Технологический процесс изготовления ригеля сварного
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ
. ОПИСАНИЕ СВАРНОЙ
КОНСТРУКЦИИ
.1 Назначение
изделия
.2 Выбор и
обоснование основного металла
.3 Конструкция
изделия и возможное расчленение его на отдельные узлы и детали
.4 Технологический
процесс изготовления изделия
.5 Обоснование
выбора способов сварки плавлением
.6 Обоснование
выбора сварочных материалов
.7 Расчёт режимов
сварки
.8 Выбор
сварочного и сборочного оборудования
.9 Контроль
качества сварных соединений
.9.1
Металловедческий анализ качества сварных соединений
.9.2 Оценка
склонности металла к образованию холодных и горячих трещин
.9.3 Технология
сварки и свойства сварных соединений
.10
Технологический процесс сборки и сварки конструкции
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
РЕФЕРАТ
В проекте разработана технология изготовления ригеля сварного,
применяемого в строительно-монтажных работах, а именно при строительстве зданий
сооружений. Возможно, применять как связь между фермами.
Выбраны материалы, установлены параметры режимов сварки, выбрано
оборудование для осуществления этой технологии.
В качестве основного материала выбрана сталь 09Г2С по ГОСТ 380-94.
Изготовление всех деталей рассматриваемой конструкции предложено
выполнять в заводских условиях, т.к. они легко изготовимы при наличии
оборудования. Сварные швы выполняются механизированной сваркой в СО2,
проволокой СВ-08Г2С (ГОСТ 2246-70).
Сборочные операции производятся в специально разработанном кондукторе.
Ручная дуговая сварка применяется при сборке конструкции электродами типа
УОНИ 13/55 по ГОСТ 9466-75.
Контроль качества стыковых швов конструкции выполняется УЗК ГОСТ 7512, а
также механическими испытаниями по ГОСТ 6996-66.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие и совершенствование сварки как технологического процесса тесно
связано с развитием науки о сварке. Новые предложения об использовании тех или
иных физических явлений для целей сварки и резки должны быть научно обоснованы.
Научное описание происходящих при сварке явлений составляет её теоретические
основы.
Сварка - один из наиболее широко распространённых технологических
процессов. К сварке относится собственно сварка, наплавка, сваркопайка,
склеивание, пайка, напыление и некоторые другие операции.
Электрическая сварка плавлением достигла высокого уровня развития и стала
ведущим технологическим процессом, позволяющим создавать рациональные
конструкции для всех без исключения отраслей промышленности из любых,
практически применяемых металлов и сплавов различной толщины. Технология
электрической сварки плавлением строится на серьёзной научной основе, которая
включает в себя богатейший опыт множества научных разработок.
Совершенствование технологического процесса изготовления конструкции
является важной задачей в сварочном производстве. Правильное и научно
обоснованное решение, принятое при разработке технологии может привести к
сокращению ручного труда, механизации и автоматизации процесса. Возможность
механизации и автоматизации технологического процесса связана с внедрением и
разработкой нового технологического оборудования, установок для сборки и сварки
изделия.
В курсовом проекте рассматривается технология изготовление ригеля
сварного.
Таким образом, нет чётко отработанной технологии изготовления изделия.
Следовательно, в проекте необходимо уделить особое внимание проработке
технологии изготовления изделия совершенствовании и механизации
технологического процесса. Необходимо внедрить в технологический процесс хоть
какое-то оборудование и приспособления, механизирующие и автоматизирующие
производство конструкции.
1. ОПИСАНИЕ
СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ
1.1
Назначение изделия
Ригель стальной с двумя фланцами, служит для связи между колоннами,
опарами, балками конструкций. Выполняет вспомогательную функцию или служит
дополнительным элементом конструкции. Изделие выполнено из стали 09Г2С. Общий
вид изделия представлен в приложении 1.
Основные расчётные положения, принятые при проектировании ригеля сварного
представим в таблице 1.
Таблица 1
Основные
расчётные положения
Наименование
|
Ригель сварной
|
Температура эксплуатации: максимальная минимальная Предел
текучести стали конструкции, МПа Предел прочности материала конструкции, МПа
Ветровая нормативная нагрузка, кПа Расчётная температура наружного воздуха
Основные габариты: длина, мм ширина, мм масса, кг
|
+450ºС -70ºС 305-325 460-470 15,0 -50ºС 6665 342 175
|
Условия эксплуатации. Ригель предназначен для связи конструкций между
собой и отдельных их элементов. Следовательно, должен быть выполнен в
герметичном исполнении с заданной точностью. Сварные швы не должны допускать
несплошности и дефекты.
Изделие может работать в агрессивной среде, следовательно, необходимо
покрыть грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-85 и окрасить двумя слоями эмали ПФ-115
по ГОСТ 6465-76.
Изготовление конструкции, контроль качества сварных швов, предельные
отклонения размеров выполнены в соответствии со СНИП III - 18 - 75.
1.2 Выбор и
обоснование основного металла
Приведём обоснование правильности выбора основного металла исходя из
условий эксплуатации изделия и технических требований к металлу. Конструкцию
рекомендовано изготовлять из ст3пс5, но для окончательного решения по поводу
материала рассмотрим несколько марок сталей, которые рекомендованы для
изготовления конструкций данного типа.
Конструкцию следует изготовить, низколегированной конструкционной стали
используемой для строительных работ работающих под различными нагрузками [8].
Сравним следующие марки сталей: 09Г2Д, 09Г2С, 09Г2СД, 12ГС, 10Г2С1.
Химический состав данных сталей приведём в таблице 2.
Таблица 2
Химический состав сталей (ГОСТ 19282 - 73)
Марка стали
|
Химический состав, %
|
Тип стали
|
|
С
|
Si
|
Мn
|
Cu
|
Сr
|
|
09Г2С 09Г2Д 09Г2СД 12ГС 10Г2С1
|
0,12 <0,12 <0,12 0,09-0,15 <0,12
|
0,5-0,8 0,17-0,37 0,5-0,8 0,5-0,8 0,8-1,1
|
1,3-1,7 1,4-1,8 1,3-1,7 0,8-1,2 1,3-1,65
|
<0,3 0,15-0,3 0,15-0,3 <0,3 <0,3
|
- <0,3 <0,3 <0,3 <0,3
|
Кремне марганцевые
|
Как видно из таблицы химический состав сталей данного типа мало
отличается друг от друга, поэтому рассмотрим механические свойства данных
сталей. Механические свойства сталей приведём в таблице 3.
Таблица 3
Механические свойства сталей (ГОСТ 19282 - 73)
Марка стали
|
KCU, Дж/см2 при температуре °С
|
sт
|
sв
|
d5, %
|
|
+20
|
-40
|
-70
|
МПа
|
|
09Г2С 09Г2Д 09Г2СД 12ГС 10Г2С1
|
64 - 64 - 64
|
39 34 39 - 39
|
34 - 34 - 29
|
325-305 305 345 315 355-345
|
470-460 440 490 460 490
|
21 21 21 21 21
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходя из данных таблицы 3 видно, что наиболее лучшие механические
свойства у сталей 09Г2С, 09Г2СД, 10Г2С1. По сравнению с этими сталями, сталь
09Г2С дешевле по стоимости и обладает достаточно высокими механическими
свойствами, поэтому её следует выбрать в качестве основного металла.
Назначение стали 09Г2С: гнутые профили для железнодорожных платформ.
Детали листовых сварных конструкций вагонов, балки зетовые и вагонные стойки.
Детали аппаратов химического, нефтяного машиностроения работающие под давлением
и при температуре от -70°С
до +450°С.
Сталь 09Г2С не склонна к тепловой хрупкости и не разупрочняется в
результате длительного старения.
Ударная вязкость листовой, универсальной, сортовой и фасонной стали после
механического старения должна быть не менее 29 Дж/см2 по ГОСТ
19282-73.
Повысить механические свойства облегчённых профилей проката из
низколегированной стали можно путём закалки в воде с прокатного нагрева таблица
4. На сварку металл поступает в холоднокатаном состоянии.
Таблица 4
Механические свойства стали 09Г2С после закалки в воде с прокатного
нагрева (800°С)
Состояние металла
|
sт
|
sв
|
d10, %
|
|
МПа
|
|
Горячекатаный После термообработки
|
390 460-485
|
485 655
|
28 16
|
Технологические свойства стали 09Г2С приведём в таблице 5.
Таблица 5
Технологические свойства стали 09Г2С
Сталь
|
Температура ковки °С
|
Свариваемость
|
|
Начала
|
Конца
|
|
09Г2С
|
1250
|
850
|
РДС без ограничений, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС
|
При производстве сварных конструкций широко используют низколегированные,
конструкционные стали. Суммарное содержание легирующих элементов в этих сталях
не превышает 4,0 %, а углерода 0,25 %.
В состав стали 09Г2С входит такой легирующий элемент как Мn, который снижает диффузионную
подвижность углерода и, как следствие, увеличивают уровень значений
характеристических длительностей τф, τп, τб, понижают температурный интервал γ → α - превращения [10]. Поэтому при
общепринятых режимах сварки в околошовном участке возрастает вероятность
образования мартенсита и понижается сопротивляемость сварного соединения
образованию холодных трещин.
1.3
Конструкция изделия и возможное расчленение его на отдельные узлы и детали
Конструктивное исполнение изделия как это ни странно, но является очень
простым. Итак, конструкция выполнена из трёх полос, (полосы стыкованные длинна
6695), двух косынок и крепежного уголка. Пластины деталей сваривают в стык без
разделки кромок с двух сторон. Детали 1, 2 рассмотрим на рисунке 1.
Рисунок 1 - Основные элементы конструкции
Элементами конструкции является также технолдогический уголок (а) и две
косынки (б).
Рисунок 2 - Элементы, составляющие оформление конструкции
Предусмотренные чертежом способы соединения между собой деталей узлов.
Рассмотрев чертеж, следует заметить наличие сварных швов и соединений. Итак,
при производстве конструкции применимы тавровое соединение с разделкой кромок с
внешней стороны, соединение деталей в внахлест, а также стыковое соединение
деталей без разделки кромок с полным проваром под УЗК
Стыковое соединение С7
Нахлёсточное соединение Н1
Тавровое соединение Т3
Рисунок 3 - Способы соединения деталей конструкции между собой
Ввиду простоты конструкции иного соединения деталей между собой не
предусмотрено, соответственно сборку частей конструкции следует производить
согласно технических условий на изготовление изделия.
1.4
Технологический процесс изготовления изделия
Технология изготовления изделия включает в себя следующие технологические
операции:
Правка проката:
. Правку осуществлять созданием местной пластической деформации в
холодном состоянии. Для устранения волнистости листов используют
листоправильную машину 18X2000.
Отчистку поверхности листов от грязи и ржавчины производить с помощью
щётки и шабера.
Резка проката:
. Первоначальный раскрой листов производить на машине ВПР “Комета” с
числовым программным управлением.
. Резку листов по разметке осуществлять на гильотинных ножницах.
Обработка кромок:
. Обработку кромок листов производить пакетом 40 - 60 мм на
продольно-строгательном станке 7216.
. Более тонкую обработку производить на торцефрезерном специальном станке
УФ - 5213.
Сборка из деталей узлов конструкции:
. Сборка стенки и полок конструкции
Сборка производится на стеллаже. Детали выставляются на сборочном
стеллаже, подгоняются их кромки, выдерживая зазор 0 - 1 мм. Детали
прихватываются ручной дуговой сваркой электродами марки УОНИ 13/45, УОНИ 13/55,
диаметром 3 - 4 мм.
. Сборка стенки и полок между собой
Стенка укладывается на сборочный стеллаж, выставляются полки и
фиксируются с помощью специальных приспособлений. Прихватку выполнить РДС.
. Сборка конструкции ригеля с косынками
Косынки выставляются сборщиком по разметке. Прихватки выполнить РДС.
. Сборка конструкции ригеля с технологическим уголком
Уголок выставить у противоположного конца ригеля с выступом 2-3см.
Прихватки выполнить РДС.
Контроль сборки
Контроль сборки сварных соединений производится с помощью проверки
размеров линейкой. Зазоры стыковых соединений не более 0…2 мм, зазоры в
тавровых соединениях не допускаются.
Сварочные операции
. Сварка стенки и полок ригеля производится сварочным полуавтоматом ПДГО
- 508, в среде защитного газа СО2 или СО2 + Ar. Источник питания ВДУ - 505.
Используется сварочная проволока Св - 08Г2С диаметром 1,4 - 2,0 мм. После
сварки сварные швы отчистить от брызг - зубило слесарное щётка металлическая.
После отчистки машиной с абразивным кругом снимается усиление шва с двух
сторон.
. Сварка полки и стенок между собой производиться на поворотном сварочном
стенде полуавтоматом ПДГО - 508. Сварочные материалы те же.
. Сварка косынок и технологического уголка
Сварка элементов оформления конструкции выполняется на поворотном
сварочном стенде полуавтоматом ПДГО - 508. Сварочные материалы те же.
. Испытать ригель сварной необходимо на специальной установке. Швы
проходят механическое испытание на прочность, а также используется установка
для ультразвукового контроля.
Антикоррозийная обработка
Конструкцию покрыть грунтовкой ГФ - 021 ГОСТ 25129 - 82.
Транспортные операции
Транспортировка пакетов заготовок, узлов сварной конструкции, самого
изделия осуществляется с помощью мостового крана и с помощью рельсовой тележки.
Транспортировка готовых изделий к месту заказа осуществляется
железнодорожным транспортом.
1.5
Обоснование выбора способов сварки плавлением
При изготовлении ригеля сварного возможно использование следующих видов
дуговой сварки:
·
(РДС) ручная
дуговая сварка покрытыми электродами;
·
механизированная
сварка в защитном газе.
Данная конструкция имеет протяжённые тавровые, а также стыковые и
нахлёсточные соединения. И в процессе изготовления конструкции при сборке
отдельных элементов имеется необходимость выполнения прихваток.
Для выполнения прихваток, и труднодоступных швов возможно применения ручной
дуговой сварки покрытыми электродами или механизированной в среде защитного
газа.
С помощью РДС выполняют большой процент сварочных работ, но этот способ
имеет ряд недостатков. При РДС покрытыми электродами перемещение электрода
вдоль линии сварки и подачу электрода в зону сварки по мере его плавления
осуществляют в ручную, при этом возникает частое изменение длинны дуги. Что
отражается на постоянстве основных параметров режима.
Таким образом, наряду с преимуществом, таким как универсальность и простота
оборудования имеется недостаток - невысокая производительность.
Механизированная сварка в среде защитного газа плавящимся электродом
является наиболее распространённым способом механизированной сварки. За счёт
ряда преимуществ, данный способ является более производительным, и успешно
конкурирует с РДС. [6, 15]
При механизированной сварке в защитных газах перемещение электродной
проволоки вдоль шва производится сварщиком в ручную, а подача электродной
проволоки и защитного газа в зону сварки механизирована. Благодаря этому
обеспечивается стабильность параметров режима сварки. Механизированный способ
сварки обладает большей маневренностью по сравнения с ручным. Кроме этого
преимуществом механизированной сварки в среде защитного газа является лучшая
защита сварочной ванны, а так же отсутствие шлака после сварки [14, 15].
Следовательно, для выполнения сварных швов конструкции целесообразно
использовать механизированную сварку в среде защитного газа.
1.6
Обоснование выбора сварочных материалов
) Сварочная проволока
При осуществлении процесса механизированной сварки в среде защитных газов
использовать сварочную проволоку сплошного сечения Св - 08Г2С Æ 2,0 мм (ГОСТ 2246 - 70) [5, 14].
Преимущественно сварочная поволока применима для сварки низколегированных конструкционных
сталей. Химический состав проволоки Св - 08Г2С представлен в таблице 6.
Таблица 6
Химический состав проволоки Св - 08Г2С и Св - 08ГА по ГОСТ 2246-70
Марка проволоки
|
Массовая доля элементов, %
|
|
C
|
Si
|
Mn
|
Cr
|
Ni
|
S
|
P
|
|
|
|
|
|
|
Не более
|
Св - 08ГА
|
£0,10
|
£0,030
|
0,8-1,1
|
£0,10
|
£0,25
|
0,030
|
0,030
|
Св - 08Г2С
|
0,05-0,11
|
0,7-0,95
|
1,8-2,1
|
£0,20
|
£0,25
|
0,025
|
0,030
|
Механические свойства металла шва при сварке проволокой Св - 08Г2С, Св -
08ГА показаны в таблице 7.
Таблица 7
Механические свойства металла шва при сварке проволокой Св - 08Г2С по
ГОСТ 2246 - 70
Марка проволоки
|
Свойства металла шва
|
|
sв, МПа
|
d, %
|
KCU, кДж/см2
|
|
|
|
+20°С
|
-20°С
|
Св - 08Г2С
|
510
|
22
|
120
|
50
|
Сварочная проволока хранится в складских, отапливаемых помещениях выше
уровня пола, при температуре выше 15°С. Перед сваркой сварочные материалы просушивают и
прокаливают при температуре 250 - 260°С.
) Защитный газ.
При механизированной сварке для защиты дуги используется защитный газ СО2.
Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050 - 80. Желательно применять газ 1
сорта так как в нём меньше содержание паров воды, и требуется меньше затрат на
его очистку и осушение. Данные занесём в таблицу 8.
Согласно ГОСТ 8050-85 двуокись углерода не должна содержать сероводород,
кислоты, органические соединения (спирты, эфиры, альдегиды и органические
кислоты), аммиак, этаноламины и ароматические углеводороды.
При сварке в среде углекислого газа необходимо избежать образования пор
из-за выделения окиси углерода в процессе кристаллизации и снижения
механических свойств по этой причине.
Таблица 8
Состав двуокиси углерода (по ГОСТ 8050-85)
Показатель
|
Сорт
|
|
Высший
|
Первый
|
Объемная доля (СО2), % не менее
|
99,8
|
99,5
|
Массовая концентрация минеральных масел и механических
примесей, мг/кг не более
|
0,1
|
0,1
|
Массовая концентрация водяных паров при температуре 20 0С и
давлении 101,3 кПа, не более, что соответствует температуре насыщения СО2
водяными парами при давлении 101,3 кПа, не выше, 0С.
|
0,037 -48
|
0,184 -48
|
Образование пор при сварке в углекислом газе низкоуглеродистых сталей
предотвращается, если металл шва содержит до 0,12-0,14% С, не ниже 0,17-0,2% Si, 0,5-0,8% Мn [13]. При этом металл
шва характеризуется малой склонностью к образованию кристаллизационных трещин и
достаточно высокими механическими свойствами. Это обеспечивается при
использовании кремнемарганцовистых электродной проволоки Св - 08Г2С, которая
обеспечивает малую загрязненность металла шва окисными включениями.
Содержание окисных включений при сварке низкоуглеродистой стали,
проволокой Св-08Г2С составляет 0,014%. Небольшая загрязненность металла шва
окисными включениями при сварке низкоуглеродистой стали проволокой Св-08Г2С
обусловлена более рациональным содержанием кремния и марганца в металле шва
(0,23% Si, 0,72% Mn), при котором продукты раскисления формируются в виде
жидких силикатов.
Содержание марганца и кремния в проволоке несколько выше, чем в стали
09Г2С, что позволяет компенсировать выгорание этих элементов при сварке. К тому
же содержание углерода в проволоке ниже (для предотвращения образования закалочных
структур и как следствие холодных трещин), что делает необходимым повышенное
легирование марганцем и кремнием.
1.7 Расчёт
режимов сварки
Расчёт режимов механизированной сварки в среде защитного газа стыкового
соединения. С двух сторон без разделки кромок и без зазора в стыке.
Соединение выполнено по типу С7. Толщина металла 8 мм. Диаметр
электродной проволоки 2 мм.
Рисунок 4 - Стыковое соединение С7
Глубина проплавления рассчитывается по формуле:
Диаметр
электродной проволоки 2 мм.
Сварка
ведётся на постоянном токе обратной полярности.
Рассчитаем
величину сварочного тока
Расчёт
плотности сварочного тока
Рассчитаем
скорость сварки Vсв:
;
;
Для
dэ=2 мм,
А=8-12×103 м/ч.
Определим
напряжение на дуге:
Расчёт
размеров и формы шва.
Определим действительную глубину проплавления, Н:
А=0,081;
Определим
ширину шва:
Определим
высоту валика:
Площадь
поперечного сечения наплавленного металла Fн определяется на основании выражения:
Определим
скорость подачи электродной проволоки:
;
Расчётные значения представлены в таблице 9.
Таблица 9
Режимы механизированной сварки в защитном газе стыкового соединения
проволокой диаметром 2 мм
Стыковое соединение по ГОСТ 14771 - 76
|
Обозначение
|
Размеры, мм
|
Режимы сварки
|
|
S
|
b
|
e
|
g
|
Iсв, А
|
Uд, В
|
Vпод, м/ч
|
|
|
ном.
|
откл.
|
ном
|
откл.
|
ном
|
откл.
|
|
|
|
С7
|
8
|
0
|
±0,5
|
16
|
-2
|
2,5
|
±1
|
320-450
|
30-34
|
215-233
|
С7 Расчёт
|
8
|
0
|
-
|
14
|
-
|
2,2
|
-
|
387
|
34
|
221
|
Расчёт режимов механизированной сварки в среде защитного газа тавровых
соединений с разделкой кромок с одной стороны.
Соединение выполнено по типу Т3. Вид соединения покажем на рисунке 5.
Диаметр электрода 2 мм. Высота катета 6 мм.
Сварка ведётся на постоянном токе обратной полярности.
Рисунок 5 - Тавровое соединение Т3
По допустимой плотности тока и выбранного диаметра сварочной проволоки
рассчитаем сварочный ток по формуле:
.
Площадь поперечного сечения шва рассчитаем по формуле:
Рассчитаем
скорость сварки Vсв:
.
Определим значение критического тока, при котором получаются швы с
плоской поверхностью:
Так
как - то форма шва вогнутая.
Определим напряжение на дуге:
Расчётные
значения режимов сварки представим в таблице 10.
Таблица 10
Режимы механизированной сварки в защитном газе проволокой диаметром 2 мм
тавровых соединений
Тавровые соединения по ГОСТ 14771 - 76
|
Обозначение
|
S=S1
|
Размеры, мм
|
Режимы сварки
|
|
|
b
|
к
|
Iсв, А
|
Uд, В
|
Vпод, м/ч
|
|
|
ном.
|
откл.
|
откл.
|
|
|
|
Т3
|
6
|
0
|
+1
|
6
|
±1
|
400-450
|
32-34
|
380-420
|
Т3 Расчёт
|
4…8
|
0
|
-
|
6
|
-
|
380
|
34
|
380
|
Расчёт режимов механизированной сварки в СО2 нахлёсточного
соединения. Соединение выполнено по типу Н1. Соединение покажем на рисунке 6.
Рисунок 6 - Нахлесточное соединение Н1
Диаметр электродной проволоки 2 мм. Высота катета 8 мм. Для диаметра
электродной проволоки 2 мм допустимая плотность сварочного тока составляет 60 -
150 А·мм2. Сварочный ток рассчитывается по формуле:
Площадь
поперечного сечения шва рассчитаем по формуле:
Определим скорость сварки:
где
- коэффициент наплавки.
Определим значение критического тока, при котором получаются швы с
плоской поверхностью:
Так
как - то форма шва вогнутая.
Определим
напряжение на дуге:
Параметры
режима автоматической сварки под слоем флюса нахлёсточного соединения сведём в
таблицу 12.
Таблица 10
Режимы автоматической сварки под слоем флюса нахлёсточного соединения
Нахлёсточное соединение по ГОСТ 8713 - 79
|
Обозначение
|
Режимы сварки
|
|
Iсв, А
|
Uд, В
|
Vсв, м/ч
|
Н1
|
377
|
34
|
20
|
технологический сварной ригель качество
1.8 Выбор
сварочного и сборочного оборудования
Для механизированной сварки в среде СО2 для сварки конструкции
применять полуавтомат сварочный ПДГО-508, который предназначен для дуговой
сварки в среде защитных газов изделий из малоуглеродистых, легированных и коррозионно-стойких
сталей швами, расположенными в различных пространственных положениях. Сварка
осуществляется на постоянном токе плавящимся электродом, сплошной проволокой
марки типа Св-08Г2С в среде СО2, СО2+Ar. Техническую характеристику
полуавтомата ПДГО - 508 представим в таблице 11.
Для непосредственного выполнения процесса сварки необходим источник
питания, для выбранного полуавтомата ПДГО - 508 наиболее подходящими являются
выпрямители ВДУ - 506 и ВДУ - 505.
Таблица 11
Техническая характеристика полуавтомата ПДГО - 508.
Марка полуавтомата
|
Номинальный сварочный ток при ПВ = 65%, А
|
Диаметр электродной проволоки, мм
|
Скорость подачи проволоки, м/с 10-3
|
Длина держателя, м
|
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм
|
Масса кг
|
Источник питания
|
ПДГ- -508
|
500
|
1,6-2,0
|
29-205
|
3,5
|
445*316*370
|
30
|
ВДУ-506
|
Выпрямитель сварочный типа ВДУ-506 с универсальными внешними
характеристиками предназначен для ручной дуговой сварки металлическими
электродами, а также для механизированной сварки в среде защитных газов в
составе полуавтомата. Выпрямитель может быть применен для механизированной
сварки легированных и коррозионно-стойких сталей в среде аргона, а также для
работы со сварочными автоматами, роботами и манипуляторами. Техническая
характеристика выпрямителя ВДУ - 506 приведена в таблице 12.
Выпрямитель ВДУ - 505 предназначен для ведения процесса ручной дуговой
сварки штучными электродами и для однопостовой механизированной сварки
выпрямленным током в среде углекислого газа и под флюсом. Выпрямитель может
быть применён для воздушно-дуговой резки (строжки) угольным электродом.
Техническая характеристика выпрямителя ВДУ - 505 приведена в таблице 13.
Таблица 12
Техническая характеристика выпрямителя ВДУ-506
Параметр
|
Падающая характеристика
|
Жесткая характеристика
|
Напряжение питающей сети, В
|
3´380
|
Номинальная частота сети, Гц
|
50
|
Первичная мощность, не более, кВА
|
34
|
30
|
Первичный ток, не более, А
|
85
|
80
|
Напряжение холостого хода, не более, В
|
85
|
Номинальное рабочее напряжение, В
|
50
|
46
|
Пределы регулирования рабочего напряжения, В
|
18-50
|
22-46
|
Номинальный сварочный ток при ПВ=60%, А
|
500
|
Пределы регулирования сварочного тока, А
|
50-500
|
60-500
|
КПД,% не менее
|
75
|
Таблица 13
Техническая характеристика выпрямителя ВДУ-505
Параметр
|
Падающая характеристика
|
Жесткая характеристика
|
Напряжение питания, В
|
220 - 380
|
Первичная мощность, кВА
|
Не более 40
|
Номинальный сварочный ток, А
|
500
|
Пределы регулирования сварочного тока, А
|
50 - 500
|
60 - 500
|
Напряжение холостого хода, В
|
Не более 80
|
Номинальное вторичное напряжение при номинальном сварочном
токе, В
|
46
|
50
|
Пределы регулирования напряжения, В
|
22 - 46
|
18 - 50
|
ПН, % при цикле сварки 10 мин
|
60
|
КПД, %
|
82
|
Масса не более, кг
|
300
|
При сборке конструкции необходимо применять ручную дуговую сварку, в
качестве источника питания используют трансформаторы ТД - 300, ТД - 500. Данные
трансформаторы являются усовершенствованными конструкциями с уменьшенной
массой, габаритами, повышенной технологичностью конструкции и удобством
обслуживания. Уменьшение массы и габаритов достигнуто благодаря применению
двухдиапазонного плавного регулирования тока: в диапазоне больших токов обе
катушки первичной и вторичной обмоток включаются попарно параллельно; в
диапазоне малых токов катушки первичной и вторичной обмоток включаются
последовательно. Включение и отключение катушек производится переключателем,
смонтированным внутри трансформатора. Технические характеристики
трансформаторов ТД - 300, ТД - 500 представим в таблице 14.
Таблица 14
Техническая характеристика трансформаторов ТД-300, ТД-500
Параметры
|
ТД - 300
|
ТД - 500
|
Номинальное напряжение питающей сети частотой 50 Гц, В
|
380
|
380
|
Номинальный сварочный ток при, А
|
300
|
500
|
Вторичное напряжение х/х, В
|
61;79
|
59;73
|
Номинальный режим работы ПН, ПВ, %
|
60
|
60
|
Пределы регулирования сварочного тока, А
|
60 - 400
|
100 - 560
|
КПД, %
|
86
|
87
|
Габаритные размеры трактора, мм - длина - ширина - высота
|
692 620 710
|
720 580 850
|
Масса, кг
|
210
|
137
|
Сборочное оборудование. Для сборки конструкции ригеля применяют сборочный
универсальный стенд см. листы 2, 3 графической части. Стенд снабжен
приспособлениями, способными фиксировать детали конструкции в заданных
положениях, кроме того, конструкция стенда оборудована поворотным механизмом.
Это обеспечивает возможность сварки конструкции в более удобном положении.
Стенд комплектуется с постом ручной дуговой сварки, для выполнения элементарных
сборочных операций.
1.9 Контроль
качества сварных соединений
1.9.1
Металловедческий анализ качества сварных соединений
Сталь 09Г2С обладает хорошей свариваемостью. Важное требование при сварке
- обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и
отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва
и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела соответствующих свойств
основного металла. Механические свойства металла шва и сварного соединения
зависят от его структуры, которая определяется химическим составом и режимом
сварки.
Структура стали 09Г2С феррито-перлитная + бейнит + мартенсит [10].
Присутствие мартенсита в металле шва увеличивает склонность к образованию
закалочных структур. Увеличение времени охлаждения сварного соединения
способствует снижению образования мартенсита а, следовательно, и образование
закалочных структур.
Химический состав металла шва при сварке данных сталей незначительно
отличается от состава основного металла. Это различие сводится к снижению
содержания в металле шва углерода. Происходит это из-за меньшего содержания
углерода в сварочной проволоке Св-08Г2С (0,05-0,11%) и в результате его
выгорания при сварке. Возможное снижение прочности металла шва, вызванное
уменьшением содержания в нём углерода, компенсируется легированием его
марганцем и кремнием через проволоку. Их содержание в проволоке составляет
соответственно (1,8-2,1%) и (0,7-0,95%). Легирующие элементы оказывают
существенное влияние, на показатели свариваемости стали.
Наличие марганца в стали, повышает ударную вязкость и хладноломкость,
обеспечивая удовлетворительную свариваемость. По сравнению с другими
низколегированными сталями марганцевые позволяют получить сварные соединения
более высокой прочности при знакопеременных и ударных нагрузках. Введение в
низколегированные стали небольшого количества меди (не более 0,3%) повышает
стойкость стали против атмосферной коррозии. Термообработка повышает механические
свойства данных сталей.
Таким образом, при сварке низколегированной стали 09Г2С, получение
равнопрочного сварного соединения вызывает некоторые трудности и поэтому
требует применение определённых технических приёмов (применение
предварительного и сопутствующего подогрева, если это возможно).
1.9.2 Оценка
склонности металла к образованию холодных и горячих трещин
Одним из технологических средств, снижающих вероятность появления
холодных трещин, при сварке данной стали, является предварительный и сопутствующий
подогрев.
Для определения необходимого теплового режима при сварке стали 09Г2С с
целью предотвращения холодных трещин необходимо выполнить расчёт Сэкв.
Расчёт значения эквивалента углерода Сэкв выполним по формуле:
Как
видно из расчёта Сэкв ≤ 0,45% следовательно, сталь не склонна
к образованию закалочных структур.
Определим
склонность металла шва к образованию горячих трещин по формуле:
Как
видно расчётное значение HCS < 4, следовательно, горячих трещин быть не может.
1.9.3
Технология сварки и свойства сварных соединений
Технология сварки низколегированной стали 09Г2С, проектируется с учётом
того, что при уменьшении погонной энергии и увеличении интенсивности охлаждения
в металле шва и зоне термического влияния возрастает вероятность распада
аустенита с образованием закалочных структур. При этом снижается
сопротивляемость сварных соединений образованию холодных трещин и хрупкому
разрушению. При повышенной погонной энергии наблюдается рост зерна аустенита и
образуется грубозернистая феррито-перлитная структура видманштеттового типа с
пониженной ударной вязкостью.
Для стали 09Г2С при эксплуатации не ниже - 40ºС рекомендуется использовать
сварочные проволоки Св - 08ГА, Св - 10ГА, а при температурах эксплуатации до - 70ºС - сварочные проволоки Св - 10НМА,
Св - 10НЮ, Св - 08МХ с целью обеспечения достаточного уровня ударной вязкости.
Особенностью термоупрочняемых сталей является их склонность к
разупрочнению при сварке.
Применение сопутствующего охлаждения позволяет обеспечить равнопрочность
сварных соединений с основным термоупрочнённым металлом и повысить их
сопротивление хрупкому разрушению. Например, при механизированной дуговой
сваркой под флюсом по общепринятой технологии коэффициент прочности сварных
соединений из стали 09Г2С составил 0,75 - 0,77, а при сварке с сопутствующим
охлаждением - не менее 0,98. Значения критических температур перехода в хрупкое
состояние металла околошовного участка сварных соединений при переходе от
общепринятой технологии к технологии сварки с сопутствующим охлаждением
снизились на 40 - 50ºС и достигли уровня Ткр основного
термоупрочненного металла.
1.9.4 Выбор и
обоснование методов контроля качества
Качество продукции согласно ГОСТ 15467 - 79 есть совокупность свойств
продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворять определённые
потребности в соответствие с её назначением.
В соответствие со СНИП III
18-75 на изготовление ригеля контроль качества сварных швов выполнить
механическим испытанием, а также ультразвуковой контроль стыков шва.
В процессе изготовления ригеля контроль качества швов осуществляется два
раза. Испытания производить при наличии специального оборудования и с учётом
особых мер безопасности.
1.10
Технологический процесс сборки и сварки конструкции
Технологический процесс изготовления конструкции ригеля сварного
представлен в таблице (Приложения 1).
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технология
и оборудование сварки плавлением. А.И. Акулов, Г.А. Бельчук, В.П. Демянцевич:
Учебник для ВУЗов. М.: «Машиностроение», 1977 г.
2. Сварочные
конструкции: технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль
качества в сварочном производстве. С.А. Куркин, Г.А. Николаев М.:”Высшая
школа”, 1991
. Блинов
А.Н., Ляпин К.В. Сварочные конструкции: Учеб. для техникумов-М.: Стройиздат,
1990-353С,:
. Технология,
механизация и автоматизация производства сварных конструкций: Атлас. Куркин
С.А., В.М. Ховов, А.М. Рыбачук и др. - М.: «Машиностроение», 1989 г.
. Сварочные
работы: Учебн. Для проф.обр. - М: Проф. Обр. Издат, 20001-240с. Маслов В.И.
6. Беляев
В.М. “Курсовое проектирования” по курсу технология и оборудование сварки
плавлением. Методические указания к выполнению и оформлению курсовой работы. НК
1999.
ПРИЛОЖЕНИЕ