Технология сварки изделия «Дуга передка»

После заготовки детали сварных  конструкций поступают на сборку. Сборкой называется процесс последовательного соединения деталей между собой в порядке, предусмотренном технологическим процессом и чертежом, для последующей сварки.

Перед сборкой сборщик визуально  проверяет соответствие деталей  требованиям чертежа и технологического процесса. Сопрягаемые поверхности и прилегающие к ним зоны собираемых деталей шириной не менее 20 мм должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, грязи, окалины и влаги во избежание появления пор и других дефектов в металле шва.

При сборке сварных конструкций  обеспечивается такое взаимное расположение деталей собираемого сварного узла, в котором они должны находиться в готовом узле. Порядок сборки, устанавливаемый технологом-сварщиком, указывается в картах технологического процесса. Зазоры при сборке должны строго соответствовать чертежу. Превышение кромки одного из элементов стыкового соединения над другим, если оно не предусмотрено и не оговорено специально в чертеже, допускается по всей длине шва не более 0,2 толщины элемента (до 4 мм) и 0,15 толщины элемента (свыше 4 мм, но не более 1,5 мм). Местные превышения кромок определяют по наименьшей толщине свариваемых деталей. Превышение кромок контролируется до сварки.

При сборке сварных конструкций  детали между собой соединяют  посредством прихваток, которые  размещают в местах расположения будущих сварных швов. Прихватки выполняются покрытыми электродами, в защитных газах или под флюсом. Площадь сечения прихваток не должна превышать 2/3 площади сечения будущего шва и составлять не более 25…30 мм². Длина каждой прихватки должна быть равна 4…5 толщинам соединяемых деталей, но не менее 30 мм. и не более 100 мм. Чем меньше толщина свариваемых деталей, тем меньше расстояние между прихватками. В решетчатых конструкциях каждый элемент прихватывают с двух сторон швами длиною 30—40 мм катетом не более 5 мм.

Разрешается наложение прихваток  вне мест расположения швов для временного скрепления детали. Эти прихватки после выполнения своего назначения удаляют, а места их размещения зачищают. Рациональна замена прихваток сплошным швом небольшого сечения (технологический шов). Это значительно повышает стойкость металла рабочего шва против кристаллизационных трещин и предотвращает нарушения взаиморасположения деталей в процессе сварки из-за растрескивания прихваток. Сборочные прихватки выполняют сварочными материалами тех же марок, что и при сварке данной конструкции. Требования к качеству прихваток установлены те же, что и к сварочным швам. Прихватки и технологические швы перевариваются в процессе сварки основного шва.

Для крепления деталей перед сваркой и в процесс ее применяют также гребенки, удаляемые по мере образования шва. В зависимости от типа производства, особенностей конструкции и технологических условий сборку можно выполнять различными способами: по разметке, по шаблонам или первому изделию, по сборочным отверстиям, в приспособлениях (универсальных, специализированных и специальных), сборку по разметке ведут без приспособлений. Расположение деталей определяют разметкой по чертежу, затем их скрепляют прихватками, съемными фиксаторами и т. п. Производительность способа низкая, его применяют преимущественно в одиночном производстве. Использование шаблонов или первого изделия для сборки позволяет повысить производительность труда.

Наибольшую точность сборки при  минимальной трудоемкости можно обеспечить при использовании сборочного оборудования. Основным назначением сборочного оборудования является фиксация и закрепление свариваемых деталей. Это оборудование разделяют на сборочное и сборочно-сварочное. На сборочном оборудовании операция сборки заканчивается прихваткой, на сборочно-сварочном кроме сборки производится полная или частичная сварка изделия. Выбор оборудования определяется технологическим процессом и зависит прежде всего от формы, размеров и требуемой точности собираемых изделий, типа производства, вида сварки и других факторов. При изготовлении сварных конструкций на сборочно-сварочном оборудовании изделие не подвергается переустановке и промежуточной транспортировке. Качество изделий в этом случае выше, чем при сборке на прихватках. В то же время сборочно-сварочное оборудование значительно сложнее и дороже сборочного. Сборочное оборудование может быть универсальным и специальным. Универсальное оборудование предназначено для широкой номенклатуры изделий, его применяют в одиночном и мелкосерийном производствах; специальное оборудование — для одного или нескольких однотипных изделий, оно обеспечивает высокую производительность и высокое качество изготовления. Специальное оборудование целесообразно применять при серийном производстве.

Чтобы начать разработку технологического процесса для сборки изделия «Дуга  передка» рассмотрим процесс сборки-сварки аналогичной конструкции салона вахтового автобуса, производимого  на ОАО «НЕФАЗ». конструкция каркасная. Единственное отличие от исследуемой конструкции – это способ обшивки изделия. Оперение вахтового автобуса крепится к каркасу трубчатыми заклепками, а оперение автобуса варится. Поэтому технологический процесс сборки-сварки вахтового автомобиля можно принять за основу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Анализ предлагаемых вариантов при разработке техпроцесса

3.1 Подготовка поверхности. 

«Дуга передка» является составной  частью каркаса автобуса, на который, посредством контактной сварки, навешивается внешнее оперение автобуса, состоящее из тонкой листовой стали. Поэтому внешние поверхности изделия  «Дуга передка» не должны иметь оксидной пленки (ржавчины) или других факторов влияющих на качество сварки. Для этого в начале технологического процесса вводим операцию подготовки поверхности заготовок. Здесь возможны два варианта маршрута подготовки поверхности:

1) Обработка поверхности в самом  начале технологического процесса  заготовок;

2) Обработка изделия целиком  в конце технологического процесса.

Чтобы обработать изделие целиком потребуется оборудование достаточно больших размеров, а для размещения оборудования потребуются производственные площади. Сама «Дуга передка» имеет большую длину, а остальные комплектующие каркаса салона имеют еще большие размеры.

Для обработки заготовок труб потребуется также некоторое нестандартное оборудование, но значительно меньших размеров. Данную обработку при необходимости можно механизировать.

Поэтому первой операцией технологического процесса изготовления изделия «Дуга  передка» назначаем предварительная обработка поверхностей заготовок-труб.

Предлагается два варианта обработки: дробеструйная обработка и обработка  металлическими щетками.

Трубы помещают в камеру специальной  дробеметной установки, где подвергают многочисленным ударам отдельных дробинок с большой скоростью. Дробь чугунная либо стальная, размер фракции 0,4…2 мм. Полный состав оборудования установки: дробеметная камера с входящими в нее устройствами для подачи заготовок, дробеметное устройство (механическое или пневматическое), устройство регенерации дроби.

Рис.2. Схема дробеструйной обработки

Обработка поверхностей труб-заготовок  железными щетками заключается  в том, что щетки, вращаясь с большой  частотой (1500 об/мин.) своими проволочками очищают поверхности труб.

Рис. 3. Схема обработки заготовки щетками

Качество поверхности в обоих  случаях удовлетворительное, только при обработке щетками углы труб обработаны не достаточно, но этот недочет  не влияет на качество последующей  сварки.

Если принять за критерий стоимость  обработки, то обработка железными  щетками менее дорогостоящая, поэтому  применим ее в нашем технологическом  процессе.

3.2 Резка.

Рассмотрим два варианта получения  комплектующих деталей для изделия  «Дуга передка»: механическая резка и кислородная.

3.2.1 Механизированная кислородная  резка.

Механизированную резку труб производят газорезательными машинами.

Металлическая часть расплава, имеющая  более высокую температуру плавления, кристаллизуется в первую очередь, а шлак, в основном состоящий из закиси железа, кристаллизуется в последнюю очередь. Поэтому на поверхности реза образуются характерные выступы и впадины (бороздки).  

Кислородная резка металлов основана на их способности гореть в струе  кислорода и удалении этой струей образующихся расплавляемых окислов. Для резки металл необходимо нагреть до температуры, достаточной для воспламенения его в кислороде.

Газовой резке поддаются железо и сталь с содержанием углерода до 0,4%. Качество кромок и ширина реза при ручной резке стали зависят от толщины разрезаемой стали и от скорости резки. С повышением скорости резки чистота резки ухудшается.

Так ширина реза и качество кромок при ручной резке при толщине  стали до 5 мм. составляют: ширина реза - 3 мм.; величина отдельных неровностей – 0,5…1,0 мм. Скорость резки не более 400 мм/мин.

Машинная резка повышает точность резки и уменьшает ширину реза на 20%...30%.

Рис. 4. Форма поверхности реза после кислородной резки

После такой резки в проектируемый технологический процесс нужно вводить операцию подготовки кромок. Такой способ резки можно применить в единичном или мелкосерийном производстве.

3.2.2 Рассмотрим механическую резку на абразивно-отрезном станке. Такой способ имеет высокую производительность и малый допуск размеров: для длины детали свыше 1000 мм. допуск на длину составляет 1,3…1,5 мм.

Качество реза при абразивном отрезании  – удовлетворительное, если соблюдать  рекомендуемые режимы резания. При  работе с завышенными режимами появляется заусенец, который ухудшает качество сварки.

Оба способа можно механизировать, соединив пресс или абразивный станок с механическим сортировочно-подающим устройством.

Проанализировав данные способы резки, принимаем в качестве отрезного  оборудования абразивно-отрезной станок мод. 8252.

3.3 Гибка.

Деталь «Дуга» имеет сложный  лекальный изгиб и четыре отверстия E40. Определенно, что загиб заготовки будет произведен после резки мерной заготовки. Обработка отверстий возможна как после гиба, так и перед ним. Если обработка отверстий будет произведена перед загибом заготовки, то после него поверхность отверстий нарушится, т. е. из цилиндрической поверхности превратится в элипсную, что затруднит установку деталей в отверстие. Чтобы установить детали в отверстие потребуется увеличение диаметра отверстий, что приведет к увеличению зазоров между деталями, а это отразится на качестве сварного шва. Поэтому обработку отверстий следует производить после гиба заготовки.

Рассмотрим гибку детали в волках и на специальном гибочном прессе.

Деталь имеет профиль лекальной  кривизны, т.е. в разных точках свой радиус кривизны. Гибка в вальцах  будет произведена с постоянным радиусом и опять же здесь присутствует фактор влияния механических характеристик  материала. Т. е для одной партии металла будет произведен один радиус кривизны, для другой партии нужно будет перенастраивать станок. Поэтому данный способ для проектируемого технологического процесса неприемлем.

 Гибка детали в специальном  гибочном прессе основана на  воздействии на материал заготовки нагрузками равными или превышающими предел текучести. Т. е. заготовку предварительно растягивают такой нагрузкой при которой металл начинает «течь», а затем производят загиб по заданному профилю. В этом случае действие остаточных напряжений сведены к минимуму, т. е. профиль детали практически повторяет заданный профиль.

Рис. 5. Схема гиба загтовки

3.4 Механическая обработка.

Наибольшую сложность в изготовлении имеют деталь «Дуга» дет. поз. 1 (см. чертеж изделия) и деталь «Труба» дет. поз. 3. Если остальные детали изготавливаются только простым резом, то для названных двух деталей требуется дополнительная обработка.

Так на детали «Труба» имеется вырез 10H10 мм. Данную поверхность можно получить и после изготовления изделия, и сразу после изготовления мерной заготовки. Чтобы получить вырезы на изделии потребуется специальное приспособление для правильной ориентации изделия относительно режущего инструмента, которое займет производственные площади и потребует немало трудовых затрат на изготовление.

Если выполнить вырез на детали (сразу после изготовления мерной заготовки), то при сборке-сварке деталь нужно будет правильно сориентировать относительно других деталей изделия, это сделать несложно. Поэтому для детали «Труба» маршрут изготовления на данном этапе будет состоять из операций изготовления мерной заготовки и получения поверхностей выреза.

Рис. 6. Эскизы деталей при механической обработке

На детали «Дуга» нужно выполнить  восемь отверстия E40. Если отверстия производить методом вырубки, то края труб в месте обработки будут деформированы, а это плохо отразится на качестве сварного шва. Сверление отверстий лучше производить на радиально-сверлильном станке и в специальном зажимном приспособлении с кондукторными втулками.

После изготовления комплектующих  детали поступают на сборку-сварку. Данная операция производится в сборочно-сварочном  приспособлении собственной конструкции  описание которой будет произведено  ниже.

3.5 Выбор способа  сварки.

Низкоуглеродистые стали с содержанием  углерода С не более 0,25% относятся к I классу свариваемости. Учитывая это, а также принимая во внимание условия серийного производства виды сварки: Ручную электродуговую сварку и сварку в среде защитных газов.

Ручную электродуговую сварку применяют для соединения различных деталей.

Сварка традиционными электродами  с основным видом покрытия наиболее сложна (по сравнению с другими  электродами), поскольку траектория движения торца электрода является результирующей различных сочетаний продольно-поперечных перемещений.

 Основными преимуществами способа являются универсальность и простота оборудования. Недостаток - невысокая производительность и применение ручного труда

При сварке покрытыми электродами  до 15...20 % длины стержня электрода теряется в виде неиспользуемых отходов-огарков и 5... 10 % массы стержня - потери на угар и разбрызгивание и, таким образом, общие потери могут составлять до 30 %.