Разработка технологии сварки обечайки

Разработка технологии сварки обечайки

1. Разработка технологии сборки и сварки изделия

Под технологическим процессом в машиностроении понимают последовательное изменение формы или состояния материала в целях получения изделия определенного вида или качества. Основная цель проектирования технологического процесса — разработка такого способа изготовления заданного изделия, который бы являлся наиболее рациональным не только технически, но и экономически при правильном и полном использовании всех технических возможностей оборудования и оснастки на наиболее выгодных режимах, при минимальных затратах времени, рабочей силы, вспомогательных материалов и т. д.

Разработку процесса изготовления конструкций в серийном производстве, в том числе сварных, выполняют в два этапа: предварительный и окончательный. [5]

На первом этапе производят расчленение изделий (по их чертежам на сборочные элементы, технологические узлы, под узлы), установление рациональной последовательности рабочих операций, а также выбор оптимального способа сборки и сварки изделия, выбор прогрессивных способов обработки и установление рациональной последовательности операций изготовления и подготовки деталей, их сборки и сварки в соответствии с техническими условиями по обеспечению надлежащего качества изделия, выбор основного и специального технологического оборудования, оснастки и средств механизации, назначение режимов сварки и обработки, нормирование и определение трудоемкости изготовления изделия.

В результате выявляется принципиальная схема технологического процесса (технологический маршрут), одновременно решаются вопросы, связанные с выбором оборудования, оснастки и режимов работы. В этом маршруте определяются все основные операции по изготовлению сварного изделия в принятой последовательности. Применительно к нашей конструкции принципиальная схема сборочно-сварочного технологического процесса будет выглядеть следующим образом:

Операция 010 — осуществляются заготовительная операция, операции формообразования и операции механической обработки:

1. Раскрой металла;

2. Резка по разметке;

3. Зачистка от брызг металла;

4. Контроль размеров;

5. Производится механическая обработка кромок развертки в месте сварки (разделка кромок);

6. Контроль размеров;

7. Вальцовка развертки обечайки корпуса на листогибочной машине;

8. Контроль качества вальцовки, выдержки размеров.

Операция 020 — осуществляется прихватка и сварка стыка обечайки корпуса:

1. Зачистить поверхности под сварку от грязи и ржавчины на ширине не менее 20 мм;

2. Прихватить стык обечайки корпуса минимум в 6 местах, выдерживая размер;

3. Сварить с зачисткой шва после каждого прохода;

4. Зачистить сварной шов с внутренней стороны;

5. Заварить корень шва с внутренней стороны;

6. Зачистить сварной шов и поверхности деталей от брызг металла;

7. Произвести ВИК;

8. Уложить сборку на складское место.

Операция 030 — осуществляется неразрушающий контроль сварного шва.

2. Выбор способа получения заготовок

2.1 Раскрой

Исходные данные:

Ширина — 1500 мм;

Внутренний диаметр — 1400 мм;

Толщина (S) — 12 мм;

у_пр сталь 10Х17Н13М2Т — 530 МПа.

Для получения заготовок используются различные операции: раскрой, резка, гибка, прессование, объемная и листовая штамповка и т. д. [1]

Определяем длину развертки обечайки по формуле 1:

где — длина развертки обечайки; - внутренний диаметр обечайки; - толщина металла.

мм По ГОСТ 19 903–74 выбираем лист 2000Ч000.

Определим коэффициент использования материала:

где площадь материала изделия;

площадь материала заготовки.

К_им?75%, следовательно материал расходуется рационально.

Оставшийся после раскроя металл пойдет на изготовление деталей данного цеха или других цехов завода.

2.2 Резка

Для резки металла в данном реферате применяется установка автоматизированного плазменного раскроя CyberSTEP — CyberCUT 2060 с источником плазменной резки Kjellberg - HiFocus 440i

Установка автоматизированного плазменного раскроя CyberCUT 2060 позволяет резать листовой металл размерами до 2000×9000 мм.

Конструкция установки представляет собой портал с двусторонним приводом, перемещающийся по продольным рельсовым направляющим, и суппорта с закрепленным на нем плазмотроном.

На суппорте установлена система регулировки высоты плазмотрона THC, которая обеспечивает автоматическое поддержание требуемой высоты в процессе резки, что обеспечивает высокую точность, воспроизводимость и качество реза. Система THC контролирует процесс резки по напряжению дуги, система THC газопламенного резака (если установлен) имеет емкостный тип управления. Обе системы полностью независимы и обеспечивают комфортную работу оператора установки.

Система подвода коммуникаций (кабели, шланги) выполнена с использованием гибких кабельных каналов.

Источник плазменной резки, а так же все необходимые системы подачи газа подбираются в соответствии с требованиями заказчика.

Управление установкой осуществляется с помощью системы ЧПУ.

Таблица 1 — Технические характеристики установки автоматизированного плазменного раскроя CyberCUT 2060

Источник плазменной резки Kjellberg — HiFocus 440i

Самый мощный в линейке источник плазменной резки металла.

Имеет высокую гибкость применения для плазменной резки металла толщиной от 0,5 до 120 мм.

Обеспечивает максимальную продуктивность при высокой скорости плазменной резки и минимальных эксплуатационных расходах.

Источник плазменной резки HiFocus 440i использует технологию Contour Cut для резки мелких контуров и малых отверстий в конструкционной стали.

Таблица 2 — Технические характеристики источника плазменной резки Kjellberg — HiFocus 440i

2.3 Вальцовка

сварка флюс обечайка плазменный Для вальцовки используем листогибочную машину с гидравлическим приводом LHF-1260Н.

Рисунок 2 — Схема листогибочной машины с гидравлическим приводом LHF-1260Н: 1 — нижние валки; 2 — верхний валок; 3 — изгибаемый лист Таблица 3 — Технические характеристики листогибочной машины с гидравлическим приводом LHF-1260Н

3. Расчет режимов автоматической сварки под флюсом

Сварной шов обечайки варится автоматической сваркой под флюсом, следовательно, к нему можно применить следующую методику расчета [1]:

Исходные данные: основной материал — сталь (10Х17Н13М2Т); толщина свариваемых деталей — S = 12 мм.

Рисунок 3 — Сварной шов при автоматической сварке под слоем флюса

1. Выбираем диаметр электродной проволоки:

d_э=3 мм для шва № 1 и для d_э=4 мм для шва № 2. Выбор такого диаметра проволоки сопряжен с рядом факторов: пониженные токи сварки, минимальное тепловложение, высокое качество шва окупает меньшую производительность по сравнению с проволоками большего диаметра.

2. Для диаметра электродной проволоки 3 мм в расчетах будем использовать сварной ток I_св= 280…300 А., а для проволоки 4 мм будем использовать ток 480 А.

3. Определяем величину напряжения на дуге по эмпирической зависимости:

Принимаем напряжение U_св=32 В для 4 мм и U_св=28 В для 3 мм.

4. Определяем площадь сечения наплавленного металла шва за данный проход исходя из рисунка 3:

Так как площадь наплавленного металла меньше рекомендуемой площади (не более 100 мм²), то сварку будем вести в один проход.

5. Определяем скорость сварки одного прохода:

для d_э=4 мм

для d_э=3 мм Принимаем 35 м/ч Определяем коэффициент наплавки:

где ш — потери электродного металла вследствие испарения разбрызгивания и окисления, %. Обычно ш=7…15%. Для расчетов ш принимают 10%.

6. Определяем скорость подачи проволоки:

В таблице 4 представлены рассчитанные параметры режимов сварки.

Таблица 4 — Параметры режимов автоматической сварки шва под флюсом

4. Расчет режимов дуговой сварки

Сварной шов обечайки варится электрошлаковой сваркой. Следовательно, к нему можно применить следующую методику расчета [1]:

Исходные данные: основной материал — сталь (10Х17Н13М2Т); толщина свариваемых деталей — S = 12 мм.

Рисунок 4 — Сварной шов при ручной дуговой сварке Согласно рекомендациям для 10Х17Н13М2Т выбираем электроды ЭА-400.

1. Выбираем диаметр электрода согласно рекомендациям — 5 мм оптимальный вариант для РД сварки покрытыми электродами.

2. Определяем силу сварочного тока:

А

3. Берем значение I=180А

4. Оптимальное напряжение на дуге электродов ЭА-400 находится в пределах 22…24 В. Для расчетов принимаем Uд=24 В.

Определение длины дуги lд=(0,5…1,2) d_эл

D_эл=5 мм l_д=(0,5. 1,2)•5=2,5…6 мм.

5. Рассчитываем скорость сварки:

6. Определение числа проходов:

n =6

в моем случае составляет 30,4, то потребное количество проходов будет равно 1

7. Расход электродов Для того чтобы проворить шов длиной 4433,7 мм потребуется 2,2 кг электродов.

8. Время работы оборудования

14 мин

Вывод: В таблице 5 представлены рассчитанные параметры режимов сварки.

Таблица 5 — Параметры режимов ручной дуговой сварки.

5. Выбор сварочного оборудования

Для РД сварки используем форсаж-250

Таблица 3 — Технические характеристики

Заключение

В результате проделанной работы мною был разработан технологический процесс изготовления обечайки промывной колонны. В работе использовались разные методы заготовительных, формообразующих, механообрабатывающих, сборочно-сварочных, контрольных и других операций, в результате чего схема технологического процесса подобрана наиболее рационально, с учетом всех конструктивных и технических элементов.

В зависимости от скорости сварки наиболее эффективно использовать автоматическую сварку под слоем флюса.

Список источников

Инженерно-технологические основы подготовки сварочного производства/ под редакцией д.т.н. профессора Розена А. Е. Пенза 2010.

Справочник сталей и сплавов/ Под ред. В. Т. Сорокина — М.: Машиностроение, 1989 -640 с.

Сварка и свариваемые материалы: В 3 т. Свариваемость материалов. Справоч. изд./ Под ред. Э. Л. Макарова.-М.: Металлургия, 1991. Т1. — 528 с.

Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. — М.: Машиностроение, 1974. — 238 с.

Попков А. М. Расчет параметров режима сварки и технологических характеристик дугового разряда в углекислом газе. // Свароч. пр-во. 1989. № 8. С. 16.

Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на дуговую сварку в среде углекислого газа. — М.: Экономика, 1980. — 193 с.

Промышленное оборудование. — Каталог. № 5, М.: Дюкон, 2001. — 98 с.

Контроль качества сварки /Под. ред. В. Н. Волченко. — М.: Машиностроение, 1975. — 328 с.

Павеле Л.А., Рыбаков А. С. Производство технологического оборудования. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления 551 800 «Технологические машины и оборудование». Тула, 2003. — 33 с.

Красовский А. И. Основы проектирования сварочных цехов. — М.: Машиностроение, 1980. — 319 с.

Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления: Отрасл. Каталог / Под ред. Кудрявцева В. И. — ВНИИгидропривод. — М.:ВНИИТЭМР, 1990.-184 с.