Расчет сварной конструкции

Оценка условий работы вала, выбор материала. Техническое обоснование выбора способа сварки плавлением. Разработка рациональных режимов обработки, выбор технологического оборудования. Технико-экономическое сравнение и определение лучшего варианта.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 29.10.2017
Размер файла 758,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сварка -- один из наиболее широко распространенных технологических процессов.

С помощью сварки соединяют между собой различные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы, пластмассы, стекла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и их сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создании двухслойных материалов. Сваривать можно металлы любой толщины. Прочность сварного соединения в большинстве случаев не уступает прочности целого металла.

В промышленном производстве существенное уменьшение себестоимости продукции обеспечивает механизация и автоматизация в сварочном производстве, что позволяет добиться высокой эффективности сварочных процессов, высокой производительности труда, уменьшение влияния человеческого фактора.

Конечная цель сварочного производства - выпуск экономичных сварных конструкций, отвечающих по своим конструкционным формам, механическим и физическим свойствам, эксплуатационному назначению и условиям работы для которых они создаются.

Цель курсовой работы: умения технически грамотно и экономически эффективно выбирать рациональный вариант сварки плавлением.

Задачами курсовой работы являются: техническое обоснование выбора способа сварки плавлением, выбор рациональных режимов обработки и технологического оборудования, технико-экономическое сравнение и определение лучшего из рассмотренных вариантов [7].

1. Описание изделия

Вал (Рис.1)- деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенная для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т.д., и для передачи вращающего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях помимо изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения. Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение.

Перечень составных частей изделия: 1 - фланец передний, 2 - обечайка, 3- фланец задний.

Рисунок 1 - Вал

Толщина изделия - 120 мм.

Тип соединение - стыковое.

Материал изделия - сплав ОТ4.

Тип производства - единичное.

Сплав ОТ4 - титановый деформируемый сплав с хорошими антикоррозионными и прочностными свойствами. Основными легирующими элементами для этой марки титана являются алюминий и марганец.

Марка ОТ4 по своей внутренней структуре относится к псевдо б-сплавам. Сплав ОТ4 легко сваривается различными видами сварки. Он не поддается термическому упрочнению, за исключением полного или неполного отжига [9].

Химические и механические свойства материала приведены соответственно в таблицах 1 и 2.

сварка плавление вал

Таблица 1 - Химический состав материала сплав ОТ4 [9].

C

Si

Mn

Ti

Fe

N

Al

Zr

O

до 0,1

до 0,15

0,8-2

91,638-95,7

до 0,3

до 0,05

3,5-5

до 0,3

до 0,15

Таблица 2 - Механические свойства материала сплав ОТ4 при [9]

МПа

%

550-660

700-900

15-25

25

2. Выбор способов сварки

Выбор того или иного способа сварки производиться с учетом ряда факторов, главными из которых являются:

- свариваемость металла;

- толщина металла;

- положение шва.

Свойства свариваемого материала в ряде случаев имеют определенное значение в выборе способа сварки и, иногда, существенно ограничивают число возможных способов.

Основная проблема свариваемости титановых сплавов - получение сварных соединений с хорошей пластичностью, зависящей от качества защиты и чувствительности металла к термическому циклу сварки. Заметное насыщение металла шва кислородом, азотом и водородом в процессе сварки резко снижает пластичность и длительную прочность сварных конструкций. Поэтому зона сварки должна быть тщательно защищена от воздействия с воздухом.

При сварке титана плавлением требуются концентрированные источники теплоты. Однако в связи с более низким, чем у стали, коэффициентом теплопроводности (в 4 раза), более высоким электрический сопротивлением (в 5 раз) и меньшей теплоемкостью для сварки плавлением титана тратится меньше энергии.

Основной критерий выбора способа сварки, исходя из оптимальных механических свойств, - оптимальный интервал скоростей охлаждения, в котором степень снижения уровня пластических свойств ОШЗ оказывается наименьшей. Поэтому сварку - и псевдо - сплавов целесообразно проводить при минимальных погонных энергиях [4, cтр.129].

Для сплава ОТ4 применяют следующие способы сварки [4, стр.132-144]:

-дуговая сварка плавящимся электродом в защитных газах;

-дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах;

- сварка под флюсом;

- электрошлаковая сварка;

- электронно - лучевая сварка;

- плазменная сварка.

В нашем случае:

- геометрия сварного соединения - кольцевая;

- тип соединения - стыковое;

- толщина металла - 120мм

Технически невозможные способы сварки:

1) Дуговая сварка , так как можно соединятьзаготовки толщиной 2…60 мм [4, стр.132-141].

Проанализируем технически возможные способы сварки, которые позволяют выполнить стыковое соединение с толщиной 120 мм и с кольцевой геометрией.

Электрошлаковая сварка

Преимущества:

-возможность сварки за один проход металла;

-высокие пластические свойства металла околошовной зоны;

-для сварки можно использовать один или несколько проволочных электродов другового увеличенового сечения;

-низкий расход электроэнергии;

-отсутсвуют угловые деформации;

-обеспечивает равномерный провар кромок свариваемых деталей.

Недостатки:

- получение крупнозернистой макро- и микроструктуры;

- повышенная зона термического влияния, вызванная медленным нагревом и охлаждением металла;

- сварное соединение часто требует дополнительной термооброботки;

- невозможность применения для металла толщиной менее 15мм.

Автоматическая сварка под флюсом

Преимущества:

-сниженны затраты на подготовку сварщикров;

-скорость охлаждения металла низкая;

-не нужно защиты от световых излучения(дуга полностью горит под флюсом);

-нет брызг металла;

-повышенная производительность.

Недостатки:

- трудно осущесвтлять сварку в некоторых пространственных положениях;

- хранение, подготовка, производства флюса требует определенных

затрат.

Электронно-лучевая сварка

Преимущества:

-наилучшие условия защиты металла от газов;

-высокая концентрация тепловой энергии;

- малое количество вводимой теплоты;

- отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами.

Недостатки:

- возможность образования несплавлений и полостей в корне шва на металлах с большой теплопроводностью и швах с большим отношением глубины к ширине;

- для создания вакуума в рабочей камере после загрузки изделий требуется длительное время.

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах

Преимущества:

-равнопрочность сварного соединения с основным металлом;

-высокие пластические свойства металла околошовной зоны;

-при сварке вольфрамовым электродом высокая стабильность дугового разряда и, соответственно, формирования сварного шва;

-возможность визуального контроля формирования шва;

-для ручной дуговой сварки требуются небольшие затраты на оборудование и сварочные материалы.

Недостатки:

- использование дорогих сварочных материалов (вольфрамовый электрод, защитный газ);

- низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки;

- качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика;

- вредные условия процесса сварки.

Так как производство единичное, отдаем предпочтение автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой и ручной дуговой сварки. Использование электронно - лучевой сварки привела бы к большим убыткам. Установка вакуумной камеры непростая задача и требует больших затрат. Поэтому применение этого способа сварки экономически невыгодно.

Проанализировав всевозможные способы сварки для заданного изделия, сделан вывод, что оставшиеся 3 способа сварки подходят по всем критериям:

- Автоматическая сварка под флюсом.

- Электрошлаковая сварка.

- Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах с присадкой.

3. Выбор режимов обработки

Автоматическая сварка под флюсом

Рис. 2. Схема автоматической сварки под флюсом.

Параметры режима сварки представлены в таблице 3 [4, стр. 137].

Таблица 3 - Режимы автоматической сварки под флюсом.

Толщина, мм

120

Сварочный ток, А

1000-1050

Напряжение дуги, В

35-40

Диаметр проволоки, мм

8

Скорость сваркм, м/с

28

Вспомогательные материалы [4], [10], [11]:

- Флюс АНТ-7.

- проволока марки ЛП - Ti ( 3000руб/кг ). Предназначена для нанесения на все марки титана.

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах с присадкой.

Параметры режима сварки представлены в таблице 4[4, стр. 136].

Таблица 4 - Режимы ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах с присадкой

Толщина, мм

10

Сварочный ток, А

230-280

Напряжение дуги, В

13-16

Диаметр присадочной проволоки, мм

2,5-3,0

Число походов

10-14

Вспомогательные материалы [4], [10], [11]:

- аргон высшего сорта ( ГОСТ 10157 - 79).

- вольфрамовый электрод марки ВТ - 15 ( 2800 руб/кг).

Для сварки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе.

Электрошлаковая сварка

Рисунок 4. Схема электрошлаковой сварки.

Параметры режима сварки представлены в таблице 5[4, стр. 140].

Таблица 5 - Режимы электрошлаковой сварки.

Толщина, мм

120

Сварочный ток, А

2000-2600

Напряжение дуги, В

30-32

Диаметр электрода, мм

5

Скорость сварки, м/ч

120

Расход газа, л/мин

55

Вспомогательные материалы [11]:

- аргон высшего сорта ( ГОСТ 10157 - 79).

- проволока марки ЛП - Ti ( 3000руб/кг ). Предназначена для нанесения на все марки титана.

4. Выбор технологического оборудования

К сварочному оборудованию относят основное технологическое оборудование, обеспечивающее процесс сварки и его регулирование: источники питания, сварочные головки, сварочные горелки и плазматроны, установки для дуговой и плазменной сварки, а также механическое оборудование сварочного производства: вращатели, кантователи, колонны и др.

В нашем случае тип производства - единичный. При выборе оборудования нужно иметь в виду, что в условиях единичного производства экономически эффективным, как правило, будет универсальное оборудование. Основными критериями при выборе оборудования являются: соответствие технических характеристик технологическим требованиям, К.П.Д. и cos , пригодность для механизации, наличие систем автоматизированного управления, производительность, масса, занимаемая площадь, стоимость приобретения и обслуживания [7].

Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах с присадкой.

Рисунок 5. Сварочный трансформатор ТДМ-317У2

Таблица 6 - Технические характеристики ТДМ-317У2 [12]

Номинальная сила сварочного тока, А

315

Номинальное рабочие напряжение, В

32,6

Номинальный режим ПН, %

60

Пределы регулирования силы сварочного тока, А

60…360

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

Напряжение холостого хода, В

80

КПД, %

86

Масса, кг

240

Цена, руб

50000

ВД-306У3 предназначен для питания электрической сварочной дуги постоянным током при ручной дуговой сварке, резке и наплавки металлов, от сети переменного тока. Также ВД-306У3 предназначен для работы в помещениях с естественной вентиляцией. [1, стр. 57.]

Технические характеристики представлены в таблице 7.

Рисунок 6 - Сварочный выпрямитель ВД-306У3.

Таблица 7 - Технические характеристики ВД-306У3 [1, cтр.58]

Номинальная сила сварочного тока, А

315

Номинальное рабочие напряжение, В

32

Номинальный режим ПН, %

60

Пределы регулирования силы сварочного тока, А

45…315

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

Напряжение холостого хода, В

70

КПД, %

72

Масса, кг

154

Цена, руб

65000

Для ручной дуговой сварке неплавящимся электродом в защитных газах также выбираем следующие технологические оборудования:

- Вращатель сварочный М11010 (50000 руб.)

- Головка сварочная АСГВ-4АРК (20000 руб.)

- Приспособление сборочное

Автоматическая сварка под флюсом

Сварочный трактор АДФ-1250 предназначен для сварки и наплавки электродной проволокой под. АДФ-1250 представляет собой самоходное устройство, в котором подача сварочной проволоки, перемещение, и защита дуги происходит автоматически по определенной программе. Сварка осуществляется на постоянном токе стальной электродной проволокой. Трактор производит сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, угловых швов наклонным электродом, а также нахлесточных швов. Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми.

Технические характеристики представлены в таблице 8.

Рисунок 7 - Сварочный выпрямитель АДФ-1250.

Таблица 8 - Технические характеристики АДФ-1250 [1, cтр. 70]

Номинальная сила сварочного тока, А

1250

Номинальное рабочие напряжение, В

42

Скорость сварки, м/ч

20-135

Пределы регулирования силы сварочного тока, А

250…1250

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

КПД, %

70

Масса, кг

145

Цена, руб

220000

Сварочный автомат КА-001 Предназначен для сварки под слоем флюса соединений встык с разделкой и без разделки кромок, для сварки угловых швов вертикальным и наклонным электродом, а также нахлесточных швов. Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми.

Технические характеристики представлены в таблице 9.

Рисунок 8 - Сварочный автомат КА-001.

Таблица 9 - Технические характеристики КА-001 [1, cтр.88]

Номинальная сила сварочного тока, А

1050

Номинальное рабочие напряжение, В

20-56

Скорость сварки, м/ч

17-110

Пределы регулирования силы сварочного тока, А

200…1050

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

КПД, %

68

Масса, кг

47

Цена, руб

131500

Габаритные размеры:

-трактора, мм

770х380х565

-источника питания, мм

960х680х890

Для автоматической сварке под флюсом также выбираем следующие технологические оборудования:

- Головка сварочная АСГВ-4АРК (20000 руб.)

- Вращатель сварочный М11010 (50000 руб.)

- Сварочный выпрямитель ВДУ-1250 (120000руб)

- Приспособление сборочное

Электрошлаковая сварка

Автомат А535 предназначен для сварки прямолинейных и кольцевых швов стыковых, угловых и тавровых соединений. Сварка ведется электродными проволоками швов любой длины.

Технические характеристики представлены в таблице 10.

Рисунок 9 - Сварочный выпрямитель А535

Таблица 10 - Технические характеристики А535 [1, cтр.154]

Номинальная сила сварочного тока, А

3000

Диаметр электрода, мм

3

Скорость подачи электрода, м/ч

65-480

Скорость сварки, м/ч

0,4…9

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

КПД, %

85

Масса, кг

380

Цена, руб

350000

Габаритные размеры:

1600х820х1070

Автомат А550У имеет несколько исполнений, предназначен для сварки пластинчатым электродом изделий из низкоутлеродистых, легированных и коррозионностойких сталей, а также из титана, меди и их сплавов. Автомат предназначен для сварки одним пластинчатым электродом, но может быть снабжен приспособлением, позволяющим выполнять сварку тремя электродами, включенными по трехфазной схеме.

Технические характеристики представлены в таблице 11.

Рисунок 10 - Сварочный выпрямитель А550У

Таблица 10 - Технические характеристики А550У [1, cтр.155]

Номинальная сила сварочного тока, А

3000

Диаметр электрода, мм

200

Скорость подачи электрода, м/ч

08-10

Потребляемая мощность, кВА

21

Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В

380

КПД, %

85

Масса, кг

600

Цена, руб

295000

Габаритные размеры:

1200х575х3800

Для электрошлаковой сварки также выбираем следующие технологические оборудования:

- Головка сварочная АСГВ-4АРК (20000 руб.)

- Вращатель сварочный М11010 (50000 руб.)

- Приспособление сборочное

5. Экономическое обоснование выбора сварки

Для того, чтобы из предложенных вариантов технологического процесса выбрать наиболее целесообразный, необходимо провести экономический расчёт каждого варианта, то есть определить суммарные затраты на годовую программу выпуска изделия и сравнить их значения между собой.

Годовая программа выпуска деталей одного типоразмера для мелкосерийного производства с массой до 20 кг составляет менее 1000 штук [13].

Заключение

В данной курсовой работе разработаны технологии сварки плавлением металлоконструкции для сварки вала из материала ОТ4 и с кольцевой геометрией сварного соединения.

Выбраны технологические рекомендации по сварке и рекомендуемые диапазоны изменения всех необходимых параметров режима.

Определены рациональные марки основного и вспомогательного оборудования, обеспечивающие требуемые параметры процесса.

Выполнены экономические сравнения трех вариантов способов сварки. Самый экономически эффективный способ сварки - ручная дуговая сварка неплавящимся электродом.

Список литературы

1. Машиностроение. Энциклопедия. Оборудование для сварки. Т.IV-6. М.: Машиностроение. 2002.-496 с.

2. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х томах/ Под общей ред. Г.А. Николаева. - М.: Машиностроение, 1978 - т. 2 /Под ред. А, И. Акулова. 1978.462 с, ил.

3. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. Том 1/ Под общей ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. - М.: Машиностроение, 2004.

4. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. Том 2/ Под общей ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышова. - М.: Машиностроение, 2004.

5. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. Часть 1. Сварка в активных газах. Потапьевский А.Г,2007. - 192 с.

6. Сварочные работы. Практический справочник / Г.А.Серикова. -М.:РИПОЛ классик, 2013. - 256 с.

7. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Производство сварных конструкций»

Список стандартов

1) ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий.

2) ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

2)ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся

Приложение

Параметры

Варианты

Проектный 1

Проектный 2

Проектный 3

Способ сварки

Ручная дуговая сварка неплавящимя электродом с присадкой

Автоматическая сварка под флюсом

Электрошлаковая сварка

Параметры

режима сварки

Оборудование и технологическое оснащение

Трансформатор ТДМ-317У2

Выпрямитель ВД-306У3

Вращатель сварочный М11010

Приспособление сборочное

Сварочный трактор АДФ-1250

Сварочный автомат КА-001

Головка сварочная АСГВ-4АРК

Вращатель сварочный М11010

Сварочный выпрямитель ВДУ-1250

Приспособление сборочное

Автомат А535

Автомат А550У

Вращатель сварочный М11010

Приспособление сборочное

Вспомогательные материалы

Аргон высшего сорта

Электрод ВТ-15

Флюс АНТ-7

Проволока марки ЛП - Ti

Аргон высшего сорта

проволока марки ЛП - Ti

Показатель

Проектный 1

Проектный 2

Проектный 3

Себестоимость годовой программы выпуска, (руб.)

в том числе:

1. Основные материалы

2. Вспомогательные материалы

3. Содержание и эксплуатация оборудования

4. Амортизация технологической оснастки

5. Эл. энергия для технол. целей

6. Заработная плата

Сумма стоимости кап. вложений

Нормат. коэф. вложений

Затраты на капитальное вложение

Сумма приведенных затрат

Годовой экономический эффект

370869,57

290900

200984,92

194,79

1850,33

395,69

11201

195000

0,15

30600

395658,57-

534914,39

339900

190045,20

819,29

1850,33

144,42

11201

265000

0,15

40000

596914,39

28765,18

610537,87

349900

30260,38

42,13

1850,33

406,82

13102

60000

0,15

9920

635923,87

226791,69

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор и обоснование выбора материала сварной конструкции. Определение типа производства. Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций с выбором способа сборки, сварки, оборудования для сборки и сварки, режимов сварки, сварочных материалов.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.05.2017

  • Описание основного материала. Трудности и особенности сварки сплава АМг-6. Выбор и обоснование способа и режимов сварки, разделки кромок, сварочных материалов и оборудования. Специальные технологические материалы, условия и особенности их применения.

    курсовая работа [279,5 K], добавлен 17.01.2014

  • Назначение, особенности и условия эксплуатации сварной конструкции. Выбор и обоснование выбора способа сварки балки двутавровой. Определение расхода сварочных материалов. Определение параметров сварных швов и режимов сварки. Контроль качества продукции.

    дипломная работа [643,9 K], добавлен 03.02.2016

  • Описание и назначение конструкции "корпус питателя". Выбор материала для сварной конструкции, оборудования и инструментов. Обоснованный выбор способа сварки с учетом современных технологий. Технология изготовления и контроль качества сварной конструкции.

    курсовая работа [460,8 K], добавлен 29.05.2013

  • Служебное назначение изделия и анализ технологичности его конструкции. Определение типа и организационной формы производства. Выбор способа получения заготовки, маршрут ее обработки, обоснование оборудования и инструментов. Расчет режимов резания.

    курсовая работа [165,6 K], добавлен 26.06.2014

  • Назначение, описание и условия работы сварной конструкции - стойка стенки пластинчатого накопителя. Обоснование выбора материала сварной конструкции и сварочных материалов. Расчет режимов сварки. Определение усилий, необходимых для прижима заготовок.

    курсовая работа [669,9 K], добавлен 05.05.2014

  • Описание сварной конструкции. Выбор способа сварки, сварочных материалов и сварочного оборудования. Нормирование технологического процесса. Химический состав материала Ст3пс. Расчет затрат на проектируемое изделие. Карта технологического процесса сварки.

    курсовая работа [836,2 K], добавлен 26.02.2016

  • Разработка технологического процесса обработки вала. Анализ технологичности конструкции детали. Определение типа производства. Выбор и экономическое обоснование способов получения заготовки. Выбор технологических баз и разработка маршрутной технологии.

    курсовая работа [84,2 K], добавлен 06.08.2008

  • Сварка как один из распространенных технологических процессов соединения материалов. Описание конструкции балки. Выбор и обоснование металла сварной конструкции. Выбор сварочного оборудования, способа сварки и методов контроля качества сварных соединений.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.02.2014

  • Анализ технологичности конструкции ступенчатого вала. Определение типа производства изделия. Выбор способа получения заготовки и схемы ее базирования, технологического оборудования, оснастки и средств автоматизации, расчет припусков и режимов резания.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 07.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.