Технология сварки решетчатых конструкций

 

Содержание

1. Введение
2. Анализ конструкции
1. Организация рабочего места
2. Выбор материала конструкции и сварочных материалов
3. Выбор оборудования  и инструментов
3. Технологическая схема изготовления конструкции
1. Подготовка металла к сварке, сборка конструкции
2. Режим сварки конструкции
3. Техника сварки конструкции
4. Деформации и напряжения при сварке
4. Контроль качества сварных соединений конструкции
5. Технологическая карта изготовления конструкции
6. Техника безопасности при изготовлении конструкции
7. Список литературы
8. Приложение

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   Введение

            Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления не разъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций. 
      Сварка – такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка, штамповка. Большие технологически возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. 
      О возможности применении «электрических искр» для плавление металлов еще в 1753 г. говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследовании атмосферного электричества. В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического использования. Однако потребовались многие годы совместных усилий ученых и инженеров, направленных на создание источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Важную роль в создание этих источников сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества. 
      В 1882 г. российский ученый-инженер Н.Н. Бенардос, работал над создание аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов не правящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов. 
      В 1888 г. российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлическим электродом. С его именем связана развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов для воздействие на состав металла шва, создание первого электрического генератора. 
      С 1935-1939 гг. начали применять толстопокрытные электроды, в которых стержни изготавливали из легированной стали, что обеспечило широкое использование сварки в промышленности и строительстве. В 1940-е гг. была разработана сварка под флюсом, которая позволила повысить производительность процесса и качество сварных соединений, механизировать производство сварных конструкций. В начале 1950-х гг. в Институте электросварки им. Е.О. Патона создают электрошлаковую сварку для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых заготовок что снизило затраты при изготовлении оборудования тяжелого машиностроения. 
      Сварка потребовалась и в космосе. В 1969 г. наши космонавты В. Кубасов и Г. Шонин и в 1984 г. С. Совитская и В. Джанибеков провели в космосе сварку, резку и пайку различных металлов.

 

 

Анализ конструкции 

 

 

Труба 150мм - 12000мм. Марка стали – 25 Г2С

Труба профильная 80х80х4 - 50000мм. Марка стали – 25 Г2С

Труба профильная для ферм 40х40х3 - 35000мм. Марка стали – 25 Г2С

Труба профильная, прогонная 30х30х2 - 70000мм. Марка стали – 25 Г2С

Труба профильная, перемычки 30x30x2 – 59000мм. Марка стали – 25 Г2С

Марка электродов  УОНИ 13/45: 3, по ГОСТ 9467 - 75

 

 

 

 

 

 

Организация рабочего места                                 

1. Площадка  для сварки конструкции: должна быть с ровным полом, оборудована специальными защитными шторками,  находиться под навесом или в цеху.

На нестационарных рабочих  местах изделие при сварке неподвижно, а сварщик перемещается от шва  ко шву по изделию, или перемещается от изделия к изделию. В этом случае как правило, свариваются крупногабаритные и тяжелые изделия.

 В зависимости от типа рабочего места сварщика зависит и его организация, а также         оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие места сварщиков    комплектуются:

 а) стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика;

 

б) нестационарные рабочие  места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления или размещения узлов или изделий при сварке; переносными устройствами для вентиляции зоны сварки; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения  дуги.

 

От правильной организации  рабочего места сварщика, оснащенности его необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного  размещения этого оборудования на рабочем  месте зависит и эффективность  его труда и производительность.

Основными элементами организации  труда сварщиков на рабочих местах, от которых зависит наивысшая  производительность труда и высокое  качество, будут следующие:

а) своевременность получения  задания;

 

б) наличие соответствующего оборудования, поддержание его в  работоспособном состоянии и  правильное его размещение;

 

в) своевременность доставки на рабочие места материалов, заготовок, деталей и др.;

 

г) высокая надежность оборудования и высокое качество материалов;

 

д) действенный контроль качества сварных соединений;

 

е) поддержание на рабочем  месте надлежащего порядка.

Из изложенного следует, что организация рабочего места  сварщика в каждом конкретном случае должна быть тщательно продумана  и научно обоснована, так как от этого зависит эффективность  его труда.

 

2. Источник питания переменного  тока (сварочный трансформатор)      
3. Навес над трансформатором.
4. Заземление.

 

Выбор материала конструкции и сварочных  материалов.

               Низкоуглеродистые стали, марка  стали: 25 Г2С.

1. 25Г2С: 0,25% - углерода, Г – марганец 2%, С – кремний 0,12 – 0,30%.

ВСт3Гпс. Химический состав.            

2. Физические свойства.

Плотность стали – (7,7 – 7,9)*10³ кг/м³.

Удельный вес стали  – (7,7 – 7,9) г/см³.

Удельная теплостойкость стали при 20⁰с – 0,11 кал/град.

Температура плавления  стали – 1300 – 1400⁰с.

Удельная теплостойкость, плавления стали 49 кал/град.

Коэффициент теплопроводности стали – 39 ккал/м*час*град.

Коэффициент линейного  расширения стали: (при температуре  около 20⁰с) сталь 3 (марка 20) – 11,9 (1/град).

Предел прочности стали  при растяжении: сталь для конструкций  – 38 – 42 (кг/мм²), сталь кремнехромомарганцовистая – 155 (кГ/мм²), сталь машиноделочная (углеродистая) – 32 – 80 (кГ/мм²), сталь рельсовая – 70 – 80 (кГ/мм²).

 

 

 

 

 

 

 

Технологическая карта: изготовления решетчатых конструкций

 

                                                        Выбор оборудования и инструмента.   

Сварочный выпрямитель: ВД - 306 
Преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный напряжением и величиной, необходимыми для сварки. Конструктивно состоит из трансформатора и выпрямительного блока.    
                               

Принцип работы: 
Выпрямитель сварочный является источником питания постоянного тока с падающими внешними характеристиками. Питание выпрямителя производится от трехфазной сети переменного тока. 
Выпрямитель представляет собой передвижную установку в однокорпусном исполнении, состоящей из следующих основных узлов: силового трехфазного трансформатора, магнитного шунта, блока выпрямителей, вентилятора, автоматического выключателя и кожуха.  
Трехфазный силовой трансформатор с магнитопроводом стержневого типа Т1 .Катушки первичной w1 и вторичной обмотки w11 неподвижны и выполнены из изолированного алюминиевого провода. Обмотки от сердечника магнитопровода изолированы стеклопластиком и пропитаны электротехническим лаком.  
Сердечник трансформатора собран из листов электротехнической стали марки 2212, толщиной 0,5 мм.  
Преобразование переменного напряжения в постоянное (сварочное) осуществляется с помощью полупроводникового блока выпрямителей V1.  
Вентиляция выпрямителя – воздушнопринудительная.  
Сварочный ток регулируется вращением рукоятки, находящейся на передней панели выпрямителя. При вращении рукоятки происходит смыкание или размыкание магнитного шунта, что приводит к изменению индуктивного рассеяния.  
Для подключения выпрямителя и питающей сети имеется сетевой кабель  Для подключения сварочного кабеля имеются гнезда разъемов обозначенных знаками «+» и «-».  
Зажим для заземления выпрямителя расположен на основании выпрямителя.

Технические характеристики: 

1)     Углошлифовальная машина УШМ – 90111: предназначена для резки и обработки металла.

2)     ДУ750ЭР – Дрель ударная/ 750Вт/ ЭР – модель дрели: предназначена для сверления отверстий разных диаметров как в металле, древесине и т.д.

3)     Рулетка, чертилка, линейка, уголок, щётка, плоскогубцы, молоток, мел, зажимы, уровень, штанген – циркуль,  и т. д.

Рулетка, линейка  – для измерения высоты, длины, ширины, диагонали.

Чертилка, мел  – предназначены для, отметки  данной длинны.

 Уголок –  для измерения точности углов  и линий реза.

Щётка – для  очистки деталей и сварных  швов, от шлака, грязи, масла, ржавчина и т. д.

Плоскогубцы –  для придерживания мелких деталей в процессе сварки.

Молоток – для  выравнивания или гибки каких  либо деталей.

Зажимы –  предназначены для удержания  каких либо деталей в пространственном положении. 
Уровень – для точного измерения наклона какой либо детали в пространственном положении. Штанген – циркуль – предназначен для измерения как внешних так и внутренних диаметров, толщин стенок, каких либо деталей.

 

 

 

 

 

 

 

Подготовка металла к сварке, сборка конструкции

1. Правку проката производят, как правило, в холодном состоянии на правильных станках или вручную на правильных плитах.
2. Разметка представляет собой нанесение на металл конфигурации заготовки. Разметку осуществляют с припуском. Припуск это разность между размером заготовки и чистовым размером детали. Припуск снимают при последующей обработке. Для разметки применяют разметочные столы или плиты необходимых размеров.               
3. Разметку осуществляют с помощью различных инструментов: стальной метр, стальная рулетка, металлическая линейка, чертилка, карнер, циркуль, штангенциркуль, угольник и др. Для получения более чёткого очертания заготовки поверхность металла предварительно закрашивают белой клеевой краской. При большом количестве заготовок или деталей разметку производят по плоским шаблонам с припуском на последующую обработку. Чертилкой обводят контур детали, а затем накернивают по всей длине линии обвода с шагом (50-100мм) между кернами.
4. Резка осуществляется кислородными резаками по намеченной линии контура детали вручную или газорезательными машинами специального назначения. Резка на механических станках более производительна и обладает высоким качеством реза. Для механической прямолинейной резки листового металла применяются пресс – ножницы для продольной и поперечной резки.
5. Подготовку кромок деталей из низкоуглеродистой стали большой толщины осуществляют кислородной резкой или обработкой на строгальных или фрезерных станках.

 

 

 

 

 

                                                     Сборка конструкции

1. Для изготовления сварных конструкций требуется правильная сборка деталей свариваемого изделия, т.е. их правильная взаимная установка и закрепление. Сборка может осуществляться прихватками или в специальных  сборочно – сварочных приспособлениях. Прихватки представляют собой короткие швы, расстояние прихватки 10мм расстояние между прихватками 20мм. Количество прихваток и их размер определяются технологическими условиями.
2. Процесс сборки сварного изделия состоит из последовательных операций. Прежде всего необходимо подать детали к месту сборки. Затем необходимо установить эти детали в сборочном приспособлении в определённом положении. В этом положении детали должны быть закреплены, после чего их сваривают.

Узлы фермы  сваривают последовательно от середины фермы к опорным узлам. Сначала выполняют стыковые, а затем угловые швы. Каждый элемент при сборке прихватывают швом длинной 20мм. Близко расположенные швы нельзя выполнять сразу. Вначале дают остыть тому участку основного металла, где будет накладываться близко расположенный шов. Это снизит перегрев металла и пластические деформации. Конец продольного шва выводят на торец привариваемого элемента на длину 20мм.

Режим сварки конструкции.

Параметры режима ручной дуговой сварки.

СВАРОЧНЫЙ ТОК  устанавливают в зависимости  от диаметра электрода а диаметр  электрода выбирают в зависимости  от толщины свариваемого изделия.         

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СВАРОЧНОГО ТОКА 

     НАПРЯЖЕНИЕ на дуге  зависит от её длины. Оптимальная  длинна дуги выбирается между  минимальной и максимальной. Длинную  дугу применять не рекомендуется.

СКОРОСТЬ СВАРКИ выбирается так, чтобы  сварочная ванна заполнялась  электродным металлом и возвышалась  над поверхностью кромок с плавным  переходом к основному металлу  без подрезов и наплывов. 
                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техника сварки конструкции.

         

 

Способ  зажигания сварочной дуги.

Дугу зажигают коротким прикосновением электрода  к изделию (впритык) или чирканьем  концом электрода о поверхность  металла («спичкой»). Способ «спичкой»  предпочтительнее, но он ре удобен в  узких и труднодоступных мустах.