Технологический процесс сборки-сварки изделия "шпангоут"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проектирование технологического маршрута сборки-сварки изделия

В технологической документации представляется полная однозначно трактуемая информация о последовательности выполнения операций и переходов, параметрах и режимах технологического процесса, используемом оборудовании и оснастке.

В курсовой работе разработан технологический процесс сборки-сварки изделия «Шпангоут»

Весь технологический процесс сборки-сварки изделия «Шпангоут» можно разделить на несколько этапов:

Контрольные операции:

· Проверка заготовки карте поставок

· Визуальный контроль сварных швов

Слесарные операции:

· Подготовка под сварку кромок шпангоута и сопрягаемых плоскостей

· Зачистка сварных швов с основным металлом

Сборочная операция:

· Установка и прижатие прижимами сегментов шпангоута

Сборочно-подготовительная

· Проверка правильности подключения оборудования

· Включение сварочного аппарата

· Установка сварочной проволоки

· Проверка износа контактного наконечника горелки

· Проверка работы электрической и механической частей сварочного оборудования

Дуговая сварка:

· Установление сегментов в сборочном приспособлении

· Сборка и прихват сегментов

· Сварка сегментов шпангоута

· Снятие сегментов шпангоута со сборочного приспособления

сварка кромка сталь

2. Характеристика свариваемости материала изделия

Материалом для изготовления данного шпангоута была принята сталь 10ХСНД.

Использование в промышленности: Элементы сварочных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 С

Таблица 1. Химический состав в % стали 10ХСНД:

Способы варки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС 10ХСНД относится к разряду хорошо свариваемых. Однако наличие в них легирующих элементов обусловливает возможность появления закалочных структур в зоне термического влияния, что при неблагоприятном сочетании других факторов может вызвать уменьшение стойкости ее против холодных трещин. Легирующие элементы могут снизить также сопротивляемость швов горячим трещинам, усугубить или, напротив, ослабить последствия перегрева и склонность к хрупкому разрушению металла в зоне термического влияния и шве. Особые затруднения возникают при сварке термически улучшенных сталей, которые разупрочняются в различных участках зоны термического влияния.

Наибольшие трудности при сварке сталей этого класса связаны с получением требуемой ударной вязкости металла шва и зоны термического влияния вблизи границы сплавления. Низкая стойкость против хрупкого разрушения низколегированных сталей, подвергнутых перегреву при электрошлаковой сварке, может явиться следствием значительного укрупнения аустенитного зерна и внутризеренной структуры.

Стали содержащие большее количество углерода, к которым относится сталь 10ХСНД имеют склонность к образованию закалочных структур и перегреву в зоне термического влияния. Поэтому для сварки этой стали следует подбирать оптимальный режим, не допуская перегрева и закалочных структур. Сварку ведут электродами диаметром 4-5 мм в несколько слоев. А при толщине стали более 15 мм применяют способ сварки «каскадом» или «блоками», пи этом не слишком разогревают металл, чтобы не перегреть зону влияния.

Для стали 10ХСНД применяют электроды Э50А или Э55, которые перед сваркой прокаливают.

3. Разработка технологических операций сварки

3.1 Подготовка свариваемых кромок и сборка под сварку

Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной очистке их от ржавчины, окалины, грязи, масла и других инородных включений. Очищают кромки стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробеметным способами, абразивными кругами, пламенем сварочной горелки, травлением в растворах кислот и щелочей.

Подготовленные элементы «Шпангоута» устанавливают в приспособление, собирают под сварку, и зажимают при помощи прижимов. При сборке важно выдержать необходимые зазоры и совмещение кромок. Точность сборки проверяют шаблонами, измерительными линейками и различного рода щупами

3.2 Назначение и расчет режимов сварки

Расчет сварочного тока I, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле:

(1)

где а - плотность тока в электродной проволоке, А/мм² (при сварке в СО₂ а = 100 ч 130 А/мм²). Выбираем а = 100 А/мм²;

d_Э - диаметр электродной проволоки, мм. При толщине листа S = 4 мм, d_Э = 2,5 мм.

При сварочном токе 490,625А напряжение дуги составит 34 В, а расход СО₂ равен 15 л/мин [4, табл. 6.1].

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, рассчитывается по формуле:

(2)

где б_p - коэффициент расплавления проволоки, г/А· ч;

с - плотность металла электродной проволоки, г/см³ (для стали с = 7,8 г/см³).

Значение б_p рассчитывается по формуле:

(3)

Скорость сварки, м/ч, рассчитывается по формуле:

(4)

где б_н - коэффициент наплавки, г/А ч;

б_н = б_p·(1- Ш), (5)

где Ш - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО₂ Ш = 0,02 - 0.03 [4]. Принимаем Ш = 0,02;

F_св - площадь поперечного сечения одного валика, 0,08 см².

Рисунок 1 - Сварочный шов

б_н = 18,7·(1 - 0,02) = 18 г/А ч

3.3 Расчет количества расходных материалов

Марка присадочной проволоки - Св 08ХНМ

Масса наплавленного металла, г, сварки рассчитывается по следующей формуле:

G_н = F_св · l · с, (6)

где l - длина шва, см. l = 500 см.

G_н = 0,08 · 500 · 7,8 = 312 г

Расход электродной проволоки, г, рассчитывается по формуле:

G_пр = G_н ·(1+ Ш), (7)

G_пр = 312 ·(1+ 0,15) = 358,8 г.

3.4 Расчет норм времени

Время горения дуги, ч, определяется по формуле:

(8)

Полное время сварки, ч, определяется по формуле:

(9)

где k_П - коэффициент использования сварочного поста, ( k_П = 0,6 ч 0,7) [4]. Принимаем k_П = 0,7.

4. Выбор и описание сварочного оборудования

Автомат для дуговой сварки КА 001

Рисунок 1- Автомат для дуговой сварки КА 001

Автомат тракторного типа, предназначен для электродуговой сварки или наплавки под слоем флюса низкоуглеродистых и легированных сталей плавящимся электродом на постоянном токе с независимыми от параметров дуги скоростями сварки и подачи электродной проволоки, плавным изменением сварочного напряжения. Обеспечивает сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, угловых и нахлесточных швов.

Таблица 1 Технические характеристики КА-001

5. Проектирование сборочно-сварочного приспособления

5.1 Выбор оборудования для автоматизации и механизации сварки

Для улучшения качества сварки и повышения производительности труда при сварке изделия «шпангоут» применяют универсальный манипулятор для сварочных работ УСМ-500 (рис. 5).

Рисунок 5 - Манипулятор для сварочных работ УСМ-500

Манипулятор состоит из следующих узлов: станины 7, стола с консолью 3, электропривода поворота стола, планшайбы и консоли 2, планшайбы 4, опорной рамы 5, шкафа управления и электроаппаратуры 6.

Стол манипулятора оснащен планшайбой диаметром 1000 мм, имеющей восемь пазов и концентрические окружности для центрирования круглых изделий; пазы предназначены для крепления свариваемого изделия с помощью болтов. Грузоподъемность - до 500 кг.

Механизм привода поворота планшайбы и поворота стола приводятся в действие от одного общего реверсивного двигателя. Скорость поворота планшайбы и стола при сварке выбирается по номограмме в зависимости от диаметра изделия в месте наложения шва и регулируется потенциометром. Для дистанционного управления приводом манипулятора с рабочего места сварщика предусмотрен кнопочный пульт. Для подъема и опускания стола применен механизм подъема с домкратным винтом, размещенный в корпусе опорной рамы. Наклон стола осуществляется приводом, состоящим из электродвигателя, червячного редуктора, цилиндрических колес с двух зубчатых секторов, укрепленных на корпусе стола. Применение манипулятора дает возможность сократить длительность процесса сварки изделия «Шпангоут» за счет сокращения вспомогательных операций, повысить производительность труда.

5.2 Разработка конструкции сборочно-сварочного приспособления для сборки изделия под сварку с расчетом зажимных устройств

Сборка под сварку и сварка элементов свариваемого узла осуществляется на переносном приспособлении. Такие приспособления удобно устанавливать на поворотных сварочных столах.

Сборочное приспособление является силовым, так как процесс сборки сопровождается значительными усилиями, вызываемыми поджимом кромок деталей собираемых узлов.

Заготовки устанавливаются на кольцевом упоре и прижимаются винтовыми прижимами.

Усилие зажима P элемента свариваемого узла массой Q находится из условия, что сила прижатия P обеспечивает плотное прижатие элементов свариваемого узла к опорным поверхностям приспособления. В этом случае усилие:

P = kQмE/n (10)

где k - коэффициент запаса, k = 2;

Q - масса элементов свариваемого узла, Q = 4000 гр.;

м - коэффициент трения скольжения стали по стали: м = 0,2;

E - модуль упругости, E = 2,1 МПа (для стали 10ХСНД);

n - число прижимов на один элемент свариваемого узла, n = 2 шт.

P = 2·4000·0,2·2,1/2 = 1680 H

По заданному усилию P рассчитывают винт.

Сила на рукоятке W будет:

W = P·d/10·l (11)

где d - диаметр винта;

l - длина рукоятки, l = 80 мм.

Для винта диаметром d = 20 мм:

W = 1680·20/10·80 = 42 Н

Для винта диаметром d = 36 мм:

W = 1680·36/10·80 = 75,6 Н

Минимальное усилие, прикладываемое на рукоятку ключа, составляет 75,6 Н.

Размещено на Allbest.ru