Способы сварки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Изготовление конструкций различного назначения с помощью сварки получает все большее распространение во всех промышленно развитых странах. Экономичность изготовления сварных конструкций является основополагающим фактором, обеспечивающим их приоритетное применение по сравнению с литыми, коваными и штампованными конструкциями. сварка оснастка качество сборка

Так, например, за последние 50 лет доля сварных заготовок при изготовлении металлоконструкций для металлообрабатывающего производства в России возросла с 25 до 50%, при этом объем выпуска сварных металлоконструкций для машиностроения за тот же период возрос с 3 до 25 млн.т.

Машиностроение является отраслью с высокоразвитым сварочным производством. Технологический процесс изготовления сварных конструкций включает в себя последовательное выполнение заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, отделочных и других операций. Преобладающими способами сварки являются электродуговая и электрошлаковая.

В условиях широкого применения компьютерных средств проектирования и моделирования технологических процессов роль конструктора и технолога существенно возрастает. Вопросы проектирования и изготовления должны не противопоставляться друг другу, а решаться во взаимной связи. При разработке технологических процессов изготовления сварных конструкций следует стремиться к максимальной замене ручного труда путем комплексной механизации и автоматизации, как отдельных операций, так и процесса в целом.

Технология выполнения сборочно-сварочных операций включает в себя десятки самостоятельных операций: установку и базирование заготовок, сбоку, сварку, кантовку, транспортировку, зачистку швов и зоны сварки, правку, контроль, маркировку, окраску и т.п.

Разработка технологии предусматривает выбор схем базирования, последовательности сборки, технологической оснастки, элементов приспособлений, вспомогательного инструмента и материалов. При этом решают отдельные задачи:

- выбор сварочного оборудования;

- назначение параметров сварочных материалов (марка и диаметр сварочной проволоки, марки защитных газов, флюсов и т.п.);

- назначение параметров режимов сварки (сила тока, напряжение, скорость сварки и т.д.);

- назначение методов контроля в процессе и после окончания сварки. Исходными данными при проектировании сварочного технологического процесса являются чертежи сварной конструкции, технические условия на ее изготовление и планируемая программа выпуска. Чертежи и технические условия содержат данные о применяемых материалах, конфигурации заготовок, размерах, типах сварных соединений. В чертежах и технических условиях определены также критерии для оценки качества получаемых сварных соединений. Характер требований к качеству сварной конструкции зависит от особенностей условий ее эксплуатации и возможных последствий выхода из строя.

С учетом программы выпуска производят оценку технико-экономической эффективности спроектированного сварочного технологического процесса.

Разработка технологии имеет целью обеспечить оптимальные условия выполнения каждой отдельной операции и всего процесса в целом. Для разных сварных конструкций представления об оптимальности технологического процесса могут сильно отличаться, поэтому вопросы рационального проектирования процесса изготовления сварных конструкций рассматриваются на примерах их изготовления (главным образом на примере сваркой плавлением). Особую важность при этом приобретают вопросы аттестации сварочного производства.

В приложениях приведены справочные материалы, необходимые для выполнения конструкторско-технологических разработок по производству сварных конструкций.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Определение типа производства

При разработке рабочей технологии сборки и сварки конструкции целиком или узла конструкции уточняются и детализируются элементы принципиальной технологии. Обосновывается последовательность проведения сборки и сварки, уточняется вид сварки, выбираются типы сварочного оборудования, сборочных и сварочных приспособлений, даются технологические указания и рекомендации по режиму сварки, сварочного материала, выполнению сварных швов, конкретизируются технологические требования к качеству швов.

При выборе конкретного решения по технологии изготовления металлоконструкции уточняется тип производства.

На заводах металлоконструкций изготовление может быть организовано по трем типам производства.

Единичное производство характерно для небольшой программы выпуска изделий, в этом случае экономически целесообразно применение наиболее простых универсальных относительно недорогих видов сварки и приспособлений

При серийном производстве металлоконструкций изготовляются партиями. Такой тип производства характеризуется специализацией рабочих мест. В этом случае широко применяются специальные приспособления для сборки и сварки. В приспособлениях используются быстродействующие устройства для выполнения загрузки удержания, поворота изделия. При сварке используют в основном автоматы и полуавтоматы.

Мелкосерийное производство-тип организации производственного процесса, при котором подразделения или обрабатывающие центры специализируются на определенных операциях.

В сварном производстве необходимо максимально освобождать сварщиков от выполнения вспомогательных и обслуживающих операций. Обслуживание сварщика и рабочего места сварщика должно быть построено таким образом, чтобы он своевременно получил производственное задание и техническую документацию. Сварные материалы, инструмент и приспособления должны доставляться, на рабочие место сварщика, вспомогательными рабочими.

В результате проведенного анализа и программы выпуска металлоконструкции крана консольного настенного Q=200кг целесообразно определить тип производства как мелкосерийное.

1.2 Технологический процесс заготовки деталей

Заводы по производству сварных конструкций включают в себя следующие отдельные цеха или участки:

- склад металла;

- заготовительное производство;

- промежуточный склад заготовок (склад комплектации);

- отделение сборки и сварки узлов конструкций;

- отделение общей сборки и сварки конструкций;

- склад готовой продукции.

В зависимости от конкретных условий производства эти участки могут быть либо самостоятельными подразделениями, либо объединены в состав нескольких или даже одного цеха. Старые заводы строились отдельными разрозненными цехами, иногда далеко расположенными друг от друга. Более новые заводы построены по принципу блока цехов, объединенных под одной крышей и расположенных в последовательности, соответствующей основному направлению грузопотоков от склада металла к складу готовой продукции.

На складе металла, как правило, выделяют участки для хранения металла по типу проката (участки листового проката толстого и тонкого, профильного проката, труб) и по видам заготовок, получаемых с других заводов (отливки, поковки, штамповки).

Металл в цех поступает либо по железнодорожным путям на платформах, либо подается автотранспортом. Для выполнения погрузочно-разгрузочных работ используют мостовые краны. В составе склада металла целесообразно имеет специализированные участки первичной обработки проката, обеспечивающие выполнение операций правки, очистки, грунтовки и маркировки металла. Выдача в производство металла, прошедшего первичную обработку, способствует повышению культуры и технического уровня производства.

Заготовительное производство включает в себя выполнение операций механической и термической резки листового и профильного проката, обработки кромок под сварку, гибки, вальцовки, сверления или пробивки отверстий, штамповки заготовок. При выполнении этих работ широко используют поточные и автоматические линии, специальный транспорт. При этом создают отдельные участки по типам сортамента обрабатываемого металла (участки листового проката различной толщины, участки сортового проката) и по видам технологических процессов (участки термической резки₅ механической резки, вальцовки, штамповки и др.).

На крупных заводах сварных конструкций, в особенности когда производство имеет мелкосерийный характер, количество заготовок, подаваемых на сборку, может составлять десятки тысяч Штук. Существует два способа передачи этих заготовок из заготовительного производства транзитом или через промежуточный склад.

Транзитная передача заготовок более экономична, однако ее можно применять только при четко организованном массовом или крупносерийном производстве, когда все технологические операции жестко связаны во времени, либо в цехах с небольшим объемом производства.

Наличие склада комплектации (промежуточного склада) позволяет осуществлять не только хранение, но и комплектование заготовок с последующей подачей комплекта на сборочно-сварочный участок. Наличие такого склада обеспечивает компенсацию неравномерности запуска в производство отдельных деталей, различной длительности цикла их изготовления в заготовительном отделении, укрупнение размеров партий одновременно изготовляемых деталей из конкретного типа проката.

Склад может быть организован при заготовительном или сборочно-сварочном отделениях либо как самостоятельный цех, включающий в себя следующие функции:

- запуск заказов в заготовительные цеха, исходя из сроков изготовления изделий, наличия металла, отливок и поковок;

- приемка поступающих заготовок и контроль за ходом комплектования заказов;

- хранение заготовок;

- комплектование сборочных единиц и подача их на участки сборочно-сварочных цехов.

Для хранения деталей на складе комплектации обычно организуют специализированные участки, оснащенные универсальными или специализированным подъемно-транспортным оборудованием.

Обычно выделяют следующие участки:

- тарного хранения мелких деталей из листового или профильного проката, которые размещаются в контейнерах или поддонах на многоярусных стеллажах;

- хранения длинных деталей (до 6 м), размещаемых в многоярусных стеллажах непосредственно в ячейках или на поддонах;

- напольного хранения длинных заготовок (более 6 м),листовых заготовок больших габаритных размеров.

На каждом участке, как правило, имеются площадки, на которых производят поузловую комплектацию заказов.

В отделении сборки и сварки узлов конструкций рабочие теста оснащают специализированными или универсальными грузоподъемными устройствами, площадками для размещения заготовок и готовых сварных узлов, а также сборочно-сварочной оснасткой.

Наличие большого количества рабочих мест требует хорошей организации внутрицехового и межцехового транспорта. Эффективными могут быть напольные или подвесные конвейеры. В том числе с автоматическим направлением грузов по назначению.

Для отделений общей сборки конструкций характерным является своеобразие каждого конкретного производства, определяемое габаритами и сложностью изготовляемых сварных конструкций, толщиной металла и методами сварки, серийностью производства. В этом отделении часто выделяют участки контроля, приемки, отделки и консервации продукции. В нем могут быть также участки испытания конструкции, контрольной сборки и др. Некоторые из этих участков иногда размещают на складе готовой продукции. Готовые сварные конструкции, особенности больших размеров, нередко поступают не на склад, а в дальнейшее производство и только после этого изделия идут на склад готовой продукции и на отправку потребителям.

Начальным этапом выполнения проектных работ по созданию нового или реконструкции действующего производства является разработка задания на проектирование.

Задание на проектирование включает в себя:

- характеристику сварных конструкций, предполагаемых к выпуску на проектируемом производстве с приложением чертежей изделий и технических условий на сборку и сварку;

- годовую программу производства;

сведения о планируемом производственном кооперировании предприятия, об источниках снабжения металлом, заготовками, энергией, топливом;

- требования по охране окружающей среды;

характеристику автоматизированных систем управления производством и технологическими процессами.

Проект сборочно-сварочного цеха состоит из технологической, транспортной, энергетической и строительной частей.

Технологическая и транспортная части содержат следующие показатели:

- программу и режим работы каждого отделения цеха;

- качественный и количественный составы используемых материалов, производственного и подъемно-транспортного оборудования;

- расход всех видов энергии;

- состав работающих;

- планы и разрезы цеха с расположением оборудования, рабочих мест и транспортных устройств;

- сводную смету годовых эксплуатационных расходов;

- технико-экономические показатели проектируемого производства.

Энергетическая часть содержит копию технологического плана цеха с обозначением месть расположения оборудования и указанием его мощности, полный перечень оборудования, его номинальной мощности, а также ведомости с расчетными данными об энергосбережении цеха.

Технологический процесс заготовки детали для изготовления крана консольного настенного Q=200кг, в результате анализа существующих операций в заготовительном производстве включают в себя:

-разметочная плита;

-машина для зачистки проката;

-правильная машина;

-ножницы.



1.3 Технологический процесс сборки и сварки

Технология сварочных работ состоит в основном из технологических операций сборки и сварки.

Сборочная операция осуществляется с целью придания проектного положения с последующим закреплением их в этом положении при помощи специальных приспособлений или прихваток. Прихватка - короткий сварной шов уменьшенного сечения, служащий для предварительного соединения подлежащих сварке элементов. Выполняются прихватки при помощи ручной сварки или механизированной сваркой в углекислом газе. Сборочные работы выполняются в соответствии с техническими требованиями СН и П 3.03.01.-87 и ОСТ 36-58-81 « Конструкции строительные стальные. Сварка. Основные требования».

К операции сборки предъявляются следующие требования:

1. Размеры и форма конструктивных элементов, подготовленных к сварке, должны соответствовать требованиям ГОСТов, нормам и техническим условиям.

Размеры зазоров, величина превышения, собранных под сварку кромок, не должны быть выше принятых стандартов на сварные соединения.

2. Сборочные прихватки должны выполняться таки же сварочными материалами, какие выбраны для сварки. Качество прихваток должно отвечать требования к проектным сварным швам.

3. Отклонения в размерах и геометрической форме собранных под сварку элементов не должны превышать величин, допускаемых СН и П 3.03.01-87 и другими нормативными документами.

Для выполнения технических требований, предъявляемых к сборке, на заводах металлоконструкций применяют специальные инструменты и разнообразные сборочные приспособления.

Сборочные приспособления используются для установки собираемых элементов и требуемое чертежом положение, закрепление их относительно друг друга для осуществления прихваток.

На заводах металлоконструкций применяют следующие способы сборки:

1.Сборка по разметке, при выполнении которой взаимное расположение осуществляется путем сопряжения меток, т.е. линий, нанесенных на соединяемые элементы. Такой способ применяется при сборке на сборочных плитах, столах, в сборочных кондукторах. В процессе такой сборки приходится выполнять многочисленные измерения взаимного расположения собираемых элементов, что приводит к значительным потерям рабочего времени.

2. Сборка по шаблонам-копирам, при выполнении которой взаимное проектное положение собираемых элементов достигается раскладкой их на копире, который является частью отправочной марки. При таком способе сборки не требуется постоянного контроля взаимного расположения собираемых элементов, производительность труда выше, чем при сборки по разметке.

3. Сборка по упорам фиксатором, при выполнении которой на стеллаже или на сборочной плите закрепляются упоры-фиксаторы, расстановка которых определяет взаимное расположение собираемых элементов, соответствующее чертежу. При такой сборке также не требуется постоянного контроля взаимного расположения собираемых элементов, а производительность труда выше, чем в случае сборки по разметке.

4. Сборка в кондукторе, при выполнении которой установка собираемых элементов в требуемое взаимное положение и их закрепление в этом положении осуществляется при помощи конструктивных, элементов сборочного кондуктора - установочных баз, упоров, фиксаторов, прижимов. Применяются в сварочных кондукторах и быстродействующие устройства для осуществления загрузки, установки, закрепления и перемещения собираемого изделия. Производительность работ при применении сборочных кондукторов наибольшая.

На заводах металлоконструкций могут применяться следующие варианты сборки узлов металлоконструкций:

1.Поузловая сборка, при которой вначале собирают из деталей узлы, a затем выполняют сварку. После этого, если необходимо, производят правку узлов и предают их дальнейшую сборку между собой и с необходимыми отдельными деталями.

2.Последовательная сборка, при выполнении которой металлоконструкция собирается постепенно, путем наращивания собираемых и затем свариваемых элементов.

3.Полная сборка, при применении которой вначале из сборочных деталей собирают металлоконструкцию, а затем выполняют полную ее сварку.

Производительность поузловой сборки металлоконструкции выше, чем последовательной или полной, так как можно организовать одновременную сборку всех узлов. Качество металлоконструкций, при производстве которых применялась поузловая сборка, может быть также выше, так как правку отдельных узлов выполнять легче, чем более жесткой, полностью сваренной металлоконструкции, изготовленной, например, с применением полной сборки.

После завершения сборочных работ собранное изделие передается на сварку.

Сварочные работы выполняются в соответствии с техническими требованиями нормативных документов, действующих в строительстве, государственных стандартов на сварные швы и технологических карт..

К операциям сварки предъявляются следующие требования:

1. Качество сварных швов должно соответствовать требованиям СН и П 30301-87 и действующим стандартам на сварные швы.

2. Механические свойства металла шва должны быть равнозначны свариваемому металлу или быть не ниже нормативных значений.

3. Отклонения в размерах и геометрической форме отправочной марки или ее узлов должны соответствовать требованиям СН и П 3.03.01-87 и указаниям технологических карт.

1.4 Нормирование сварочных работ

Порядок установления нормы времени при сварке сводится к следующему:

1. Определение способа нормирования.

2. Установление рационального режима сварки (соблюдение требований НРТ и техники безопасности).

3. Осуществление расчета нормы времени на сварочную операцию.

Силу сварочного тока I св , А, вычисляю по формуле

I св = г *Fэ (1)

Где г - плотность тока, 150А/мм²

Fэ- площадь поперечного сечения проволоки, мм²

Определяю площадь поперечного сечения проволоки Fэ,мм², по формуле

F э = рЧdэ/4 (2)

Где р-3.14; dэ -диаметр сварочной проволоки

Fэ =3.14Ч1.4Імм/4=1.54Імм

Iсв=150А/мм²Ч1.54мм²=231А

Определяю скорость сварки Vсв,м/ч, по формуле



Vсв = б _n Ч Icв/ FнмЧ г (3)

Где бн-коэффициент наплавки, 15А/ч

Iсв - формула 1

Fнм- площадь поперечного сечения наплавленного металла,мм²

г - плотность наплавленного металла,7,85г/см³

Fнм = SІ/ tg60 (4)

Где S- толщина металла ,мм

tg60=1,76

Fнм =7.4Імм/1.76=54.76ммІ/1,76=31,1ммІ=0,37смІ

Vсв=15гA/чЧ231А/0,31смІЧ7,85г/смІ=1443,8см/ч=15м/ч

Норма штучного времени определяется по формуле

Т шт =[(Т о +tвш)Чl+ tвиз]Ч 1,12_, (5)

Где:

То- основное время сварки одного погонного метра шва (мин.).

Тв из- вспомогательное время связанное с каждым швом(мин.). 1- длина свариваемого шва (м).

К- коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности (%).

В общем виде основное время для электродуговой сварки определяется по формуле:

To=60ЧFЧгЧl/I_cвЧб_н (6)

F- Площадь поперечного сечения шва (мм²)

г - удельный вес наплавленного металла, (7,8г/см^і).

Iсв - сила сварочного тока.

бн -коэффициент наплавки

То =60Ч0,31смІЧ7,8г/смі Ч100см/231АЧ14,5ГА/ч =4,3мин/п.м.

Вспомогательное время связано с каждым швом и разделяется на две группы:

1. t вш- затраты, связанные с выполнением шва определяются по таблице (1)

2. tв из- затраты, связанные со свариваемым изделием и работой оборудования

Т вш= t вш +tв из (7)

t вш = 0,5+0,4+0,15=1,05мин~1мин

t в.из=0,8+0,1+5+0,5=6,4мин~7мин

Tшт =[(4,3мин/п.м.+1)Ч1м+7мин)]Ч1,12=13,7мин

Таблица 1. Вспомогательное время, связанное со свариваемым швов при полуавтоматической сварке в среде CО2

Наименование элементов работы	Нормы времени на один погонный метр шва, мин.	Примечание
1. Очистка и осмотр свариваемых кромок для угловых швов	0,5	Зачистка кромок вручную стальной щеткой
2. Очистка шва промер и осмотр шва для угловых швов	0,4	Норма времени дона на промер и осмотр одного шва
3. Переход сварщика к началу шва с полуавтоматом и подтягивание проводов	0,15	Время дано на один переход



Таблица 2. Вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием и работой оборудования при полуавтоматической сварке в CO2

Наименование элементов работы	Нормы времени на один погонный метр шва, мин.	Примечание
1. Время на установку , повороты и снятие изделия вручную	0,8	Установка по разметки без подгона и ветерки
2. Время на установку в начале шва головки полуавтомата	0,1	Время дано на один переход
3. Время на включение и отключение установки	5	Время дано на регулирование силы тока, давления, скорости подачи проволоки
4. Время на перемещения сварщика	0,5	Время дано на перемещение сварщика с подающим механизмом, головкой и шлангом полуавтомата

Таблица 3. Коэффициент наплавки полуавтомата в среде СО₂

Icв	б.n	Vn.n,м.ч
200	13,5	110
220	14	125
240	14,5	141
260	15	158
280	15,4	175
300	15,8	192
320	16,4	213
340	17,0	235
360	17,7	258
380	18,6	287
400	19,6	318
420	20,6	358
440	22	394
460	23,3	435

Таблица 4. Коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности (%)

Условие работы	Ед.мелкосерийного	Ед.крупносерийного
	К	К
В удобном положении	1,12	1,15
В неудобном положении	1,18	1,21



2. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

2.1 Количество оборудования и рабочих мест

При выполнении проекта сварочного цеха осуществляют детальную разработку технологических процессов с учетом возможной механизации и автоматизации их производства. Принципиальные технологические решения, выбор производственного оборудования и транспортных средств в значительной степени определяются серийностью производства, т.е. программой выпуска однотипных изделий. Повышение серийности производства обеспечивает более высокую равномерную загрузку оборудования, делает эффективным использование, сложного и дорого специализированного транспортного и технологического оборудования.

Площадь проектируемого цеха определяют вначале ориентировочно на основе заданного годового выпуска металлоконструкций (в тоннах) и планируемого удельного выпуска с 1 м² площади. Эти данные уточняются в процессе детальной проработки компоновки цеха и планировки отдельных участков с учетом расположения на них основного и вспомогательного оборудования, мест для складывания деталей, изготовления узлов, зоны обслуживания рабочих мест и площадей, занятых проездами и проходами.

При планировки размещения оборудования стремятся к выполнению требований:

- к рациональному использованию площади;

- обеспечению кротчайших путей движения обрабатываемых деталей и узлов;

- исключению обратных, кольцевых, петлеобразных путей движения деталей, создающих встречные потоки и затрудняющих транспортировку;

- обеспечение удобства разборки оборудования при ремонте или демонтаже.

Планировку размещения оборудования выполняют в следующей последовательности:

- нанесение магистральных проездов;

- размещение основного оборудования;

- размещение вспомогательного оборудования.

Методические и нормативные материалы по проектированию сварочных и машиностроительных цехов содержат рекомендуемые и обязательные размеры:

- ширины проездов и проходов;

- расстояний между оборудованием;

- рабочих зон производственных рабочих, обеспечивающие удобные и безопасные условия работы.

Значения общей площади рабочего места на единицу оборудования и площадей сборочно-сварочного оборудования или на одно рабочее место в единичном и мелкосерийном производстве.

При определении ширины проходов и проездов ширина рабочей зоны принята 800 мм. Ширина проходов для работников цехов должна быть 1,4... 1,6 м, ширина магистральных проездов 3.. .4 м.

Поиск оптимальных вариантов планировок оборудования требует анализа большого количества вариантов.

Существенное сокращение трудоемкости выполнения работы по планировке размещения оборудования на участках цеха достигается при использовании универсальных автоматизированных систем графического проектирования планировок с помощью ЭВМ. В этом случае технолог разрабатывает различные варианты планировок, взаимодействия с ЭВМ в диалоговом режиме с помощью алфавитно-цифрового и графического экранов, и получает чертежи планировок с помощью графопостроителя.

В результате анализа общая площадь рабочего места на единицу оборудования в мелкосерийном производстве принимаем 70 м².



2.2 Выбор сборочно-сварочного оборудования

Для выполнения сборочных и сварочных работ на заводах МК применяются сборочные, сварочные или сборочно-сварочные приспособления, когда в одном приспособлении совмещаются операции сборки и сварки.

Сборочные приспособления должны обеспечить:

установку собираемых элементов относительно друг друга в положение, соответствующее чертежу, фиксацию и закрепление их в этом положении (обычно при помощи прихваток);

пространственное положение собираемого элемента, удобное для выполнения сборки и прихватки;

жесткость собираемого элемента в процессе выполнения сборочной операции.

Конструкции приспособлений для сварки должны удовлетворять следующим основным требованиям:

приспособление должно обеспечить возможность установки свариваемого элемента в удобное для выполнения сварки положение;

конструкция должна обеспечить доступ сварочной дуги к месту сварки в последовательности, заданной технологией;

приспособление должно обеспечить (если это необходимо) перемещение или вращение свариваемого изделия;

разнообразие типоразмеров изготовляемых отправочных марок требует разнообразных конструктивных решений сборочных и сварочных приспособлений. Однако среди них можно выделить следующие основные конструктивные элементы, которые используются в том или ином сочетаниях: корпус, установочные элементы, прижимы, механизмы перемещения.

Для выбора принципиальной семы приспособления, которая является основной для проектирования его конструкции, необходимо провести:

технико-конструктивный анализ рабочего чертежа отправочной марки;

анализ производственной программы; анализ технологического процесса сборки и сварки отправочной марки;

изучение оснащенности завода металлоконструкций сборочно-сварочными приспособлениями.

Результаты такого анализа позволяют выбрать принципиальную схему приспособления, выработать технические требования к конструкции сборочного и сварочного приспособлений. Путем сопоставления технических требований к конструкции приспособления с технико-экономическими характеристиками имеющихся приспособлений выбирают либо типовую конструкцию приспособления, либо берут ее принципиальную схему для проведения модернизации имеющегося прототипа приспособления. В некоторых случаях приходится разрабатывать совершенно новую конструкцию приспособления для сборки и сварки.

При единичном изготовлении отправочных марок широко применяются универсальные переносные приспособления для сборки сварки. В случае серийного типа производства используются специальные приспособления, позволяющие уменьшить время на выполнение операций установки, закрепления, загрузки и выгрузки, передвижения и поворота собираемого или свариваемого изделия. В условиях поточного (массового) производства приспособления входят как технологический элемент в поточно-механизированные и автоматизированные линии.

Перспективным является применение в автоматических линиях сварочных роботов для выполнения дуговой сварки в углекислом газе.

В этом случае роботизированный комплекс состоит из манипулятора сварочной горелки с тремя-четырьмя степенями подвижности, манипулятора изделия с двумя степенями подвижности, сварочного оборудования, аппаратуры управления, устройством для обрезки концов проволоки, зачистки сопла. Точность позицирования горелки относительно свариваемого стыка должна быть 0,5... 1 мм.

Выбор сборочного или сварочного приспособления можно выполнить еще на этапе разработки рабочей технологии путем расчета экономической эффективности возможных типов приспособлений. При этом сравнивают затраты времени на сборку и сварку отправочной марки при применении конкурирующих приспособлений. Так сборку отправочной марки двутавровой балки можно выполнить на сборочных столах, стеллажах способом разметки с применением дешевых, простых переносных универсальных приспособлений - струбцин, шаблонов и др. экономическое обоснование такого варианта сборки не производится, так кА не с чем сравнивать. Применение же для сборки двутавровой балки сборочных кондукторов или стенда с передвижным порталом позволяет исключить трудоемкие измерения взаимного положения собираемых элементов, снизить затраты труда на пригонку деталей, повысить производительность труда и качество сборки. Но необходимость применения таких приспособлений должна быть экономически обоснована.

Таким образом, экономические расчеты конкурирующих типов приспособлений проводят для варианта сборки (сварки) без сложных приспособлений и при применении специальных приспособлений или сравнивают эффективность применения одного из нескольких специальных приспособлений. Приспособление считается выгодным, если экономия от его применения больше, чем затраты на него, а срок окупаемости затрат не превышает 3...5 лет.

В результате для сборки и сварки узла крана консольного настенного Q=200кг, применяем стол сборочно-сварочный.

Сборочные приспособления используются для установки собираемых элементов и требуемое чертежом положение, закрепление их относительно друг друга для осуществления прихваток. По степени специализации сборочные приспособления условно можно разделить на универсальные и специальные.

Переносные универсальные сборочные приспособления позволяют выполнять крепление, сближение, изменение размеров и геометрической формы собираемых изделий. Для этого используют зажимы, прихваты, стяжки, распоры. Такие устройства можно легко перемещать во время выполнения сварочных работ, они позволяют собирать изделия разных типоразмеров, стоят они недорого. Но такие сборочные приспособления рентабельны лишь в случае изготовления единичных или небольшого числа отправочных марок, так как производительность работ в этом случае низкая. Для достижения требуемой точности сборки приходится производить многочисленные трудоемкие измерения.

Специальные сборочные приспособления - кондукторы, копиры, сборочные стенды и установки предназначены для сборки однотипных отправочных марок, изготовляемых сериями. Использование в специальных приспособлениях конструктивных элементов и механизмов, позволяющих ускорить загрузку, установку, сжатие, разгрузку, перемещение собираемого элемента, приводит к повышению производительности труда и улучшению качества сборки. При применении специальных приспособлений в некоторых случаях могут быть исключены измерения для контроля взаимного положения собираемых элементов. Стоимость универсальных и применение их экономически целесообразно при серийном производстве отправочных марок. Для соблюдения технических требований предъявляемых к сварке, используется не только сварочное оборудование, но и сварочные приспособления. Эти приспособления позволят осуществлять закрепление свариваемого изделия, установку его в удобное для сварки положение, а также необходимое перемещение или вращение. Применяются сварочные приспособления в виде манипуляторов, позиционеров, вращателей, кантователей, роликовых стендов. Комбинированные сборочно-сварочные приспособления позволяют совмещать выполнение в одном и том же приспособлении и сборку, и сварку.



2.3 Структура участка сборочно-сварного цеха

Структура и компоновка участков сборочно-сварочных цехов зависят от серийности производства сварных конструкций, которая определяется годовым объемом выпуска деталей.

При проектировании сборочно-сварочного цеха в качестве основного показателя принимают его проектную производственную мощность, определяющую возможность заданного объема выпуска сварных конструкций из расчета минимально необходимых для него средств производства и рабочей силы, методов организации производства и прогрессивных технических норм.

Опыт проектирования сварочных цехов включает в себя применение ряда типовых схем планировок.

Для мелкосерийного и серийного производства относительно несложных металлоконструкций при небольшой и устойчивой номенклатуре нашла применение схема цеха с продольным направлением производственного потока.

Металл со склада поступает в пролеты заготовительного производства I, II,, каждый из которых специализирован для обработки металла определенной группы сортамента. Например, в пролете I могут быть размещен технологические линии и отдельное оборудование для обработки тонколистового металла: гильотинные ножницы, гибочные станки, прессовое оборудование для штамповки заготовок и вырубки отверстий, вальцы для изготовления обечаек и др. В пролете II может быть размещено оборудование для обработки металла средней и большой толщины, могут быть установлены также технологические линии термической резки, в которые выполняют операции маркировки, разделительной резки, обработки кромок, удаление грата. Здесь же могут быть расположены гильотинные ножницы и пресс-ножницы для резки листов, машины для правки листовых заготовок, механическое оборудование для строжки и фрезеровки кромок, сверления отверстий и др. В других пролетах цеха может располагаться оборудование для обработки профильного проката, труб, а также участки механической обработки заготовок (токарные, фрезерные и др.).

Из пролетов заготовительного производства заготовки поступают на склад комплектации (промежуточный склад), откуда скомплектованными по заказам они могут выдаваться в один из пролетов сборки и сварки узлов.

Каждый из этих пролетов целесообразно специализировать для изделий определенных типоразмеров. Готовые сварные узлы поступают на участки сборки и сварки конструкций, а после завершения изготовления - на склад готовой продукции или на дальнейшую сборку, установку оборудования, отделку.

Преимуществом рассмотренного варианта планировки являются простота и ясность схемы грузопотоков, совпадающих с направлением технологического потока, отсутствие возвратных перемещений грузов.

Наличие промежуточного склада заготовок позволяет организовать их компактное хранение, обеспечить автоматизированный учет, транспортирование и комплектацию по заказам, благодаря чему обеспечивается эффективное использование площадей в последующих пролетах сборки и сварки узлов и конструкций. К недостаткам рассматриваемой схемы следует отнести возможность перемещения изделий, узлов, деталей из одного пролета в другой только в зоне промежуточного склада. Технологическое оборудование в каждом пролете должно устанавливаться по принципу технологической необходимости и его загрузка может иногда оказаться низкой.

Рассмотренная схема характерна, например, для вагоностроительных заводов. При этом в каждом пролете сборки узлов и конструкций может быть соответствующей специализированной сборочно-сварочной оснастки и оборудования.

Другим характерным примером типовой планировки является схема цеха для крупносерийного производства сложных однотипных сварных конструкций.

Основным отличием этой схемы планировки от предыдущей является расположение производства общей сборки конструкций в пролете, поперечном по отношению к пролетам заготовительного производства и пролетам сборки и сварки узлов. При этом целесообразно, чтобы пролеты заготовительного производства и узловой сборки и сварки были специализированы по типам сварных узлов, и чтобы из взаимное расположение соответствовало очередности поступления этих узлов на общую сборку изделия.

Схем цеха, представленная на облегчает решение транспортных проблем в условиях крупносерийного и массового производства, а также в условиях поточных, автоматизированных и роботизированных технологических линий, включающих операции заготовительного производства и механической обработки узлов после сварки. Промежуточный склад заготовок, перенесенный к пролету общей сборки, в котором может размещаться главный сборочный конвейер, позволяет создать необходимый запас узлов и деталей для обеспечения непрерывной работы пролета общей сборки при возможных перерывах в работе других пролетов.

Такая схема цеха или блока цехов характерна, например, для заводов автомобильного производства.

Схема планировки с петлевым направлением потока позволяет скомпоновать блок цехов более компактно, располагая склады по концам здания. Такое размещение повышает эффективность использования промежуточного склада заготовок, для которого, как правило, требуется большая высота.

По сравнению с созданием нового производства реконструкция существующего цеха может дать больший экономический эффект, однако ее проведение часто затруднено ранее задоложенными проектными решениями.

Для облегчения перехода на новые виды и модели выпускаемых металлоконструкций при разработке технологических планировок сварочных цехов целесообразно закладывать некоторые резервные площади. Это, хотя и ведет к увеличению стоимости строительства, но значительно расширяет возможности предприятия, особенно в тех отраслях, где необходимо частое обновление продукции.

Таким образом для изготовления металлоконструкции крана консольного настенного Q=200кг, применяем схему цеха с продольным направлением производственного потока.



3. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Контроль качества сварных швов и испытание готовых изделий

Качество - это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять потребности в соответствии с ее назначением. Это категория относительная и комплексная. Требования, предъявляемые к изделиям различного назначения, не могут быть одинаковыми. Качество сварных соединений оценивается совокупностью, структурой металла шва и околошовной зоны, числом дефектов, числом и характером исправлений, вероятностью безотказной работы за заданное время и т.д. Контроль качества продукции - проверка соответствия показателей качества установленным требованиям. С одной стороны, работы по контролю качества трудоемки (при сварке изделий ответственного назначения их трудоемкость может составлять 5% и более) и существенно влияют на стоимость продукции, затраты на контроль достигают 30.. .40% общих технологических затрат, в то время как затраты на собственно сварочные операции составляют 15.. .20%. С другой стороны, снижение требований к контролю или применение неэффективных в данном случае методов контроля снижает качество. Так, отмена ультразвукового контроля сварных соединений магистральных трубопроводов привела к увеличению отказы при последующих гидравлических испытаниях с 10 до 31%. Затраты на исправление дефектов еще более велики. По американским данным, стоимость ремонта 1 м сварного шва подводного трубопровода может достигать 5 млн.дол. Исправление дефектов не всегда обеспечивает требуемое качество, может приводить к появлению новых, иногда более опасных дефектов.

Требования к качеству должны быть разумными, соответствующими назначению и ответственности изделия. Поэтому основная задача контроля - не только обнаружение уже имеющихся дефектов, но и предупреждение возникновения новых. Появляется проблема управления задача контроля - не только обнаружение уже имеющихся дефектов, но и предупреждение возникновения новых. Появляется проблема управления |качеством. Управление качеством продукции - это обеспечение необходимого уровня качества. При управлении качеством, особенно в массовом производстве, обычно используют методы математической статистики.

Для обеспечения высокого качества сварных соединений необходимо проводить контроль на всех стадиях проектирования и производства.

Первый этап контроля осуществляется на стадии проекта и включает себя контроль чертежей: согласование конструкции сварных и паяных соединений, обоснованность выбора основного материала, включая обеспечение дефектоскопичности конструкций; контроль технологической документации: выбор способа соединения, режимов сварки или пайки, вспомогательных материалов, обоснование норм допустимых дефектов инекоторы случая экспериментальную проверку насвариваемость,плана контроля - метод, объем, порядок контроля и исправления дефектов.

Второй этап контроля производится при подготовке и осуществлении технологического процесса. Он состоит из проверки свариваемости с использованием запускаемых в производство материалов, которая проводится в связи с возможными отклонениями плавок основного металла, электродов, проволоки и флюсов от сертификатных значений, проверки условий подготовки и хранения исходных материалов (например, просушки электродов или очистки сварочной проволоки); проверки исправности оборудования и аппаратуры - проверяют исправность регулирующих механизмов, измерительных приборов, состояние токоподводов и газовой арматуры. На этом же этапе проверяют качество заготовок, сборки, выполнения технологии сварки для быстротекущих и ответственных процессов - с непрерывной записью: желателен активный контроль с возможностью автоматической корректировки режимов сварки), а также квалификацию и дисциплину сварщиков.

Третий этап контроля включает контроль готовых изделий и полуфабрикатов (отдельных узлов и сварных швов). Этот этап будет рассмотрен ниже.

Четвертый этап контроля - дефектовка: контроль изделия и его отдельных составных частей после определенного срока эксплуатации. При этом детали разделяются на три группы: годные для дальнейшей эксплуатации, негодные и не подлежащие восстановлению, направляемые на восстановление с целью дальнейшей эксплуатации. Для деталей последней группы разрабатываются ремонтные чертежи и ремонтные технологии и повторяются первые три этапа контроля.

На всех этапах контроля необходима проверка качества самих контрольных операций, метрологическая проверка приборов, проверка соблюдения методики контроля, чувствительности и достоверности контроля, качества применяемых материалов, квалификации и состояния операторов.

Высокое и стабильнее качество, возможность легкой замены деталей при ремонте, а также применение прогрессивной и наиболее отработанной технологи изготовления продукции обеспечивает ее стандартизация, тщательный контроль на всех стадиях проектирования и производства -необходимое условие стандартизации. Со своей стороны, стандартизация самой методики контроля и применяемой аппаратуры позволяет снизить стоимость контроля и повысить надежность его результатов. В настоящее время стандартизированы термины в области контроля качества, применения различных видов контроля. Требования к средствам неразрушающего контроля и стандартным образцам для их проверки, методы контроля различных видов продукции.

В результате узлы металлоконструкции крана консольного настенного Q=200кг, подвергаем к следующим методам контроля:

1. Внешний осмотр и изменение сварных швов на всех этапах изготовления по ГОСТ 14771-76;

2. Ультразвуковой контроль согласно ГОСТ 14782-86 с применением дефектоскопов УДС-12.

3.2 Методы борьбы со сварочными деформациями и напряжением

Напряжением называют силу, отнесенную к площади, на которой он действует

Деформация - это измерение формы и размеров тела под действием внешних либо внутренних сил.

Температурные поля при сварке вызывают усадочные явления и интенсивное развитие деформаций. При неравномерном местном нагреве в зоне соединения возникают напряжения сжатия, уравновешиваемые напряжениями растяжения в остальной части детали. При последующем охлаждении происходят неравномерные объемные изменения, пластическое деформирование и, как результат, образование в зоне шва напряжения растяжения.

Причиной появлений остаточных напряжений может служить разница в удельных объемах структур определенных участков сварного соединения. Эти напряжения носят название структурных остаточных напряжений. Они в большинстве случаев появляются совместно с температурными напряжениями.

Напряжения, которые существуют в конструкции или элементе конструкции при отсутствии приложенных к ним поверхностных или объемных сил, называют собственными напряжениями. Они возникают вследствие различных видов деформации металла.

Продольные и поперечные деформации образуются при выполнении всех типов швов и соединений. Это сокращение размеров сваренных элементов по длине и ширине. Остаточные продольные деформации зависят от ширины и толщины свариваемых элементов, способа сварки, размеров зависят от длины швов.

При выполнении стыковых соединений с зазором от неравномерного нагрева свариваемых пластин по их ширине пластины изгибаются с раскрытием зазора.

При выполнении стыковых соединений с зазором от неравномерного нагрева свариваемых пластин по их ширине пластины изгибаются с раскрытием зазора.

Деформации изгиба появляются при сварке листов, стержней и оболочек и являются следствием несимметричного выполнения симметрично расположенных швов. Неравномерные по толщине поперечные пластические деформации образуют угловое перемещение. Деформации полки тавровых соединений носят название «гибовидность», эти деформации увеличиваются с величиной полки и катета шва.

Деформация скручивания образуется вследствие несимметричного расположения швов относительно центра изгиба стержней или неодновременного положения швов.

Деформации потери устойчивости называются сжимающими напряжениями образующиеся в процессе выполнения сварных соединений или после остывания конструкции. Особенно больше деформации возникают при сварке тонкошовных конструкций.

Таким образом, на стадиях проектирования, изготовления и монтажа сварных конструкций необходимо принимать меры по уменьшению влияния сварочных напряжений и деформаций. Нужно уменьшать объем направленного металла и тепловогожение в сварной шов. Сварные швы следует располагать симметрично друг к другу, не допускать, по возможности, пересечения швов. Ограничить деформации в сварных конструкциях можно технологическими приемами: сваркой с закреплением в стендах или приспособлениях, рациональной последовательностью сварочных и сборочно-сварочных операций.



3.3 Техника безопасности при проведении сварочных работ

Закон устанавливает, что одно предприятие, цех, участок не могут быть введены в действие, если на них не обеспечены безопасные условия труда.

Основными вредностями производства сварных конструкций являются пыль, газы, ультрафиолетовое излучение, брызги расплавленного металла, шум, вибрация, лучистая энергия, быстровращающиеся и режущие части оборудования.

При сварке в среде углекислого газа выделяются пыль и газы - озон, углекислый газ, окись углерода, окись азота. Аэрозоль, образующаяся при сварке в СО2, отличается высокой дисперсностью. Концентрация марганца в воздухе 0,3 мг/м³ и выше вызывает тяжелое заболевание нервной системы.

Для профилактики заболеваний, связанных со сваркой, необходимо проводить комплекс оздоровительных мероприятий: применение наиболее гигиеничных методов сварки и менее токсичных сварочных материалов, устройство местной вентиляции. Минимальный объем сварки в закрытых пространствах, гигиеничный режим труда и использование индивидуальных средств защиты. Эффективная вентиляция сварочных и сборочно-сварочных цехов и участков должна обеспечить на рабочих местах содержание в воздухе сварочного аэрозоля не более 4 мг/м³' соединений марганца до 0,3 мг/м³, а хрома до 0,1 мг/м³.

На стационарных постах и в кабинах должны применяться вытяжные шкафы, наклонные и вертикальные панели равномерного всасывания. Так же должна быть предусмотрена обще обменная вентиляция. У всех наружных ворот следует устраивать воздушные завесы.

Сварочное оборудование должно имеет надежную изоляцию, защитное ограждение и автоблокировку, заземление. Сварочные аппараты должны быть заземлены. Подсоединение их к одному заземлителю должно быть параллельным. Последовательное заземление запрещено. Все рукоятки, маховики, кнопки управления должны быть выполнены из диэлектрического параллельным. Последовательное заземление запрещено. Все рукоятки, маховики, кнопки управления должны быть выполнены из диэлектрического материала или надежно изолированы от корпуса. Подвод тока к электродержателю от сварочного аппарата должен осуществляться изолированным гибким кабелем в защитном экране типа ПРГД или кабелем типа КРПТ длинной около 3 м. Напряжение холостого хода генератора постоянного тока не должно превышать 80 В.

Чистить и смазывать механизмы на ходу, исправлять или закреплять болты. Гайки, шплинты категорически запрещается. Все движущиеся части механизмов (зубчатые колеса, трансмиссионные валы, соединительные муфты и т.п.) должны быть закрыты кожухами, которые можно легко снять для осмотра и ремонта.

Для правильной организации перемещения грузов в цехе необходимо определить удобные для загрузки площадки и на полу обозначит краской их границы. Нельзя ставить грузы в местах, где проходят трубные или кабельные каналы, а также по трассам электрических кабелей. Запрещается загромождать распределительные щиты и пожарные гидранты.

Проходы между однопостовыми сварочными агрегатами должны быть шириной не менее 0,8 м, между стационарными многопостовыми постами не менее 1,0 метра. Между автоматическими сварочными установками -- не менее 2 метров.

Все сварочные установки должны удовлетворять требованиям «Правил устройства электроустановок», а эксплуатация должна производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации и безопасного облуживания электроустановок промышленных предприятий.».

Появление и накопление статического электричества на оборудовании может быть причиной пожара и взрыва, а также привести к тяжелому электротравматизму. Поэтому все оборудование, на котором возникающее статическое электричество представляет опасность, должно отвечать требованиям «Правил защиты от статического электричества и вторичных появлений молний в промышленности».

К основным мероприятиям по защите статического электричества относятся заземление оборудования, коммуникаций и емкостей. В которых оно возникает, применение материалов, увеличивающих электропроводность, увлажнение воздуха в опасных местах помещений до 75% относительной влажности, осушка и очистка газов от взвешенных, жидких и твердых частиц и др.