированный способ изготовления используется для сварки элементов несущих и кровельных металлоконструкций. Для соединения деталей из тонколистового проката и крепления к ним крепежных деталей: шпилек, кронштейнов и т.д. мы можем предложить точечную (конденсаторную) сварку, а также сварку в защитных средах.
Проектирование сварных конструкций является неотъемлемой частью производства. Изготовление конструкций при помощи резки газовой сваркой подразумевает применение портативных машин для резки по прямой и окружности, по копиру, снятия фасок, резки проката и труб, получения круговых отверстий на стенках труб для Т-образных стыков, резки поверхностей произвольной формы в любом пространственном положении.
Для автоматического раскроя толстого стального листа (до 200 мм) на нашем предприятии по производству сварных конструкций применяются установки газовой резки с ЧПУ, которые обеспечивают получение любого контура с точностью до 0,5 мм.
Цены на сварочные работы
Расчет цены на сварочные работы неоднозначен и определяется сложностью изготовления различных сварных конструкций. Но для Вашего удобства мы подобрали ориентировочные цифры, чтобы вы смогли "прикинуть" расходы еще до обращения к нам! Точные цены Вам подскажут наши менеджеры.
Вашему бизнесу требуется проектирование и изготовление сварных конструкций? Цена должна быть приемлемой? Вы обратились по нужному адресу! Наша компания готова к сотрудничеству с Вами.
Типы балок и область их применения
Балками называются элементы конструкций, работающие в основном на поперечный изгиб (в отдельных случаях они работают и на косой изгиб или на кручение).
Балки являются наиболее распространенными элементами конструкций.
Сварные стальные балки изготавливаются для замены горячекатаных двутавровых балок. Сварные балки применяются для изготовления несущих конструкций, а именно, стропильных и подстропильных ферм и балок, а также рамных конструкций, эстакад, мостов, подкрановых путей, вагонов, плотин, самолетов, кранов, станков, каркасов зданий. Особенно эффективны сварные балки в большепролетных конструкциях промышленных зданий, цехов и других сооружений. Также, сварная балка используется для строительства опор здания, благодаря чему снижается масса всей конструкции. Во всех случаях служебное назначение балок заключается в том, чтобы, приняв нагрузку от других элементов конструкции, передать ее на опоры.
Сварная балка – балка бывает следующих типов: тип «Б»; тип «К»; тип «Ш». Прокатные, сварные, простые, составные, разрезные, не разрезные.
Классификация сварных конструкций.
1) В зависимости от способа, которым были получены заготовки, бывают:
Лито-сварная или лито-штампосварная конструкция; -листовая; -ковано-сварная; -штампо-сварная.
2) По назначению: -судовые; -строительные; -авиационные; -вагонные; транспортные и прочие.
3) В зависимости от определенных характерных особенностей их работы.
Балки – конструкционные детали, которые предназначены для работы на поперечный изгиб. С помощью жесткого соединения балок получают, так называемые, рамные конструкции.
Колоны. Эти детали работают обычно на сжатие, в том числе с продольным изгибом.
Конструкции решетчатые – состоят из стержней, которые соединяются в узлах так, чтобы они испытывали сжатие или растяжение. Такие конструкции бывают разных видов – это и мачты, и фермы, и арматурные сетки и т.д.
Конструкции, эксплуатирующиеся под сильным давлением. При изготовлении таких конструкций очень важно выполнение требований по герметичности соединений. К таким конструкциям обычно относят трубопроводы всех назначений, различного вида сосуды и емкости.
Корпусные транспортные конструкции. Эти конструкции подвергаются в основном динамическим нагрузкам. Они должны иметь высокие показатели жесткости и небольшой вес. К таким конструкциям относятся корпуса вагонов, кузовов автомобилей и пр.
Еще один тип сварных конструкций – это разнообразные детали аппаратов, техники и машин. Такие конструкции используются при неоднократно повторяющихся, переменных нагрузках. Главное характерное требование к таким деталям – это точные размеры, которые достигаются в ходе работы над заготовками. К таким конструкциям можно отнести: валы, станины, колеса.
3. Нагрузки, действующие на сварные конструкции .
По способу приложения нагрузки делятся на: сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные нагрузки передают свое действие через, очень малые площади. Примерами таких нагрузок могут служить давление колес железнодорожного вагона на рельсы, давление тележки тали на монорельс и т. д. Распределенные нагрузки действуют на сравнительно большой площади. Например, вес станка передается через станину на всю площадь соприкосновения с фундаментом.
По продолжительности действия принято различать постоянные и переменные нагрузки. Примером постоянной нагрузки может служить давление подшипника скольжения - опоры валов и осей - и его собственный вес на кронштейн.
Переменной нагрузке подвержены в основном детали механизмов периодического действия. Одним из таких механизмов служит зубчатая передача, у которой зубья в зоне контакта смежных пар зубчатых колес испытывают переменную нагрузку.
По характеру действия нагрузки могут быть статическими и динамическими. Статические нагрузки почти не изменяются в течение всего времени работы конструкции (например, давление ферм на опоры).
Динамические нагрузки действуют непродолжительное время. Их возникновение связано в большинстве случаев с наличием значительных ускорений и сил инерции.
Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механизмов также испытывают во время работы значительные динамические нагрузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений. Динамические нагрузки делятся из мгновенно приложенные, ударные в повторно-переменные.
Мгновенно приложенная нагрузка возрастает от нуля до максимума в течение долей секунды. Такие нагрузки возникают при воспламенении горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорании, при трогании с места железнодорожного состава.
Ударная нагрузка характерна тем, что в момент ее приложения тело, вызывающее нагрузку, обладает определенной кинетической энергией. Такая нагрузка возникает, например, при забивке свай с помощью копра, в элементах кузнечного молота.
Повторно-переменная нагрузка характерна своей периодичностью. Такие нагрузки испытывают при работе штоки, валы, оси железнодорожных вагонов, колеблющиеся элементы конструкция и др.
