Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИЖЕВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.Т. КАЛАШНИКОВА»
КАФЕДРА «М и
ТОМД и СП»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
к курсовой
работе
на тему: «Технология
и оборудование сварки плавлением и термической резки»
студент группы
1081з
Габдулбаров Р.И.
ст. преподаватель
Шилов С.А
Содержание
1. Особенности и трудности сварки
стали 23Х2НВФА
. Способы сварки
. Тип раздела кромок и требования к
сборке под сварку
. Сварочные материалы
. Режимы сварки
. Сварочное оборудование
. Техника сварки конструкции
. Требования и режимы после
сварочных операций
Вывод
Список использованных источников
1. Особенности
и трудности сварки стали 23Х2НВФА
Х2НВФА - сталь конструкционная легированная.
Применяется: для изготовления ответственных штампосварных конструкций; для
высоконагруженных сварных узлов и конструкций, не подвергающихся закалке или
нормализации после сварки вследствие крупных габаритов или конструктивных
особенностей, а также сварных и несварных деталей, работающих при температурах
до +500 °С; цельнокатаных колец различного назначения.
При изготовлении сварных изделий из легированных
сталей широкое применение получили стали перлитного класса типа ХГСА с меньшим
или большим содержанием углерода (25ХГСА, 30ХГСА) и сложнолегированные стали с
низким содержанием углерода (12Х2НВФА, 23Х2НВФА и др.). Конструкционные стали
средней прочности перлитного класса в зависимости от вида термической обработки
имеют следующие структуры: при отжиге - ферритно-перлитную; при закалке
мартенситную или троостомартенситную; при отпуске закаленной стали
-троостомартенситную, трооститную, троостосорбитную и сорбитную.
Для изготовления сварных изделий из сталей
25ХГСА и 30ХГСА с пределом прочности 1100-1300МПа после сварки применяют
термическую обработку (закалку и отпуск). Изделия больших габаритных размеров
целесообразно изготовлять из предварительно термически обработанных элементов.
Для снятия внутренних напряжений после сварки применяют отпуск. Эти стали
рекомендуется использовать для ответственных штампосварных конструкций. Стали
12Х2НВФА и 23Х2НВФА упрочняют путем термической обработки (закалки в масле с
последующим отпуском или нормализации с отпуском).
. Способы сварки
Для данной конструкции применимы 2 варианта
способа сварки: сварка под слоем флюса и сварка в среде защитных газов
плавящимся электродом. Рассмотрим достоинства и недостатки вышеупомянутых
способов сварки.
Сварка под флюсом
Производительность сварки, определяемая числом
метров шва за час горения дуги, при сварке под флюсом значительно выше (до 10
раз), чем при сварке открытой дугой на одинаковых сварочных токах. Таким
образом, производительность сварки под флюсом возрастает как за счет увеличения
сварочного тока, так и за счет лучшего его использования.
Возможность резкого увеличения силы сварочного
тока составляет главное, неоценимое преимущество сварки под флюсом. Заключение
дуги в газовый пузырь со стенками из жидкого флюса практически сводит к нулю
потери металла на угар и разбрызгивание, суммарная величина которых не
превышает 2% веса расплавленного электродного металла. Сварные швы получаются
равномерного и очень высокого качества. Отсутствие потерь на угар и
разбрызгивание и уменьшение доли электродного металла в образовании шва
позволяют весьма значительно экономить расход электродной проволоки. Лучшее
использование тока заметно экономит расход электроэнергии. Так как дуга горит
невидимо под толстым слоем флюса, не требуется защиты глаз работающих.
К недостаткам сварки под флюсом можно отнести
невидимость места сварки, закрытого толстым слоем флюса, и довольно
значительные расход и стоимость флюса. Невидимость места сварки повышает
требования к точности подготовки и сборки изделия под сварку, затрудняет сварку
швов сложной конфигурации. Расход флюса по весу в среднем равняется весу
израсходованной проволоки, и стоимость его оказывает существенное влияние на
общую стоимость сварки.
Сварка в среде защитного газа
плавящимся электродом
Преимущества сварки в защитных газах следующие:
· нет необходимости применять флюсы
или покрытия, следовательно, не требуется очищать швы от шлака;
· высокая производительность и степень
концентрации тепла источника позволяют значительно сократить зону структурных
превращений;
· незначительное взаимодействие
металла шва с кислородом и азотом воздуха;
· простота наблюдения за процессом
сварки;
· возможность механизации и
автоматизации процессов.
Принятый вариант: Сварка в среде защитных газов
плавящимся электродом
Выбор защитной среды
Если сравнить два способа защиты сварочной ванны
(чистый защитный газ - углекислый газ или аргон и многокомпонентные газовые
смеси), то можно сделать выводы в пользу применения многокомпонентных газовых
смесей. Их использование имеет следующие преимущества:
• повышается производительность сварки не менее
чем в 1,5 раза без увеличения потребляемой электрической мощности (т. е.
обеспечивается снижение удельных энергозатрат примерно в 1,3 раза);
• в 1,5-3 раза снижается разбрызгивание
электродного металла;
• в 8-10 раз снижается набрызгивание
электродного металла на сварной шов и околошовную зону, что уменьшает
трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей;
• снижение потерь электродного металла на
разбрызгивание;
• повышение стойкости металла сварного шва
против образования горячих трещин (критическая скорость деформации при сварке в
СО2 составляет 22,5 мм/мин, при сварке в смеси Аr/СО2/02 - 27,1 мм/мин);
• механические свойства сварного соединения
остаются на том же уровне, как и при сварке в углекислом газе, за исключением
относительного удлинения, которое увеличивается примерно на 10%, и ударной
вязкости, которая увеличивается существенно, в 1,5-2 раза, в зависимости от
типа применяемой газовой смеси (это имеет огромное значение для
металлоконструкций, работающих на открытых площадках в условиях отрицательных
температур);
• стабилизация процесса сварки и улучшение
микроструктуры металла шва (снижение пористости и оксидных включений);
• лучший внешний вид сварного шва;
• улучшение условий труда сварщика.
На основе вышеуказанных достоинств остановимся
на сварке в смесях газов.
Принятый вариант: смеси газов Ar81%+CO219%
3. Тип раздела кромок и требования к
сборке под сварку
Разделку кромок производить на
кромкострогательном станке 7814 (Рис.1) Кромкострогальные станки предназначены
для обработки методом строгания горизонтальных, вертикальных и наклонных
поверхностей кромок листов, пакетов листов и других длинномерных изделий из
черных и цветных металлов.
Листы прижимаются к столу гидравлическими и
ручными прижимами. Конструкция механизма подачи листа станка обеспечивает
механизированную подачу листа в зону обработки и параллельность поверхностей
противоположных кромок при обработке листа. Каретка станка с двумя суппортами
обеспечивает строгание в обе стороны. Привод каретки осуществляется от
электродвигателя постоянного тока.
Направляющие качения узлов каретка-станина
обеспечивают минимальные потери мощности и длительное сохранение точности
станка.
Рис.1. Кромкострогательный станок 7814
Гибка обечайки
Гибку обечайки из заготовок 5х1570х3000 проводим
на современной 4-х валковой листогибочной машине HSM-4 3100 (Рис. 2). по схеме
(Рис. 3) при скорости гибки 2м/мин.
Рис. 2. Листогибочная машина HSM-4 3100
Рис. 3. Схема гибки обечайки
Спецификация
Толщина изгибаемого листа 40-50мм
Толщина прогиба 40мм
Диаметр нижних и верхних валков 520мм
Диаметр боковых валков 410мм
Минимальный диаметр подгиба 710мм
Минимальный диаметр изгиба 1560мм
Мощность двигателя 50+11кВт
Габаритные размеры 6450х2400х2300
мм
Вес 30500
кг
Сборка и сварка обечайки
Установить струбцины. (Рис.4) с 2
противоположных сторон, установить зазор. Выполнить прихватки
полуавтоматической сваркой на аппарате Origo Mig 5005i проволокой СВ-08ГСМТ в
смеси Ar81%+СО219%.
Рис. 4. Струбцина
. Сварочные материалы
Рассмотрим два варианта проволоки Св-10НМА и
Св-08ГСМТ
Сварочная омедненная проволока Св-10НМА
ГОСТ 2246. ТУ 1227-142-27286438-2006 Св-10НМА
Область применения
Омедненная низколегированная проволока
применяется для сварки низкоуглеродистых сталей высокой прочности под флюсом
или газовой смеси (Ar-81% + CO2-19%).
Характеристика сварочной проволоки
Диаметр проволоки, мм Допуски, мм
,0 -0,06
,0 -0,09
Механические свойства наплавленного металла
Химический состав проволоки, %:
С=0,07-0,12 Si=0,12-0,35 Mn=0,40-0,70
Ni=1,0-1,50 Мо=0,40-0,55
Временное сопротивление разрыву, МПа 600
Относительное удлинение, % не менее 25
Предел текучести, МПа, не менее 480
Работа удара Кv при испытании на ударный изгиб
при сварке в среде защитных газов (Ar+ CO2-5%). Т°
-40°С -20°С
Минимальное среднее значение, Дж 85
100
Вид поставки Большегрузный
бухта массой 700 кг
Преимущества использования
Равновесность проволоки, качественное медное
покрытие обеспечивает стабильность токоподвода в контакте
(проволока-наконечник).
Упорядоченная крестообразная укладка проволоки
одним отрезком без сварки обеспечивает стабильность работы сварочного
оборудования.
Исключает операцию возврата тарной катушки
емкостью 1000 кг поставщику.
Повышает производительность сварочного
оборудования.
Высвобождает производственные площади, которые
предназначены для складирования пустой тарной катушки емкостью 1000 кг.
Сварочная омедненная проволока Св-08ГСМТ
ГОСТ 2246. ТУ 1227-058-27286438-2003 DIN 440
Св-08ГСМТ
Область применения:
Омедненная проволока применяется для
автоматической и полуавтоматической сварки, низкоуглеродистой и
низколегированной стали в газовой смеси (Ar-81% + CO2-19%).
Характеристика сварочной проволоки
Диаметр проволоки, мм Допуски, мм
0,8; 1,0; 1,2; 1,6 -0,04
Механические свойства наплавленного металла
Марка стали Св-08ГСМТ
Химический состав проволоки, %:
С=0,06-0,11 Si=0,40-0,70 Mn=1,0-1,30 Cr<=0,30
Ni<=0,30 Мо=0,2-0,4 Тi=0,05-0,12
Временное сопротивление разрыву, МПа 560
Относительное удлинение, % не
менее 24
Предел текучести, МПа, не
менее 448
Работа удара Кv при испытании на ударный изгиб
при сварке в среде защитных газов (Ar+ CO2-5%). Т°
-40°С -20°С
Минимальное среднее значение, Дж 60
80
Вид поставки
Кассета К - 300 массой
15-18 кг
Катушка D - 200 массой
5 кг
Бочка «Ариадна-500» массой
250 кг
Преимущества использования
Равновесность, качественное медное покрытие
обеспечивает стабильность токоподвода в контакте (проволока-наконечник).
Постоянство диаметра проволоки по длине
обеспечивает стабильность прохождения проволоки по проводковым шлангам без
заклинивания.
Послойная плотная рядная намотка проволоки на
кассетах К - 300 и катушках D - 200 позволяет использовать роботизированную
систему сварки и увеличить производительность сварочного оборудования.
Специализированная упорядоченная послойная
укладка проволоки в упаковке «Ариадна-500» обеспечивает снижение тянущего
усилия на подающий механизм сварочного аппарата, позволяет увеличить
коэффициент использования сварочного оборудования за счет уменьшения времени
простоя из-за смены катушек или кассет, обеспечивает получение качественных
сварных швов большой протяженности.
Принятый вариант: Св-08ГСМТ
5. Режимы сварки
сварка легированный сталь кромка
Ориентировочные режимы и затраты материалов
автоматической сварки плавящим электродом в смеси инертных газов.
Рис. 5. Режимы сварки
. Сварочное оборудование
Устройства ESAB Origo Mig 5004i представляют
собой легкие инверторные сварочные аппараты с электронным управлением,
разработанные для высокопроизводительного выполнения сварочных работ методами
MIG/MAG/MMA (полуавтоматическая сварка в среде защитных газов / ручная сварка
покрытыми электродами), а также TIG. Область применения включает в себя
промышленное производство, энергетику (в том числе ветровые генераторы),
грузовой и пассажирский автотранспорт, транспортное оборудование, стальные
конструкции, судостроение и оффшорные работы.
По сравнению с обычным оборудованием, площадь
зоны обслуживания новых источников Origo, необходимая для размещения аппарата,
сокращена на 70%. Вес нового полуавтомата уменьшен на 80%, и его можно легко
перемещать Подключаемая система охлаждения позволяет увеличить время сварочных
работ и обеспечивает удобство за счет охлаждения горелки. Если сварка не
проводится, вентилятор и система водяного охлаждения автоматически отключаются
через 6,5 минут, и таким образом, существенно сокращают потребление энергии во
время простоя.
Характеристики:
Напряжение 3 фазы 50/60 Гц, В 380
- 440, ± 10%
Сечение кабеля, диаметр мм2 4
x 6
Предохранитель, ток, A 35
Допустимая нагрузка при MIG/MAG 140 A / 4,5 кВА
ПВ 100%, А/В, 300/32 ПВ 80%, А/В, 400/36 ПВ 60%,
А/В, 500/36
Диапазон настройки, A MIG/MAG 20 - 200; MMA 16 -
200; TIG 4 - 200
Напряжение холостого хода, В 55
Напряжение холостого хода при активации VRD, В
< 35
Масса (с соединительным кабелем) 5,85
кг
Мощность холостого хода, Вт 40
КПД при максимальном токе, % 87
Коэффициент мощности при максимальном токе 0,95
Габариты ДxШxВ, мм 610
x 256 x 445
с охлаждающим устройством, ДxШxВ, мм 10
x 256 x 675
Вес, кг 46
7. Техника сварки конструкции
Режимы для автоматической сварки в защитной
среде сварки листовой стали 23Х2НВФА следует выбирать из данных таблиц ОСТ
26.260.3-2010г «СВАРКА В ХИМИЧЕСКОМ МАШИНОСТРОЕНИИ». (Рис.5)
Сборку сварку конечного изделия выполнять в
последовательности:
1. Установить обечайку на стенде
2. Совместить кромки и зафиксировать зазор
струбцинами
. Выполнить прихватки продольного шва
. Снять струбцины
. Выполнить сварку продольного шва
Рис.6. Свариваемое изделие
8. Требования и режимы после
сварочных операций
1. После сварки выполнить зачистные работы
от брызг.
2. Также произвести визуальный контроль
100% сварных швов, согласно РД 34.10.130-96.
. Выполнить дефектоскопию сварного шва
методом УЗ - контроля согласно РД 19.100.00-КТН-545-06
Принятые режимы контроля
Рабочая чистота ПЕП 5
МГц
Диметр (ширина) пьезопластины 6 мм
Угол ввода 60/70
градусов
Стрела ПЕП 5-6
мм (не более)
Вывод
Технологический процесс изготовления изделия
разработан с учетом мелкосерийного производства, за основу взяты технологии
изготовления типовых конструкций. При разработке учитывались особенности
конструкции и эксплуатации изделия, а также предъявленные к ней требования.
Технологии изготовления типовых конструкций помогли в изучении характера
соединений детали.
Список использованных источников
1. Акулов
А.И., Бельчук Г.А, Демянцевич В.П. Технология и оборудования сварки плавлением.
М. ; Машиностроение, 1977.
2. Методические
указания по выполнению курсового проекта на тему: «Технология изготовления
сварной конструкции». Падун А.Н. Издательство ИжГТУ - Ижевск, 2003
. Сварка
в машиностроении: справочник в 4-х томах. Т.3./ В.А. Винокуров. М.:
Машиностроение, 1979.