Технология изготовления сварного узла строительной фермы

Технология изготовления сварного узла строительной фермы

АВТОНОМНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА-ЮГРЫ

«СУРГУТСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

Курсовая работа

Тема: ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

Изделие: МАКЕТ УЗЛА СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

Выполнил Макаров О.А.

Руководитель работы Востриков Сергей Александрович

Содержание

Введение

. Конструкторская документация

.1 Назначение

.2 Условия работы конструкции

.3 Требования к изделию

.4 Конструкция фермы

.5 Основные материалы

. Технологическая документация

.1 Выбор марки стали основного материала

.2 Описание свариваемости основного материала

.3 Выбор сварочных материалов

.4 Выбор сварочного оборудования

.5 Режимы сварки

.6 Технологический процесс сборки и сварки изделия

. Виды применяемого контроля

. Техника безопасности при выполнении сварочных работ

Заключение

Источники информации

Введение

Создание электродуговой сварки. У истоков создания электродуговой сварки стояли выдающиеся русские ученые: В.В. Петров, Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов, прославившие Россию крупнейшими изобретениями второй половины XIX в., которые до наших дней не утратили своего значения.

Рис. 1. Схема опытов В.В. Петрова

Василию Владимировичу Петрову принадлежит честь открытия электродугового разряда. В 1802 г., через три года после создания итальянским физиком А. Вольта нового источника, способного давать электрическую энергию в результате химических реакций, профессор петербургской Медико-хирургической академии В.В. Петров построил самый крупный для того времени источник тока - батарею из 4200 пар медных и цинковых кружков, проложенных бумагой, смоченной водным раствором нашатыря. Однако открытие В.В. Петрова значительно опередило свое время. До практического применения электрической дуги для сварки и резки металлов потребовалось около 80 лет.

Надо было появиться на свет другому русскому умельцу-самородку, Николаю Николаевичу Бенардосу, который на основании электрической дуги и достижений мировой электротехники создал принципиально новый способ сварки и резки металлов - электродуговой.

Н.Н. Бенардос сделал большое количество оригинальных изобретений, многие из которых не потеряли значения и сейчас.

Рис. 2. Принципиальная схема сварки угольным электродом.

Большое количество изобретений сделал он и в области электротехники. И самым важным из них, принесшим ему мировую славу, явился разработанный им в 1882 г. способ электродуговой сварки. После детальной проработки способа Н.Н. Бенардос получил на него патенты в Англии, Бельгии, Германии, Италии, России, США, Франции, Швеции и других странах.

Для практического использования изобретения Н.Н. Бенардос детально разработал различные приспособления и отдельные технологические приемы:

разработаны типы сварных соединений (встык, внахлестку, заклепками и т.д.), применяемые и в настоящее время;

В 90-х гг. XIX в. дуговая сварка успешно применяется в России и за рубежом.

Почти одновременно с Н.Н. Бенардосом работал другой крупнейший изобретатель - Н.Г. Славянов, много сделавший для развития дуговой сварки.

Николай Гавриилович Славянов (5 мая <#"795402.files/image005.jpg">Характеристика углеродистых сталей. Сварка низкоуглеродистой стали.

Сталь углеродистая обыкновенного качества изготовляется согласно ГОСТ 380-94 трех групп: А - поставляемая по механическим свойствам; Б - поставляемая по химическому составу и В - поставляемая по химическому составу и механическим свойствам. Химический состав стали группы В такой же, как у стали группы Б. В зависимости от степени раскисления сталь изготовляется кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп). Эти буквы ставятся при обозначении марок стали (ВСтЗкп, ВСтЗпс и т.д.).

Наиболее пригодной для сварных конструкций является низкоуглеродистая сталь марок ВСтЗпс, ВСтЗсп, ВСтЗГпс и СтЗГсп, которые поставляются с гарантией свариваемости.

Сталь марок ВСт4 и ВСтб - сред - не углеродистая и марки ВСтб - высокоуглеродистая. Содержание С, Si и Мп в стали приведено в табл. 1. Цифра 3 (ВСтЗсп) обозначает категорию стали, гарантирующую величину ударной вязкости при температуре +20 и -20 °С.

Кроме углеродистой стали обыкновенного качества изготовляется сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050-74. Ее насчитывается 24 марки - от 08 кп до 60. В строительных конструкциях иногда применяют конструкционную низкоуглеродистую сталь марок 10, 15, 20. Цифры, обозначающие марки стали, показывают среднее содержание в ней углерода в сотых долях процента

В настоящее время применяют прокат из стали углеродистой свариваемой для строительных конструкций. Изготовленный в виде листов, полос, уголков, балок <#"795402.files/image007.jpg">

При изготовлении был выбран сварочный выпрямитель ВД-306 Э-5 предназначенный для ручной дуговой сварки, резки и наплавки (ММА) малоуглеродистых, низколегированных и коррозионно-стойких сталей штучными покрытыми электродами.

Сварочный аппарат ВД-306 Э-5 состоит из трёхфазного силового трансформатора с подвижными первичными катушками, диодного модуля, вентилятора, пусковой и защитной аппаратуры, основания с колёсами, кожуха. Выпрямитель имеет два диапазона регулирования сварочного тока - диапазон малых и больших токов. Регулировка сварочного тока производится вращением ручки ходового винта, перемещающего подвижные катушки.

Сварка производится электродами любых типов - сварочными электродами постоянного тока (УОНИИ-13/55 или УОНИ-13/55), универсальными электродами (АНО-4С, МР-3, ОЗС-12) и специальными электродами.

Сварочный выпрямитель ВД-306 Э-5.

Мощный и надежный сварочный аппарат.

Достоинства сварочного выпрямителя ВД-306 Э-5:

точная настройка сварочного тока в 2-х диапазонах;

стабильное горение дуги на малых токах (от 45 А);

высокое качество сварки и надежность;

амперметр для контроля сварочного тока.

Область применения сварочного аппарата ВД-306 Э-5: промышленная сварка различных металлоконструкций в строительстве.

Характеристика сварочного выпрямителя ВД-306Э-5.

.5 Режимы сварки

Режим - совокупность контролируемых параметров, при которых обеспечивается устойчивое горение дуги и получение швов заданных размеров, форм и свойств.

Параметры сварки выбирают так, чтобы получить сварные соединения, лишенные дефектов формирования шва и структуры.

Повышение скорости сварки сопровождается ухудшением формирования сварного шва, которое проявляется в образовании подрезов, несплавлений и других дефектов формирования шва. Главная причина образования этих дефектов - разрыв во времени между проплавлением и заполнением образовавшейся канавки жидким металлом ванны.

Диаметр электрода выбирают

В зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, а также от вида соединения и формы подготовленных кромок под сварку. При сварке встык "листов стали толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода обычно берется равным толщине свариваемого металла. При сварке стали большей толщины используют электроды диаметром 4-6 мм при условии обеспечения полного провара соединяемых деталей и правильного формирования шва.

Вывод: толщина свариваемых деталей 5мм, следовательно диаметр электрода 3мм. Сила сварочного тока в основном зависит от диаметра электрода, а также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения шва в пространстве. Чем больше ток, тем выше производительность, т. е. больше наплавляется металла. Однако при чрезмерном для данного диаметра электрода токе электрод быстро нагревается выше допустимого предела, что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

Силу сварочного тока обычно устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электрода. При сварке швов в нижнем положении силу сварочного тока подсчитывают, пользуясь эмпирическими формулами

 или  тогда:

Где: К-коэффициент, зависящий от диаметра электрода;

 - диаметр электрода, мм.

Рассмотрим значения K с учетом

При сварке на вертикальной плоскости силу тока уменьшаю на 10…15%, а в потолочном положении - на 15…20% по свариванию со значением, выбранным для нижнего положения.

Дополнение: Значения величины тока уточняются по данным паспорта электродов.

Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40-50% больше, чем постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15-20% меньше, чем При сварке постоянным током обратной полярности.

Напряжение определяет, главным образом, ширину шва. На глубину провара напряжение оказывает весьма незначительное влияние. Если при увеличении напряжения скорость сварки увеличить, ширина шва уменьшится.

Исходя из режимов сварки (св. ток = 90 -135А) выбран электрододержатель I типа.

.6 Технологический процесс сборки и сварки изделия

Организация рабочего места сварщика: на рабочем месте сварщика должно находиться всё необходимое для работы. Это сварочный стол, стул, молоток для отбивания шлака, металлическая щётка, шкаф для просушки электродов и специальный пенал для хранения электродов чтобы удобно было пользоваться ими, освещение. По противопожарной безопасности: ящик с песком, лопата, огнетушитель порошковый.

Материал хранится на складе на стеллажах.

Решетчатые конструкции состоят из элементов прокатного и составного профиля, соединяемых между собой в узлах. Основными элементами ферм являются пояса, а в мачтах и колоннах - опорные стойки, соединенные между собой стержнями решетки (раскосами, стойками, распорками и связями). Фермы бывают плоские, у которых составляющие ее стержни лежат в одной плоскости, и пространственные, составленные из нескольких плоских. Сборка и сварка плоских ферм производится преимущественно на стеллажах или на козлах, хорошо выверенных по уровню. Процесс сборки плоской фермы выполняется примерно в такой последовательности:

. На стеллажах, пользуясь фиксаторами, ограничителями и закрепляющими устройствами, выкладывают согласно чертежу первые ветви верхнего и нижнего пояса фермы.

3. Проверяют правильность положения поясов и узловых точек, измеряя линейкой или струной по направлению стоек, раскосов и связей их теоретическую длину между взаимно противоположными точками и одновременно наносят на косынках риски по направлению элементов решетки. 4. Выкладывают первые ветви стоек и раскосов, и, ориентируясь по совпадению рисок на косынках и на концах стержней решетки, прижимают стержни к косынкам и ставят прихватки.

5. Кантуют собранную ветвь фермы на 180°, выкладывают согласно чертежу прокладки на поясах и элементах решетки, прижимают их и прихватывают. 6. Выкладывают вторые ветви поясов, стоек, раскосов и связей, ориентируясь по первой ветви каждого элемента, прижимают их и прихватывают к косынкам и прокладкам. 7. Производят сварку собранной фермы. Сварку узлов начинают от середины фермы и ведут симметрично к ее концам. В каждом узле сначала приваривают косынки к поясам, а затем стойки и раскосы к косынкам.

8. Кантуют второй раз ферму на 180° и производят в таком же порядке сварку узлов со стороны первых ветвей поясов, стоек и раскосов.

Если после выполнения рабочих операций по сборке фермы, указанных в п. 4, произвести на первой ветви сварку узлов, как описано в п. 7, то вторая кантовка фермы станет излишней. При этом деформация фермы из ее плоскости после сварки узлов на первой ветви будет увеличена и возможно потребуется правка ее. После выполнения сварки узлов на второй ветви фермы (после ее кантовки) эта деформация станет значительно меньше.

9. После сварки всех швов ферма подвергается заключительным операциям, по окончании которых поступает в склад готовой продукции.

Помимо описанной сборки и сварки плоской фермы, в зависимости от наличия технологической оснастки и её характера, ход сборочно-сварочных операций может быть изменен, однако порядок сварки узлов всегда следует вести от середины фермы к ее концам. При изготовлении пространственной решетчатой конструкции ее разбивают на плоские фермы, которые могут быть собраны и сварены описанным выше способом. Затем сваренные плоские фермы соединяются связями и свариваются. В процессе сварки пространственной решетчатой конструкции необходимо ее несколько раз кантовать для сварки узлов со всех сторон. Если габаритные размеры решетчатой конструкции не слишком велики, то сборку и сварку целесообразно выполнять в специальном поворотном кантователе. Это облегчает доступ к наложению швов и уменьшает трудоемкость выполнения кантовки.

. Виды применяемого контроля

Существуют десять видов неразрушающего контроля:

Ø  акустический - хорошо обнаруживаются дефекты с малым раскрытием, типа трещин, газовых пор и шлаковых включений, в том числе и те, которые невозможно определить радиационной дефектоскопией.

Ø  Радио - волновой - радиоволновая дефектоскопия дает возможность с высокой точностью и производительностью измерять толщину диэлектрических покрытий на металлической подложке.

Ø  капиллярный - используют движение индикаторного вещества, т.е. проникновение индикатора по микропорам и микротрещинам, вглубь дефектов как бы по капиллярам.

Ø  оптический - это контроль под увеличительным прибором.

Ø  Течи исканием - используют движение контрольного вещества для обнаружения течей - сквозных не сплошностей в сварных соединениях. С помощью этого вида контроля проверяют герметичность свариваемого изделия.

Ø  радиационный - осуществляется с помощью рентгеновского и гамма-излучений, которые проникают через контролируемый объект и изменяют интенсивность излучения в местах наличия дефектов.

Ø  магнитный <http://svarka-prom.ru/?p=452> - позволяет визуально наблюдать расположение ферримагнитного порошка вокруг дефекта. Однако этот метод применим только для контроля ферримагнитных материалов (углеродистые стали).

Для контроля качества сварных соединений могут быть применены все перечисленные виды, однако наиболее распространенным видом неразрушающего контроля является внешний осмотр и обмер сварных швов, который имеет существенное значение для получения качественных сварных конструкций.

Внешний осмотр - наиболее распространенный и доступный вид контроля, не требующий материальных затрат. Данному контролю подвергают все виды сварных соединений, несмотря на использования дальнейших методов.

При внешнем осмотре выявляют практически все виды наружных дефектов. При этом виде контроля определяют непровары, наплывы, подрезы и другие дефекты, доступные обозрению.

Внешний осмотр выполняют невооруженным глазом или используют лупу с 10-ти кратным увеличением.

Внешний осмотр предусматривает не только визуальное наблюдение, но и обмер сварных соединений и швов, а также замер подготовленных кромок. В условиях массового производства существуют специальные шаблоны, позволяющие с достаточной степенью точности измерить параметры сварных швов например: универсальный измеритель для сварных соединений WG 01 позволяет измерять: смещение, угол разделки кромки, величину зазора, угол раскрытия Х-шва, высоту шва, размеры углового шва, ширину шва, глубину подреза и пр.

. Техника безопасности при выполнении сварочных работ

Правила электротехнической безопасности

Состояние изоляции проводов проверяют не реже одного раза в месяц, а осмотр подвижных контактов, переключателей, рубильников и клемм - не реже одного раза в три дня. Напряжение холостого хода на зажимах генератора или трансформатора не должно превышать 110 В для машин постоянного тока и 70 В для машин переменного тока. Сварочные машины должны находиться под наблюдением специалистов. Установку и ремонт их могут производить только электромонтеры. Корпусы сварочной аппаратуры и источников тока необходимо заземлять. Кроме того, обязательно должно быть заземлено свариваемое изделие. Заземление сварочных агрегатов на контур производят присоединением медного провода сечением не менее 6 мм2 или железного сечением не менее 12 мм2 к какой-либо точке корпуса и к трубе диаметром 37 - 50 мм, длиной 1 - 2 м. Трубу закапывают в землю. Вместо трубы можно использовать полосовую сталь толщиной не менее 4 мм, сечением 48 - 50 мм2.

Категорически запрещается использовать контур заземления в качестве обратного провода сварочной цепи. При появлении напряжения на частях аппаратуры и оборудования, не являющихся токоведущими, необходимо прекратить сварку и вызвать мастера или дежурного электрика. Номинальная сила тока плавких предохранителей не должна превышать указанного в схеме.

Техника безопасности при выполнении электросварочных работ

Электродуговая сварка. При ручной электродуговой сварке несчастные случаи могут быть в результате поражения электрическим током, светового излучения дуги, а также в результате ожогов каплями металла и шлака.

Поражение электрическим током. В результате действия электрического тока на организм могут быть повреждены нервная система (электрический удар) или кожный покров (ожоги). Характер и степень поражения зависят от величины силы тока и сопротивления тела человека. Сила тока до 0,002 А переносится безболезненно, а 0,05 А - является опасной. Более высокая сила тока может вызвать смерть. Чем выше напряжение и ниже сопротивление, тем сильнее будет поражение током. В сухих помещениях при нормальных условиях работы и исправной сухой одежде и обуви напряжение ниже 36 В, а в сырых помещениях ниже 12 В - безопасно, более высокое напряжение опасно, наибольшую опасность представляет двухполюсное прикосновение.

При работах внутри резервуаров рабочего снабжают резиновым ковриком, а также резиновым шлемом для защиты головы от случайных прикосновений к металлическим частям, находящимся под напряжением. Электрода держатель должен иметь механическую или электрическую блокировку, исключающую смену электрода при не выключенном токе. Сварщика, работающего в резервуаре, должен сопровождать наблюдатель, находящийся снаружи, который должен и может оказать сварщику при несчастном случае необходимую помощь.

В случае поражения током пострадавшему необходимо оказать следующую помощь: отсоединить его от проводов, предварительно надев резиновые рукавицы или встав на резиновый коврик. Ток можно выключить также рубильником, вывертыванием предохранительной пробки или замыканием проводов накоротко, в результате чего перегорят предохранители. Обеспечить пострадавшему доступ свежего воздуха (открыть окна и двери или вынести его на улицу); если пострадавший потерял сознание, нужно немедленно вызвать медицинскую помощь, до прибытия врача пострадавшему необходимо производить искусственное дыхание.

Световое воздействие электрической дуги. Электрическая дуга ослепляюще действует на глаза сварщика и других близко находящихся людей. Кроме того, в спектре дуги содержатся невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, вызывающие воспаление слизистой оболочки глаз и ожоги кожи. Для защиты лица и глаз сварщики применяют щитки или маски (ГОСТ 1361-69*) со специальными светофильтрами (ГОСТ 9497-60*). В зависимости от условий работы выбирают стекло светофильтра определенного номера. С наружной стороны светофильтр закрывают обычным оконным стеклом, которое меняют по мере его загрязнения.

При заболевании глаз (появление рези, светобоязнь) следует немедленно обратиться к врачу. До получения медицинской помощи можно делать примочки слабым раствором соды или применять цинковые глазные капли. Ожоги каплями жидкого металла или шлака. Для предохранения от ожогов каплями металла или шлака сварщик должен иметь спецодежду из трудно-воспламеняющегося материала, рукавицы, берет и плотно зашнурованную обувь. Ожоги также могут быть получены при неосторожном обращении с огарками электродов и при сбивании шлака. При сбивании шлака глаза сварщика должны быть защищены очками с простыми стеклами. При сварке чугуна с подогревом необходимо соблюдать следующие правила: нагретое изделие оградить специальными асбестовыми щитами по форме изделия, тело закрыть асбестовым фартуком, обеспечить приток свежего воздуха к рабочему месту, не вызывая, однако, охлаждения подогретого изделия. При потолочной сварке необходимо надевать асбестовые нарукавники и плотно завязывать их у кистей рук.

Контактная сварка. Корпусы машин должны быть обязательно заземлены. Переключение ступеней; включение игнитронных и тиратронных прерывателей, перестановка и зачистка электродов должны производиться при выключенном рубильнике. Необходимо следить за исправностью вода охлаждающих рукавов. Во время работы сварщик должен иметь фартук, рукавицы и очки с простыми стеклами для защиты глаз от брызг. Место работы, где производится стыковая сварка оплавлением, должно быть ограждено щитами, чтобы не мешать другим рабочим; хранение каких-либо горючих материалов в таком помещении запрещено.

Заключение

Я выполнил выпускную письменную экзаменационную работу на тему: «Технология изготовления сварного узла строительной фермы».

Результатом моего труда над выпускной работой явилась пояснительная записка, макет проектируемого изделия. Часть уже имеющихся знаний я применил в проекте. Недостающую информацию я искал в библиотеке и интернете.

Выпускная работа потребовала знаний не только по технологии электросварки, но и по другим специальным дисциплинам, например, по черчению, электротехнике, материаловедению, техника изготовления сварных конструкций. Мне пришлось ознакомиться с учебниками и специальной литературой, провести большой поиск в интернете по сварным конструкциям; найти информацию по источникам питания сварочной дуги; вспомнить классификацию электродов и их покрытий, правила выбора режима ручной дуговой сварки и многое другое.

Пояснительная записка состоит из введения, основной части и заключения. Кроме того приведён список литературы и использовал информационные ресурсы.

В конце пояснительной записки - контроль и техника безопасности при выполнении ручной дуговой сварки.

Во время выполнения выпускной работы я почувствовал себя инженером сварочного производства и, конечно же, ответственным за проектируемое изделие, т.к. ошибки конструктора могут привести к разрушению конструкции и даже гибели людей.

Мне понравилась работа над изделием, так как она требовала самостоятельности.

Источники информации

1.Использованная литература

 1. Алешин Н.П. Контроль качества сварных работ. М.: Высшая школа, 1986.

. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий. - М.: Высшая школа, 1990.

. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки. - М.: Академия, 2001.

. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - Л: Машиностроение, 1987.

. Куликов О.Н., Ролин Е.И. Охрана труда при производстве сварочных работ. - М.: Академия, 2004.

. Маслов В.И. Сварочные работы. - М.: ПрофОбрИздат, 2002.

. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка.- М.: Высшая школа, 1986.

. Соколов И.И. Газовая сварка и резка металлов. - М.: Высшая школа, 1986.

. Стеклов О.И. Основы сварочного производства. - М.: Высшая школа, 1986.

. Фоминых В.П. Ручная дуговая сварка. - М.: Высшая школа, 1986.

. Чернышев Г.Г. Сварочное дело. - М.: ПрофОбрИздат, 2002.

. Шебеко Л.П. Оборудование и технология автоматической и полуавтоматической сварки. - М.: Высшая школа, 1986.

.Информационные ресурсы

2.1. www.sagamash.ru/fermy.html <http://www.sagamash.ru/fermy.html> Металлические фермы  <http://www.sagamash.ru/fermy.html>

.2. soloviev.nevod.ru/1994/farm.html Ферма  <http://soloviev.nevod.ru/1994/farm.html>

.3. www.stroimsamolet.ru/110.php <http://www.stroimsamolet.ru/110.php> Фермы в конструкции самолета

.4. gbk3.ru/fermy_zhelezobetonnye Стропильные железобетонные фермы

.5. www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy <http://www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy> Стропильные фермы  <http://www.kanadsky-dom.ru/stropilnye-fermy>

.6. www.pkfdk.ru/pkfdk/kotted/ <http://www.pkfdk.ru/pkfdk/kotted/> Каркасные дома <http://www.pkfdk.ru/pkfdk/kotted/karkas.php>