Створення раціональної та економічно вигідної технології зварювання балки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Технологічний аналіз виробу

2. Вибір способу зварювання

3. Вибір зварювальних матеріалів

4. Вибір типів швів та форми підготовки кромок

5. Розрахунок параметрів режиму зварювання

6. Вибір зварювання та устаткування

7. Розрахунок технологічної собівартості

8. Технологічна схема складання та зварювання

9. Рекомендації по забезпеченню працездатності зварних з'єднань

Висновки

Перелік посилань

Вступ

Основною цілю розроблення курсової роботи - це є створення раціонально та економічно вигідної технології зварювання балки. Даний елемент доволі поширений та невід'ємний у багатьох сферах як транспортної так і будівничої галузі. На базі подібних деталей створюються каркаси та основи різних грузопід'ємних, транспортуючих машин, створюють каркаси будівель та ін.. Саме тому технології встановлення, впровадження та реалізації приділяють стільки уваги.

Виготовлення подібних конструкцій займає певний проміжок часу та вимагає правильного підходу та експлуатації матеріалів та наявних ресурсів. Технології виготовлення вимагає в себе вибір зварювального устаткування способу зварювання підготовку під збирання, та інше. Саме зварювання, як процес, займає чине, важливе місце. Саме від якісної та правильно підібраної технології залежить якість конструкції, а отже, і її здатність нести навантаження.

Мета розроблення курсової - розроблення методів виготовлення зварної конструкції.

Об'єкт розроблення - балка.

1. Технологія аналіз виробу

Балка - це елемент конструкції, що призначений для роботи під навантаженням та виконувати несучі функції.

Балка має двотавровий переріз та несе одноосне навантаження.

Матеріал конструкції - сталь 09Г2С. Балка - основний елемент підкранових балок, каркасів та інших подібних конструкцій. Даний елемент працює на вигин. Широко використовується на будівництві для перекриття прольотів між пластами та ін.

Балка має наступні габарити розміри:

- довжина становить 3740 мм

- ширина - 250 мм

- два ребра жорсткості - 10 мм, висота ребер - 400мм

- ширина між ребрами 1220мм

Товщина полок складає 20мм, ширина середнього ребра 12мм.

Центральне ( горизонтальна палка) знаходиться на відстані 250мм від правого краю балки. Ребра жорсткості знаходяться на відстані 1395 та 1220мм від правого краю. Горизонтальна палка балки довша від вертикальної та 294мм.

Ребра жорсткості мають трансциїдальну з одностороннім скосом форму кромок, що мають 45є. Усі деталі розташовані взаємно перпендикулярно, що дає змогу виконувати довгі шви з обох боків.

Під час виготовлення балки, враховуючи невеликі розміри та невеликі товщини полок, можливе використання автоматичного та напівавтоматичного зварювання.

Зварні шви таврові та стиковий. Таврові з катетами в мм.

Матеріали з якого виготовлена зварна конструкція - сталь 09Т2С. Сталь - конструкційна, низьколегована.

Таким чином, матеріал виробу забезпечує необхідні вимоги, для даної конструкції він вибраний вірно.

Конструкція виробу дозволяє використовувати автоматичні засоби зварювання. Для складання та зварювання балки необхідне спеціальна технічна апаратура.

Балка з складовою частиною більш складних конструкцій, тому необхідно дотримуватись жорстких вимог до забезпечення заданих розмірів.

2. Вибір способу зварювання

На вибір способу зварювання впливають такі фактори, як технологічна зварюваність матеріалу виробу, розміри та маса, рід заготовки, складність конструкції, автоматизація виробництва, потрібна якість з'єднань.

Для виготовлення зварної конструкції балки, використовують одну марку сталі. Хімічний склад та механічні властивості якої наведено в таблицях, ГОСТ 380-71 [I]

Таблиця 2.1. Хімічний склад сталі 09Г2С

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
До 0.12	0.5-0.8	1.3-1.7	До 0.3	До 0.04	До 0.035	До 0.3	До 0.008	До 0.3	До 0.08

Таблиця 2.2. Механічні властивості сталі 09Г2С

дв	дт	д5, %
500	350	21

Вуглець - присутній у сталі у кількості менш ніж 0,25%, тому зварюваність не погіршує.

Марганець - присутній у сталі у кількості менше ніж 4%, тому зварюваність не погіршує.

Кремній, присутній у кількості, що є звичайним для сталі, негативного впливу на зварювання не здійснює. При підвищеному вмісті процес ускладнюється, а при вмісті вище 4% стає важким.

Хром - кількість до 0,3%. При зварюванні утворює карбіди хрому, що погіршує корозійну місткість сталі і стрімко підвищу твердість у зоні термічного впливу.

Виконано кількісну оцінку зварюваності сталі. Схильність до появи колодних тріщин визначається величиною еквівалента зварюваності по формулі [2]:

Cj = 0,30 < 0,4, тому холодні тріщини не утворюються.

Схильність до появи гарячих тріщин визначають за методом Уілкінсона [2]:

HCS =

HCS =

HCS = 2,7 <4, тому гарячі тріщини не утворюються.

При зварювані ні холодні, ні гарячі тріщини не утворюються, тому можна зробити висновок, що зварюваність сталі марки 09Г2С є доброю.

Конструкція виробу передбачає автоматизацію процеса. Тому пропонується для вибору способу зварювання наступні способи:

- автоматичне зварювання під флюсом;

- автоматичне зварювання у захисному газі CO2;

- ручне дугове, покритим електродом;

- механізоване зварювання у захисному газі СО2;

Для визначення способів зварювання розраховуємо технологічну собівартість даних варіантів за формулою [2]:

B3 = C' + 0,15 * Kшт.

Де C' - скоригована собівартість без урахування видатків на амортизаційні відрахування;

0,15 - сумарний коефіцієнт, що враховує амортизацію основного та допоміжного зварювального устаткування;

Кшт. - питомий показник суми у розрахунку на 100м шва.

Розрахунок почнемо з автоматичного зварювання під флюсом: [11]

ВЗаф = 13,30 + 0,15 * 42930 = 6452,8 грн.

Розрахунок автоматичного зварювання у захисному газі СО2 [11]:

ВЗвСО2 = 31,26 + 0,15 * 42930 = 6470,76 грн.

Розрахунок ручного дугового зварювання покритим електродом [11]:

ВЗрдз = 74,06 + 37,20 = 111,26грн

Розрахунок механізованого зварювання у захисному газі СО2 [11]:

ВЗвСО2 = 32,40 + 26,29 + 26,29 = 84,98 грн.

Отримані розрахунки занесемо до таблиці.

Тип з'єднання	Вид зварювання	Собівартість, у грн.	Продуктивність Зварювання, м/год	Витрати електроенергії, кВТ/100м
Таврове, Т1-Д6	Автомат. Під ф. Автомат. У СО2	6452,8 6470,7	50 35	45,0 41,0
Таврове, Т3-Д6	Автомат. Під ф. Автомат у СО2	6452,8 6470,7	50 35	45,0 41,0
Стикове С - 6	РДЗ покр. Ел. Механ. У СО2	111,26 84,98	17 22	41 30

3. Вибір зварювальних матеріалів

Вибір зварювальних матеріалів здійснюється відповідно до основного металу, з якого виготовлена зварна конструкція та структури металу шва, що вимагається. Вибрані зварювальні матеріали, які то, флюс чи захисні газові суміші, повинні забезпечувати високий технологічний рівень міцності зварних швів, їхню якість та відповідну нормативну форму шва.

Для автоматичного зварювання під флюсом вибираємо флюс марки АН - 15. Вибір обґрунтований тим, що основний матеріал виробу є кремієво - марганцевою, конструкційною сталю, що надходить у гарячо - катаному стані. За технологією найбільш доцільним є використання саме флюса АН - 15.

Для автоматичного зварювання під флюсом вибираємо дріт марки СВ - 08Г2С.

Таблиця 3.1. Хімічний склад дроту СВ - 08Г2С по ГОСТ 2246-70 у відсотках

С	Mu	Si	Cr	Ni	P
До 0,11	До 2,1	0,70 - 0,92	?0,2	До 0,25	?0,03

Для механізованого зварювання у захисних газах використаємо середовище вуглекислого газу, суміш CO2 + O2

Таблиця 3.2. Склад двоокису вуглецю та кисню у відсотках

CO2 CO Водяна пара 99,5 до 0,05 0,184	О2 СО2 водяна пара 99,7 не норм. 0,07

Таким чином, виходячи з габаритних розмірів виробу, його елементів, довжини та розташування швів, розрахунку технологічної собівартості призначаємо:

- автоматичне зварювання під флюсом:

- механізоване зварювання у захисному газі СО2

Автоматичне зварювання призначаємо для з'єднань Т1 та з'єднання ТЗ. Механізоване зварювання у СО2 призначаємо для з'єднання С6.

Для автоматичного зварювання під флюсом вибираємо флюс марки АН - 15.

Таблиця 3.3. Хімічний склад флюсу АН - 15 по ГОСТ 9087-69 у відсотках

AlO 36-40	MgO 0,9	CaO 29-33	Cr2O 6-9	MuO Не більше 2

4. Вибір типів швів та форми підготовки кромок

В конструкції деталей балки передбачено виконання двох таврових та одного стикового швів. Два таврових з'єднань є кутовими швами.

З'єднання №1 - це кутовий шов ТЗ - Д6, що виконується автоматичним зварюванням під флюсом. Тип шва ТЗ по ГОСТ 8713-79. Катет шва 6мм.

З'єднання №2 - це кутовий шов Т1 - Д6, що виконується автоматичним зварюванням під флюсом тип шва Т1 по ГОСТ 8713 - 79. Катет шва 6мм.

З'єднання №3 - це шов С6, що виконується механізованим зварюванням у середовищі вуглекислого газу. Тип шва С7 по ГОСТ 14771 - 76.(таблиця 4.1.)

5. Розрахунок параметрів режиму зварювання.

Розраховуємо режим зварювання з'єднання Т1 - АФ - Д6

1. Розраховуємо площу наплавленого металу по формулі:

FH = 0,5 K+ 1,05К; (5.1)

Де к - катет шва, мм;

FH = 0,5 * 6+ 1,05 * 6 = 18 + 6,3 = 24,3 мм

Розраховуємо глибину проплавлення за формулою:

Hs = (0,7…1,1) * K (5.2)

Hs = (0,7…1,1) * 6 = 4,2…6,6 мм

Приблизно Hs - 5,8мм = Hзв

2. Визначаємо діаметр електродного дроту:

De = (0,29…1,1) Hзв (5.3)

De = (0,29…1,1) * 5,8 = 1,7…6,4мм

Приймаємо діаметр електроду рівний 4,0мм

3. Визначаємо силу зварювального струму по ф-лі;

Iзв = 110de + 10de: (5.4)

Де de - діаметр вибраного електроду;

Iзв = 110 * 4 + 10 * 4= 600 А

4. Визначаємо напругу на дузі: (5.5)

Vg = 22 + 0,02 Iзв;

Де Iзв - розрахована сила зварювального струму;

Vg = 22 + 0,02 * 600 = 34 В

5. Визначимо швидкість подавання зварювального дроту по формулі ;

Vn + g = 1,92 (5.6)

Приймаємо постійний струм, зворотної полярності. Тоді:

Vn * g = 1,92 (5.7)

6. Визначаємо швидкість зварювання за ф-ю:

Vзв = Vn * g (5.8)

Де Ш - коефіцієнт витрати електродного металу. Для зварювання під флюсом Ш = 0,03; [3]

Fe = ; Fe = ,тоді

Vзв = 85,3 , бо 1,21см/сек;

7. Вміст електроду визначається за формулою

Le = (102) * de; (5.9)

Le = (102) * 4 = 32…40мм

Приймаємо Le - 40 мм

Перевірити розрахунки.

А. Оцінка миттєвої швидкості охолодження в при шовній зоні при температурі необмеженої стійкості аустеніту.

Визначаємо схему нагрівання за формулою:

(5.10)

Де - qn - погана енергія зварювання, Дж/см, та визначається за формулою

Qn = (5.11)

Де К = 0,95 - корегуючий коефіцієнт;

з = 0,8 - ефективний коефіцієнт корисної дії підігріву;

г = 5,2 -дж (см* К) - Об'ємна теплоємкість;

То = 293К - початкова tє тіла,

Т = 973 К - tє найбільшої стійкості аустеніту;

q

Схема нагрівання - на пів нескінчене тіло.

Визначаємо швидкість охолодження по формулі:

W=W

Де W = 0,45

л = 0,4 Вт/(см *К) - коефіцієнт теплопровідності.

W = 0,45

Одержане значення швидкості охолодження виходить за межі оптимального інтервалу швидкостей охолодження, який для сталі 09Г2С складає 1,0…15,0 К/с, тому необхідно визначити температуру попереднього підігріву. Для цього необхідно визначити С, що визначається по ф-лі:

С (5.13)

С

С (5.14)

С

Т (5.15)

Температура попереднього підігріву складає 207 Сє

Б. Розрахунок геометричних розмірів шва, відповідно до прийнятих параметрів режиму.

Визначимо коефіцієнт форми провару:

(5.16)

Визначаємо зведену глибину проплавлення:

H (5.17)

H

q

Розраховуємо ширину шва по формулі:

 (5.18)

Визначаємо коефіцієнт розплавлення електродного дроту:

Ј (5.19)

Ј

Коефіцієнт наплавлення визначаємо по формулі:

Ј (5.20)

Ј

Визначаємо площу наплавленого металу:

F (5.21)

F

Визначаємо критичний струм за формулою:

I (5.22)

Де m = 7А/(год * м) - коефіцієнт, що залежить від d

I

I- шов з угнутою поверхнею.

Розраховуємо режим зварювання для з'єднання ТЗ, що зварюється під флюсом, з катетом шва Д6 мм.

1. Розраховуємо площу наплавленого металу за формулою:

F (5.23)

F

В з'єднанні ТЗ двостороннє зварювання тому обчислюємо:

F (5.24)

F

2. Приймаємо глибину проплавлення, що визначається за формулою (5.2):

H

H

Приймаємо H

3. Визначаємо діаметр електродного дроту (5,3):

d

d

Приймаємо d

4. Визначаємо силу зварювального струму (5,4):

I

I

5. Визначаємо напругу на дузі за формулою (5.5):

V

V

6. Приймаємо постійний струм, зворотної полярності, тоді швидкість подавання дроту (5.6):

V

V

7. Визначаємо швидкість зварювання за формулою (5.8)

V

Vабо 0,60 см/сек

8. Виліт електроду визначаємо (5.9):

Приймаємо

Перевірочні розрахунки

А. Оцінка миттєвої швидкості охолодження в при шовній зоні при температурі найменшої стійкості аустеніту.

Визначаємо схему нагрівання (5.10):

1/

1/

q

Схема нагрівання - на пів нескінчене тіло

Визначаємо швидкість охолодження за формулою (5,12):

W = W

W = 0,45

Отримане значення швидкості охолодження виходить за межі оптимального інтервалу швидкості охолодження, що складає для сталі 09Г2С 1.0….15,0 К/с. Тому необхідно застосовувати попередній підігрів до температури 207Сє.

Б. Розрахунок геометричних розмірів шва.

Визначимо коефіцієнт формулами провару:

Визначаємо зведену глибину проплавлення (5,17)

Н

Погона енергія q

Н

Визначаємо ширину шва (5,9):

Визначаємо коефіцієнт наплавлення (5.19)

Ј

Ј

Оскільки Ј,то:

cг/А* год

Площу на плавки визначаємо за формулою (5,21):

F

F

Визначаємо критичний струм (5.22):

Iкр = 350 + m * Vзв

Iкр = 350 + 7 * 21,38 = 499,6 А

IШов з опуклою поверхнею.

Розрахунок режиму зварювання з'єднання С6

1. Розраховуємо площу наплавленого металу (5.23)

F

F

При такій величині наплавленого металу призначається багато прохідне зварювання. Тоді:

F

F

Вибираємо FТоді, кількість проходів за формулою:

h =

Глибина про варення не рахується, оскільки багато прохідне зварювання.

2. Визначимо силу зварювального струму (5.24)

I

J - для кореневого шва приймаємо рівним 65-75А/мм

Приймаємо j; Тоді I:

I

Приймаємо 240

I

Приймаємо I

Jз - для заповнюю чого шва приймаємо 165…175 А/мм

Приймаємо J

3. Визначаємо напругу на дузі за формулою (5,25):

Vg = 14 + 0,05 * Iзв

Vgк = 14 + 0,05 * 240 = 26 B

Vgз = 14 + 0,05 * 550 = 41,5 В

Приймаємо 26 та 42 В

4. Розрахуємо швидкість подавання зварювального дроту за формулою (5.6):

V;

Для кореневого шва:

V

Для заповнюю чого шва:

V

5. Розрахуємо швидкість зварювання (5.26):

V:

Де Fвизначається по формулі:

F

Визначимо густину струму в електродному дроті:

J =

Підрахуємо витрати електродного металу по формулі (5.27):

Визначаємо коефіцієнт наплавлення (5.28):

Враховуємо витрату газу СО(5.29):

, тоді нбуде рівне:

Тоді V

V кореневого шва дорівнює 12,82м/год, або 0,35м/с.

Тоді розрахункова формула для Vзвз буде:

V

Для заповнюю чого шва:

:

Витрати газу ( коефіцієнт) СО2 + О2з :

Розрахуємо коефіцієнт наплавлення заповнюю чого шва по формулі:

Ј

Тоді Vзвз =

6. Визначаємо витрати захисного газу (5.29):

7. Визначимо виліт електроду (5.9):

Перевірочні розрахунки

Розрахуємо площу наплавленого металу для кореневого шва по формулі (5.21)

F

F

Для площі наплавленого металу заповнюю чого шва:

F

F

F

Перевірка заповнення розширення ведеться по формулі (5.30):

F

F

Зведені розрахункові дані параметрів режимів зварювання:

1. З'єднання Т1:

Сила струму Iзв = 600А

Напруга на дузі Vg = 34B

Швидкість зварювання = 45,3м/год

Швидкість подавання дроту = 85,3м/год

2. З'єднання ТЗ

Сила струму Iзв = 600А

Напруга на дузі Vg = 34 B

Швидкість зварювання Vзв = 21,38м/г.

Швидкість подавання дроту Vn.g = 85,3 м/год

3. З'єднання С6

Сила струму I

Напруга на дузі V

Швидкість зварювання V

Швидкість подавання дроту V

6. Вибір зварювального устаткування

Вибране устаткування повинно відповідати технології виготовлення зварної конструкції. Вибір зварювального устаткування відбувається у відповідності з номінальним зварювальним струмом, та іншими параметрами режиму зварювання та техніко - економічними характеристиками устаткування.

При виборі джерел живлення слід віддавати перевагу спеціалізованим типам. Їх вибір відбувається в основному за зовнішніми характеристиками.

Для автоматичного зварювання під шаром флюсу слід використовувати випрямлячі з спадною, трансформатори з полого спадною і жорсткою зовнішніми характеристиками. А для механізованого зварювання у суміші захисних газів випрямлячі з жорсткою або зростаючою характеристикою.

Устаткування для зварювання під шаром флюсу складається з зварювального апарату та джерела живлення.

Зварювальний апарат повинен відповідати параметрами виконання шва типу Т1 - НФ - Д6.

Параметри режиму зварювання:

I

V

V

V

d

Цим параметром відповідає зварювальний автомат м-пу А - 1406.

Технічні характеристики автомату для зварювання під флюсом наведені у наступній таблиці.

Таблиця 6.1. Технічні характеристики автомату А - 1406

Напруга живлячої мережі, В Номінальний зварювальний струм, А, при ПВ - 100% Діаметр зварювального дроту, мм Границі регулювання швидкості подавання зварювального дроту, м/год Границі регулювання швидкості зварювання, м/год Габаритні розміри, мм Маса, кг Ємкість бункеру для флюсу, дм	380 1000 1,2…5,0 17…553 10(20)…205 1010х890х1725 185 6…8

Джерело живлення автомату випрямляч ВДУ - 1001

Технічні характеристики ВДУ - 1001

Напруга живлячої мережі, В 3х380

Номінальний зварювальний струм, А,

При ПВ - 100% 1000

Габарити, мм 1160х690х1025

Вага, кг 500

Зварювання устаткування для механізованого зварювання в суміші газу CO2 повина відповідати наступним вимогам параметру режиму зварювання шва типу С6.

Параметри режиму зварювання:

Vg = 42 B;

Vзв = 12,82м/год;

V

d

Зварювальне устаткування для зварювання у суміші СО2 повинне мати зварювальний напівавтомат та джерело живлення. У якості напівавтомати обираємо устаткування типу ПДГО - 601, що має наступні технічні характеристики:

Таблиця 6.2. Технічні характеристики напівавтомату ПДГО - 601

Напруга живлячої мережі, В Номінальний струм, при ПВ - 100%, А Dел - суцільна - порошкова Швидкість подавання зварювального дроту, м/год Регулювання часу - попереднього продування газу, сек - після зварювання, сек Затримка Кількість роликів Маса, кг Габаритні розміри, мм	380В 600А 1,2…2,0мм 1,2…3,2мм 60…820 0,2…10 0,2…10 0,1…0,2 6 18 640х240х420

Джерело живлення для механізованого зварювання:

Випрямляч марки ВДУ - 1001. Технічні характеристики якого були наведені раніше.

7. Розрахунок технологічної собівартості

Технологічна собівартість зварюваних швів розраховується по формулі:

С = Bд + Bф(г) + Be.e. + Bз.у. (7.1)

Де: Bд - витрати на електродний дріт, грн;

Вф(г) - витрати на флюс чи захисний газ,грн;

Ве.е - витрати на електроенергію, грн.;

Вз.у. - витрати на зварювальне устаткування;

Витрати на електродний дріт обчислюється за формулою:

Вд = Нв.д. * Цд. (7.2)

Де Нв.д. - норма витрати електродного дроту, кг;

Цд. - ціна дроту, грн./кг;

Витрата на зварювальний флюс визначають:

Вф = Нв.ф. * Цф ; (7.3)

Де Нв.ф. - норма витрати флюсу;

Цф - ціна флюсу, грн./кг;

Витрата на захисний газ;

Вт = Н.в.г. * Цг (7.4)

Де, Нв.г. - норма витрати газу, грн./п;

Цг - ціна газу, грн./п;

Витрати на електроенергію;

Be.e. = Не.е.в. * Це.е. (7.5)

Де Не.е.в - норма витрати електроенергії, кВт * год;

Це.е - ціна електроенергії, грн./кВт * год;

Витрати на зварювальне устаткування:

Вз.у. = (7.6)

Де: Цз.у. - ціна зварювального устаткування, в грн.;

На - норма амортизації;

Тзаг - захисний час проведення зварювальних операцій;

Норма витрати зварювального дроту при зварювані під флюсом:

Нвиз. Ф = (7.7)

Де Ні - норматив витрати зварювального дроту, кг/м;

Li - довжина і-го зварювального шва,м;

К1 - поправко вий коефіцієнт, що враховує технологічні відходи та втрати дроту, пов'язані з виведенням ( при необхідності) початку та кінця шва, на технологічні планки, вибором режиму перед зварюванням, залишки дроту в шлангах, касетах.

Норма витрати зв. Дроту при зварювані у вуглекислому газі:

Нвир = ; (7.8)

Де Ні - норматив витрати зварювального дроту для і-го шва,м :

Li - довжина і-го зварного шва,м:

Кі - поправко вий коефіцієнт, що враховує просторові положення і-го шва

Кі1 - поправко вий коефіцієнт, що враховує технологічні відходи та втрати, пов'язані із заварюванням кратера, виведеним початку та кінця шва на технологічні планки, залишки дроту і т.п. (К1 = 1,05…1,06)

К2і - поправко вий коефіцієнт , що враховує втрати дроту на при хватки, якщо зв. Ведеться у СО2;

Норма витрати флюсу:

Нф = (7.9)

Де Ні - норматив витрати флюсу для і-го шва, кг/м;

Li - довжина і-го зварного шва, м.

Норма витрати захисного газу;

Нвитр.г = (7.10)

Де Нзв.г.j - питома витрата захисного газу на j-й

Зварний шов, л/хв:

То.j - основний час j-го проходу, хв;

Lj - довжина j-го зварного шва, м;

Tn.з.j - тривалість підготовки - заключних операцій, хв;

Норма витрати електроенергії:

Не.е = (7.11)

Де Не.е.мі - норматив витрат електроенергії для і-го зварного шва, кВт год/м;

Загальний час проведення зварювальних матеріалів

Iзаг = tзв + tx.x (7.12)

Де tз.е. - час зварювання зварного шва, год:

Tзв. = (7.13)

Tx.x = tзв.( (7.14)

Де ПВ - тривалість ввімкнення джерела живлення,%;

Норматив витрати зварювального дроту при зварювані під флюсом:

Н = Мім * Кв (7.15)

Де Нім - маса наплавленого металу на метр зварювального шва, кг;

Кв - поправко вий коефіцієнт, що враховує технологічні втрати на відходи зварювальних матеріалів,

Норматив витрати зварювального дроту у СО2:

Н = Мім * Кв

Норматив витрат флюсу:

Tзв =

Норматив витрати електроенергії:

Нел.ен = Е.о.м. + Ех.м. + Ед.м. (7.16)

Де Ео.м. - витрата електроенергії в основний час зварювання, кВт * год/м;

Ех.м. - зведені витрати електроенергії в період холостого ходу, кВт * год/м;

Ед.м - витрата електроенергії двигуном, кВт * год/м;

Маса наплавленого металу:

Mім = F * (7.17)

Де F - площа наплавленого металу, см;

- густина, г/см;

L - довжина шва, що дорівнює 100 см;

Витрата електроенергії в основний час зварювання;

Eo.м (7.18)

Де Iзв - сила зв. Струму;

Vg - напруга на дузі;

To.м - основний час зварювання 1м зварного шва, год/м;

Зведені витрати електроенергії:

(7.19)

Де jx - споживання електроенергії джерелом живлення в режимі холостого ходу;

Кх - коефіцієнт, що враховує х.х. по відношенню до основного часу зварювання;

Витрати електроенергії двигуном:

зварювання шов кромка з'єднання

Е (7.20)

Де Pi - встановлена потужність і-го електродвигуна, кВт;

Крi - коефіцієнт використання і-го двигуна по потужності:

Tpi - тривалість роботи і-го двигуна, год/м;

К (7.21)

Де Косн - коефіцієнт, який враховує час горіння дуги у загальному часі зварювання.

Розрахуємо технологічну собівартість автоматичного зварювання під флюсом, для з'єднання Т1 з катетом шва 6 мм.

За попередніми розрахунками площа поперечного перерізу наплавленого металу шва 6 мм.

За попередніми розрахунками площа поперечного перерізу наплавленого металу шва зn складає 24,3 мм. 0,243 см.

Визначимо по формулі, що визначена як (7.15), норматив витрати зварювального дроту:

Коефіцієнт витрат зварювального дроту за [11] складає Кв - 103

Згідно з формулою (7.15) визначаємо норматив витрат зварювального дроту:

Н = 0,190

Поправковий коефіцієнт згідно з [11] складає , та довжина шва L, тоді норму витрат зварювального дроту підраховуємо по формулі (7.7):

Ціну на зварювальний дріт приймаємо рівнею 10грн, Ц, тому витрати на електродний дріт визначаємо за формулою (7.2):

Вд = 10 * 0,68 = 6,8грн

Коефіцієнт витрат флюсу згідно з [11] складає 1,2, Кв - 1,2. За формулою (7.15) визначимо норматив втриати флюсу:

Ціна флюсу складає 3 грн, тому витрати на флюс визначаємо за формулою (7.3)

За попередніми розрахунками швидкість зварювання складає V

Основний час зварювання на 1 метр шва розраховується за формулою (7.13)

Т

За попередніми розрахунками сила зварювального струму складає напруга на дузі складає Коефіцієнт корисної дії джерела живлення

з = 0,87 [II]. Згідно з формулою (7.18) визначимо витрати електроенергії в основний час зварювання:

кВт * год/м

Коефіцієнт, що враховує час горіння дуги складає КЗа формулою (7.4) підрахуємо час холостого ходу джерела живлення:

Споживання електроенергії джерелом у режимі холостого ходу Рх = 0,4 кВт [II].

За формулою (7.19) підраховуємо зведені витрати електроенергії:

Ех.м = 0,4 * 0,023 * 1,5 = 0,0138 кВт * год/м

Потужність двигуна д = 0,3 кДт. Тоді коефіцієнт витрат електроенергії двигуном по потужності складає Кр - 0,7 [11]. Тоді за формулою (7.20) вирахуємо:

Ед.м = 0,3 * 0,7 * 0,023 = 0,0048 кВт * год/м

Норматив витрати електроенергії розраховується по формулі (7,16):

Нел.ен = 0,54 + 0,0318 + 0,0048 = 0,56 кВт * год/м

За формулою (7.11) підраховуємо норматив витрати електроенергії, норма якої складає:

Не.е. вит = 0,56 * 3,44 = 1,92 кВт * год

Ціна на електроенергію для промислового користування складає Це.е = 0,47грн/(кВт * год).

Цз.у. = Цз.а + Цдж.ж

Де Цз.а - ціна зварювального автомату, грн.;

Цдж.ж. - ціна джерела живлення,грн.;

Приймаємо Цз.у = 40 000грн

За ф-ю (7.13) визначаємо час зварювання зварного шва:

Згідно формули (7.14) час роботи устаткування в режимі холостого ходу:

За формулою (7.12) вираховуємо загальний час проведення зварювальних операцій:

Тзаг = 0,08 + 0 = 0,08 год

Норма амортизацій складає На = 0,15, тоді коефіцієнт витрати флюсу: Кв = 1,2[II]/

За формулою (7.15) підраховуємо норматив витрати флюсу:

Нвитр.ф. = 0,381 * 1,2 = 0,45кг

Ціна флюсу 3грн

Витрати на флюс рахується за формулою (7.3)

Вф = 0,45 * 3 = 1,4грн

За попередніми розрахунками швидкість зварювання з'єднання ТЗ складає Vзв = 21,38м/год.

Основний час зварювання одного метра шва обчислюється по формулі (7.13):

За підрахунками сила зварювального струму при зварюванні ТЗ складає Iзв = 600А, напруга на дузі - Vg = 34B, коефіцієнт корисної дії джерела живлення складає з = 0,87[II].

Згідно з формулою (7.18) підрахуємо витрати електроенергії в основний час зварювання:

Коефіцієнт, що враховує час холостого ходу джерела живлення Кх = 1,5

Споживання електроенергії джерелом живлення в режимі холостого ходу:

Ех.м = 0,4 * 0,047 * 1,5 = 0,028 кВт * |год/м|

Потужність електродвигуна Р - 0,3 кВт [II]

Коефіцієнт використання двигуна по потужності Кр = 0,6 [II]

Згідно з формули (7.20) підрахуємо витрати електроенергії двигуном:

Ед.м. = 0,3 * 0,6 * 0,047 = 0,008 кВт * год/м

Норматив витрати електроенергії рахується за формулою (7.16), та на зварювальне устаткування визначаємо по формулі (7,6):

Вз.у =

Технологічну собівартість зварювання шва вираховуємо за формулою (7,11):

С = 6,8 + 0,69 + 0,90 + 0,26 = 8,6грн

Визначаємо технологічну собівартість автоматичного зварювання під шаром флюсу з'єднання типу ТЗ - Д6мм.

За попередніми розрахунками площа поперечного перерізу наплавленого металу складає FН =

Густина металу складає тому за формулою (7.17) визначаємо масу наплавленого металу:

М1м = 0,486 * 7,85 * 100 * 10

Коефіцієнт витрати дроту складає Кв - 1,03[II]

По формулі (7.15) визначаємо норматив витрати зварювального дроту:

Н = 0,381 * 1,03 = 0,39кг/м

Корегуючий коефіцієнт складає К1 = 1,04 [II]

Довжина шва Lш = 0,40м

Норму витрати зварювального дроту розраховуємо по формулі (7.7):

Нвип.д. = 1,04 * 0,40 * 0,381 = 0,16кг

Ціна електродного дроту складає Ц.д = 10грн/кг

Витрати на електродний дріт вираховується за формулою (7.2):

Вд = 0,16 * 10 = 1,6грн

Коефіцієнт витрати флюсу: Кв = 1,2 [11]

Нел.м = 1,10 + 0,028 + 0,008 = 1,13кВт * год/м

За формулою (7.11) визначаємо норму витрати електроенергії:

Не.е.в = 1,13 * 0,40 = 0,452 кВт * год

Витрати на електроенергії по формулі:

Ве.е. = 0,452 * 0,47 = 0,21грн

Ціна зварювального устаткування Цз.у. = 40 000грн

За формулою (7.13) визначаємо час зварювання шва:

Режим роботи джерела ПВ = 100%

Згідно з формулою (7.14) час роботи устаткування в режимі холостого ходу:

;

За формулою (7.12) загальний час проведення зварювальних операцій:

Тзаг = 0,018 + 0 = 0,018год

Витрати на зварювальне устаткування визначаємо по формулі (7,1):

С = 1,6 + 1,4 + 0,21 + 0,06 = 3,26грн

Визначаємо технологічну собівартість механізованого зварювання у суміші вуглекислого газу шва типу С6.

За попередніми розрахунками площа поперечного перерізу наплавленого металу шва складає FH = 230,96 мм

За формулою (7.17) визначаємо масу наплавленого металу:

Коефіцієнт витрати дроту Кв = 1,16 [II]

По формулі (7.15) визначаємо норматив витрати зварювального дроту:

Н = 1,81 * 1,16 = 2,19 кг/м

Довжина шва складає Lш 250см = 0,25м

Поправочні коефіцієнти К = 1,0, Кі1 = 1,05, Кі2 = 1,15 [11]

Норму витрати зварювального дроту підраховується за формулою:

Нв.зв.д = 2,19 * 0,25 * 1,0 * 1,05 * 1,15 = 0,63кг

Ціна електродного дроту Цд = 10грн

Витрати на електродний дріт розраховується за формулою (7.2)

Вд = 0,63 * 10 = 6,3грн

Питома витрата суміші захисного газу: Нзв.г = 20 л/хв.[II]

За попередніми розрахунками швидкість зварювання складає: Vзвк =12,81м/год; Vзвз = 10,18м/год;

Основний час зварювання одного метра шва визначається за формулою:

[7.23]

Т

Тривалість підготовчо - заключних операцій складає 0,5хв

Норма витрати захисного газу розраховують за формулою:

Нвитр = 20[22,7 * 0,25 + 0,5] = 123,4л

Ціна суміші захисного газу СО2 + О2 складає 0,105грн/л

Витрата на захисний газ (7.4):

Вг = 123,4 * 0,105 = 13,6грн

Витрати електроенергії в основний час зварювання розраховується за формулою:



= 2,8 + 30,9 = 33,8 кВт * год/м

Коефіцієнт, що враховує час холостого ходу джерела живлення Кх = 1,5

Споживання електроенергії джерелом живлення в режимі холостого ходу Рх - 0,25 кВт

За формулою (7.19) розраховуємо:

Ех.м = 0,25 * 0,38 * 1,5 = 0,14 кВт * год/м

Норматив витрати електроенергії за формулою (7.16):

Нел.м = 33,8 + 0,14 + 0,06 = 34 кВт * год/м

За формулою (7.11) вираховуємо норму витрати електроенергії:

Не.е.вих = 34 * 0,25 = 8,5 кВт * год

Згідно з формулою (7.20) визначаємо витрати електроенергії двигуном:

Ед.м = 0,3 * 0,6 * 0,38 = 0,06 кВт * год/м

Ціна на електроенергію складає 0,47грн/(кВт * год)

Витрати на електроенергію розраховують по формулі (7.9):

Ве.е. = 8,5 * 0,47 = 3,4грн

Ціна зварювального устаткування Тз.у. = 20 000грн

Норма амортизації На = 0,15

Визначаємо час зварювання одного шва:

(7.25)

t

За формулою (7.14)

Tx.x. = 0,095(

За формулою (7.12):

Тзаг = 0,095 + 0 = 0,095хв

Витрати на зварювальне устаткування визначається за формулою (7,6):

В

Технологічна собівартість виготовлення виробу: (7.26)

С

С = 21 * 8,6 + 8 * 3,26 + 23,5 = 83,98грн

8. Технологічна схема складання та зварювання

Технологічна схема складання та зварювання може виконуватись на два варіанта. У першому випадку зварну конструкцію можна розчленувати на декілька під вузлів. У цьому випадку спочатку показується послідовність складання та зварювання окремих вузлів. Потім визначається послідовність кінцевого складання та зварювання всього виробу.

У другому випадку зварну конструкцію не можна розчленувати на окремі вузли. При цьому технологічний процес складання та зварювання виконується методом нарощування, тобто поступовим установленням усіх елементів конструкції на базову деталь.

Однак, незалежно від варіанту, слід спочатку визначитись з базовим елементом конструкції та базовими розмірами, що мають забезпечувати необхідні геометричні розміри виробу та точність виготовлення.

Враховуючи факт одиничною виготовлення деталі балка та відсутність конкретних вказівок на її подальше технологічне призначення, обираємо другий спосіб технологічного складання, методом нарощування.

Визначимо базову деталь. За базову, приймаємо нижню полку (горизонтальну). За базові розміри приймаємо розміри палки.

Визначимо послідовність технологічної схеми складання та зварювання:

1. На базову деталь встановлюється вертикальна полка (центральна полка) та виконуються при хватки, згідно з ГОСТ 8713-79. Довжина при хваток 50мм, крок при хваток 500мм. Після виконання при хваток, виконують зварювання. Для уникнення значних залишкових деформацій зварювання ведуть від центру до країв. Згідно з попередніми розрахунками, режим зварювання з'єднання має відповідати наступним вимогам:

Iзв, А	Vg, B	Vn.g.м/год	Vзв., м/год	Јел., мм	?ел, мм	Витрати флюс/(СО2)
600	34	85,3	43,9	4,0	40	0,23кг/м

Після виконання зварювання з'єднання, деталь за допомогою механічних засобів повинна змінити своє положення, таким чином, щоб було виконано зварювання з іншого боку базової деталі. У якості механічних засобів слід приймати механічні кантувачі, та поворотні стенди.

Для уникнення деформацій, викривлень та різного роду напружень тривалість кантування, зварювання та час переходу до виконання наступних при хваток та швів, повинен бути як найменшим.

Разом з тим слід враховувати коефіцієнти лінійного розширень та можливої дії різних моментів та іх сил.

2. На кантова ній деталі виконати при хватики, провар котрих складає 50мм, а крок між ними 500мм. Після виконання при хваток, виконати зварювання по ГОСТу.

Виконати з'єднання Т1Д6 по ГОСТ 8713-79 під флюсом.

Режим зварювання:

Iзв,А	Vg, B	Vn.g. м/год	Vзв., м/год	Dел.,мм	Lел.,мм	Qф., кг/м
600	34	85,3	43,9	4,0	40	0,23

В результаті виконання зварювання, на нижню, базову, полку з вертикальним ребром було встановлено верхню горизонтальну полку.

3. На двотавровій балці, що була виготовлена виконують при хватки з теми ж параметрами. Після виконують зварювання. Після повного комплексу, утворюються 4 зварних шва двотаврової балки, по два на кожну. ( два на верхній частині і нижній).

4. До двотаврової балки додаються по два ребра жорсткості з кожної сторони балки. Виконують при хватки проваром 20мм та кроком 180мм. Зварювання виконується по ГОСТ 8713-79 під флюсом Тм зварного з'єднання ТЗ, катет рівний 6 мм. Згідно з раніше розрахованими даними, режим зварювання повинен мати:

Fзв, А	Vg, B	Vn.g., м/год	Vзв,м/год	Dел., мм	L1ел.,мм	Витрата флюса
600	34	85,3	21,38	4,0	40	0,45кг

5. Виконати стикове з'єднання С6. Зварювання виконується по ГОСТ 14771-76. З'єднання з одностороннім розділом крамки. Режим зварювання:

Шов	Iзв,А	Vg,B	Vn.g.,м/год	Vзв.,м/год	Dел., мм	Lел.,мм	QCO2+O2
Кореневий	240	26	135,7	12,82	2,0	20	1,5/л/хв.
Заповнюючий	550	42	369	10,18	2,0	20	1,60л/хв

Для зварювання деталі використовуваються:

- Автомат - А - 1406;

- Напівавтомат - ПДГО - 601;

- Джерело живлення - ВДУ - 1001;

9. Рекомендації до забезпечення працездатності зварних з'єднань

Якість виготовленої зварної конструкції, що описана в цій роботі, напряму залежить від якості виконаних, в ході збирально - зварювальних робіт, швів. Крім того, якість виготовлених з'єднань залежать від того, в яких умовах буде працювати деталь в майбутньому та від того, чи відповідає конструкція вимогам експлуатації.

Для забезпечення необхідної технологічної працездатності виготовлених зварних з'єднань необхідний контроль якості. Головним завданням проведення контролю це встановлення норми показників, таких як якість, міцність, відповідність матеріалу виробу нормативам, розміром, т.п. Серед найважливіших завдань контролю якості є визначення та попередження дефектів зварних швів.

Серед можливих дефектів зварюваних швів найбільш поширені це пори, неметалеві включення, не провари та пропали, тріщини.

Для якісного формування шва, для забезпечення завданої технології, чи уникнення появи вище перерахованих дефектів шва необхідно дотримуватись відповідності зварюваних мета ріалів, дотримуватись встановленим нормам підготовчих операції : очищення зварювального дроту від бруду, о кислих плівок та ін., осушення захисного газу та флюсу. Кромки деталей мають бути очищені від забруднень. Задор між кромками має відповідати усім встановленим нормативним вимогам.

Під час виконання зварювання, для уникнення дефектів слід дотримуватись розрахованих режимів зварювання.

Висновки

Конструкція зварюваної деталі передбачає необхідність використання автоматичного зварювання. Це позитивно впливає на якість, дозволяє підвищити якість виконання швів їхні експлуатаційні якості та безпосередньо впливає на продуктивність зварювання.

У випадку підвищених вимог до експлуатаційних якостей майбутньої деталі, використання автоматичного зварювання є найбільш доцільним та економічно обґрунтованим.

Використання різних способів зварювання обумовлено необхідністю дотримування певної технологічності; використання вибраних способів обумовлено габаритними розмірами деталі, товщина ми поєднуваних частин, необхідністю виготовлення якісного виробу.

При виготовлені зварної конструкції було задіяне два види зварювання: автоматичне зварювання під шаром флюсу та зварювання механізоване у суміші захисних газів СО2 + О2. При виконанні підготовчих операцій, для стикового з'єднання необхідно виконати одностороннє розширення кромок.

Зварюване устаткування, що було підібране для виконання зварювання, було вибране за своїми технологічними характеристиками підходить до розрахованих параметрів режиму зварювання.

Технологічна собівартість виконання виробу за попередніми розрахунками складає 83,98грн.

Перелік посилань

1. Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин, А.В. Волошикова, С.А. Вягущ и др.; под общий редакцией В.Г. Сорошина. М. : Машиностроение 1989 - 604с.

2. Лебедев Б.Д. Перемытько В.В. Расчетные методы в сварке плавлением. - Днепродзержинск: ДГТУ, 1998 - 360с.

3. Зварювання плавленням. Методичні вказівки до виконання курсової роботи студентами спеціальності 7.092501 - технологія та устаткування зварювання. Видавництво 2-е. / В.В. Перемітько - Дніпродзержинськ, ДДТУ, 2000 - 48с.

4. Сварочные материалы для дуговой сварки. В 2х т. Т1. Защитные газы и сварочные флюсы /5.Н. колищий, С. А. Курганов. - М. : машиностроение 1989 - 544с.

5. ГОСТ 14771 - 76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сборные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

6. ГОСТ 8713 - 79 Дуговая сварка под флюсом. Соединения сборные. Основные типы, конструктивные элементы, размеры.

7. Лебедев Б.Д. расчетные методы в теории сварочных процессов - Днепродзержинск: ДДТУ, 1994 - 200с.

8. А.Ц. Прох. Справочник по свар очному оборудованию. 2-е гуд. - К.: Техника, 1982 - 207с.

9. Апаратура для механизированой сварки дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки / Патон В.Е., Бельфар. М.Г. - Киев 1978 - 200с.

Размещено на Allbest.ru