Производство и монтаж сварных конструкций

Показателями  оценки материалоёмкости являются: снижение веса конструкции и отхода материалов, использование заменителей дефицитных металлов, степень использования стандартных узлов, взаимозаменяемость деталей узлов и так далее.

Уменьшение  массы наплавленного металла  путём уменьшения поперечных сечений  швов при выборе соответствующих  конструктивных форм изделий позволяет  применить прогрессивные методы сварки, например замена прерывистых швов сплошными швами с меньшим катетом.

В результате уменьшения массы наплавленного  металла увеличивается прочность  конструкции и точность её изготовления, так есть снижаются деформации и сокращается объём дорогостоящих работ по правке.

Показателями, характеризующими уменьшение трудоёмкости, являются применяемые материалы, упрощение  геометрических форм деталей и узлов, сокращение числа деталей в конструкции, типы сварных соединений, унификация элементов конструкций, применение допусков и так далее. 

Эти требования могут быть выполнены при условии  специализации участка (или цеха) на изготовление данной продукции (или  отдельных её узлов), так как только специализация на выпуск определённой продукции даёт возможность оснастить  данный участок различными сборочно-сварочными приспособлениями с применением пневмо - и винтовых прижимов, а при сварке применить механизированные способы сварки, что значительно повысит качество сварных соединений данной конструкции. Такого же типа специализация даёт возможность приобрести определённые навыки у рабочих, а значит улучшить качество сборка (и сварки), снизить количество брака при изготовлении подузлов и конструкции в целом. Так, разбивка всей конструкции «Верхняка основного» на технологические узлы позволит разработать сборочно-сварочные приспособления для сборки - сварки данных узлов, что значительно сократит время на сборку и (или сварку), тем самым значительно улучшит их качество.

Описание  узлов.

Узел 1(рисунок 3), является самым большим из трех представленных узлов в него входят детали позиций 5,9,13,14,16,18,19,20,40,41,42,43,44. Необходимость такого большого числа деталей объясняется тем, что при сборке должны выдержаться основные размеры и соосности. Так как узел 1 является основным узлом конструкции верхняка, на которую ложиться основная нагрузка при работе. При иной разбивке на узлы возникают места, где невозможно обеспечить полный провар конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Узел №1

 

Узел 2(рисунок 4) состоит из деталей позиции 6,8,10,11,12,46,50. Узел 2, состоит из двух подузлов, которые после сборки собирают в один узел. Такое техническое решение необходимо из, за нахождение в конструкции литой детали. Вторая причина  такого технологического решения в необходимости полного провара всех швов на общей сборки сварки. Узел 2 является вторым по значимости в конструкции верхняк основной, который соединяет верхняк основной и переходную секцию. Вследствие чего усложняется изготовление этого узла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а- Под узел №3; б- Под узел №4.

Рисунок 4 - Узел№2

 

Узел  №3(рисунок 5) состоит из деталей позиций 2,26,27,28,38,51,52. Узел 3, является последним из узлов конструкции верхняка, который завершает конструкции верхняка. Узел №3 так же как и узел номер 2 состоит из двух подузлов, которые до общей сборки сварки не связаны между собой. Такая конструкция необходима для полного провара всех сварных швов.

              а                                                                        б

 

а- Под узел №5; б- Под узел №6З

Рисунок 5 - Узел №3

 

Таким образом, доказано что конструкция верхняка основного является технологичной.

 

 

 

3.  Оценка свариваемости металла

 

Таблица 1.3

      Общие сведения по стали 16Г2АФ. ГОСТ 19281-89.

Заменитель

стали: 15Г2АФ, 14Г2АФ.

Вид поставки

сортовой прокат, в том числе  фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-76, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74. Полоса ГОСТ 103-76.

Назначение

различные детали и элементы сварных  металлоконструкций, работающих при  температуре от -70 до +425 °С.

 

Таблица 1.4

 Химический  состав стали 16Г2АФ. ГОСТ 19281-89.

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0,3-0,6
Медь (Cu), не более	0,30
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	1,3-1,7
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,035
Хром (Cr), не более	0,40
Азот (N), не более	0,015-0,25
Сера (S), не более	0,04

 

Таблица 1.5

      Общие сведения по стали  10. ГОСТ 19281-89.

Заменитель

стали: 08, 15, 08кп

Вид поставки

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 16523-70, ГОСТ 5654-86, ГОСТ 550-75.

Назначение

Детали, работающие при температуре  от -40 до 450°С, к которым предъявляются требования высокой пластичности.

 

 

 

 

 

Таблица 1.6

 Химический  состав стали 10. ГОСТ 19281-89.

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0,17-0,37
Медь (Cu), не более	0,25
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	0,35-0,65
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,035
Хром (Cr), не более	0,15

 

Дается  определение свариваемости металла. Ориентировочным количественным показателем свариваемости сплава известного химического состава является эквивалентное содержание углерода Сэ, которое определяется по формуле:

Сэ= % (1.1)

 

где содержание углерода и легирующих элементов  дается в % (Сэ = 0,25% - хорошо свариваются, Сэ = 0,25-0,35% - удовлетворительно свариваются и в определенных условиях требуют предварительный подогрев, Сэ = 0,36-0,45% - склонны к трещинообразованию требуют предварительный подогрев, Сэ > 0,45% - плохо свариваются); Способность стали подвергаться резке можно, пользуясь формулой:

 

Сэкв=  С+0,155(Cr+Mo)+0,14 (Мn+V)+0,11Si+0,045(Ni+Cu)£0,6%, (1.2)

 

где Сэ- эквивалент углерода, символы элементов в формуле обозначают их содержание в стали в весовых % ; ( до 0,6% - стали режутся хорошо в любых температурных условиях и не требует термообработки ; С=0,61-0,8% - режутся удовлетворительно; Сэ = 0,81-1,1% - режутся ограниченно; Сэ более 1,1% - режутся плохо).

Расчёт  ведём по среднему процентному содержанию элементов (таблица 1,2):

Сэкв=

Сталь сваривается  хорошо, так как полученное значение ниже установленного порога:

0,45% > 0,44%, сталь 10 так же хорошо подвергается сварке

Расчёт  разрезаемости:

Сэ=0,09+0,155(0,3+0)+0,14(1,5+0)+0,11 0,6+0,045(0,3+0,3)=0,44

Сталь режется  хорошо, так как полученное значение ниже установленного порога, такой же разрезаемость обладает сталь 10:

0,6% > 0,44%

2 Анализ существующего технологического процесса

 

Процесс изготовления верхняка складывается из следующих операций: стыковка и сварка заготовок, обработка деталей, контроля с привлечением ультразвуковых методов контроля, фрезеровка  технологических отверстий, оформление рёбрами жёсткости, опорными плитами и другими деталями, контрольная сборки методами ультразвука.

К газорезательным работам допускаются рабочие, прошедшие обучение по управлению плазменными автоматами и имеющие разряд не ниже 3-го. Стыковые швы варятся с полным проваром. Усиление стыковых швов зачищаются заподлицо с основным металлом. Большая часть деталей разрезаются автоматической плазменной резкой с высотой неровностей не более 0,3 мм. Продольные кромки и фаски строгаются.

Сборка  верхняка производится только из деталей хорошего качества, прошедшие нормы контроля, выправленных и очищенных от различных загрязнений. Верхняк собирается с применением специальных и инвентарных приспособлений.

Для сохранения формы и размеров верхняка устанавливаются технологические рёбра жёсткости. Верхний поясной шов между стенкой и верхним листом верхняка варится с полным проваром. Зазоры под сварку должны быть не более 1,5 мм.

Механически обработанные поверхности смазываются  солидолом, для предотвращения окисление и последующей коррозии.

Для более  точного нахождения недостатков  необходимо просмотреть весь технологический  процесс изготовления верхняка.

Листы после  поступления со склада металлоконструкции подвергаются правке.

После правки листы укладываются на газорезательный стол и режутся с помощью машины плазменной резки с ЧПУ.

Зачистка. Зачищаются места под сварку от грязи, масла, окалины и ржавчины в деталях принятых ОТК. Зачистка производиться щеткой металлической технической четырехрядной ТУ 46.012-85, ветошью.

После зачистки детали подвергаются фрезерованию кромок с помощью ручного газового резака.

Сборка-сварка 1. Укладываются краном кронштейн поз.13 на стол сборщика. На кронштейн по приспособлению выставляется проушина поз.16, накладку поз.18. выдерживается межосевой размер 570±1. Выравнивая их по линии основания. Строп 2СЦ-1.0-2/Т-1.0/К2-0.4/2600  ОСТ 24.090.48-70; приспособление на размеры 570±1. Прихватывается  детали в трех местах каждую швом Т1-∆5 ГОСТ 5264-80, Lпр.=30мм. Lпр.общ.=180мм х 2. Повторяется операция для второго кронштейна поз.13.  Lпр.общ.=180мм х 2. Заваривается на сборке ТОЛЬКО  накладка поз. 18 за один проход швом Т1-Δ5 по контуру. Lшв.=200мм х 2. Допускается РДС электродом УОНИ 13/55, диаметром 4мм. Укладывается краном боковину поз.5 на стол сборщика. На боковину по разметке выставляется накладка поз.29, выдерживается от края размер 20+1. Строп 2СЦ-1.0-2/Т-1.0/К2-0.4/2600 ОСТ 24.090.48-70; линейка-300 ГОСТ 427-75. Прихватывается накладка со всех сторон швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=30мм. Lпр.общ.=180мм.  Повторяется операцию для второй боковины поз.5.  Lпр.общ.=180мм. Укладывается краном на стол сборщика лист верхний поз.40.

Прихватывается с двух сторон к примыкающим деталям в 4-х местах швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=320мм. Устанавливается  на лист поз.40 по разметке две перемычки поз.41,  выдерживается размер 25+1 от края листа. Перпендикулярность выдерживается угольником, линейка-300 ГОСТ 427-75; угольник. Прихватывается  с двух сторон к примыкающим деталям в 3-х местах швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=240мм. Устанавливается  на лист поз.40 по месту, по оси, ребро поз.43. Перпендикулярность выдерживается угольником. Прихватывается с 2-х сторон к примыкающим деталям в трех местах швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=20 мм, Lпр.общ.=120мм. Устанавливается   на лист по месту, по оси,   ребро центральное поз.9.  Перпендикулярность выдерживается угольником. Прихватывается с 2-х сторон к примыкающим деталям в трех местах  швом Т1-∆8 ГОСТ 5264-80, Lпр.=20 мм, Lпр.общ.=120мм.  Устанавливается к ребру поз.9 две проушины поз.14, выдерживается размеры 660±2 и 323±1. Соосность отв. диаметр 47 выдерживается фальшвалом 46.8. Отв. 50 используется для установки проушин поз.14 (служит для выбивания пальца). Контролируется соосность этого отв.50  с отв.50 на ребре поз.9 и на ребрах поз.7 и 8 отрезком трубы цеховой, фальшвал 46.8- L=180мм; труба цеховая Ø50 -L=650мм; струбцина -1 шт., линейка-1000 ГОСТ 427-75. Поджимается струбциной и прихватывается каждую проушину в 4-х местах швом Т1-∆8 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=320мм. Устанавливается по разметке ребро поз.12 - 2шт., выдерживается размеры 155 от боковины поз.5. Перпендикулярность выдерживается угольником, линейка-300 ГОСТ 427-75; угольник. Прихватывается с 2-х сторон к примыкающим деталям в трех местах каждое швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=20 мм, Lпр.общ.=240мм. Устанавливается на лист поз.40 по месту ребро поз.11 - 2шт. Перпендикулярность выдерживается угольником. Прихватывается с 2-х сторон к примыкающим деталям в трех местах каждое швом Т1-∆8 ГОСТ 5264-80, Lпр.=20 мм, Lпр.общ.=240мм. Устанавливается на лист поз.40 в упор к ребру поз.11симметрично плиту поз.50 - 2шт., выдерживается размеры 135-2 от оси отв. линейка-300 ГОСТ 427-75. Прихватывается каждая с 4-х сторон к листу швом Т1-∆6 ГОСТ 5264-80, Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=160мм х 2. Если гнездо поз.6 поступает на сборку с ремфонда и соосно с отв. Диаметром 50 на боковинах и ребрах без подкладки плиты поз.50, плиту поз.50 не ставить! Установливается на боковины поз.5. по одной шайбе поз.35 и накладке поз. 36 согласно чертежу. Для соосности используется отрезок трубы 70 (цеховой). Прихватывается в 3-х местах каждую швом Т1-∆5 ГОСТ 5264-80, Lпр.=30 мм, Lпр.общ.=180мм. Во избежание деформаций при сварке устанавливается технологические планки ко всем свариваемым проушинам, а также скрепляется планками попарно боковины поз.5 с кронштейном поз.13, так, чтобы не мешать заварке шайбы поз.35 и установливается враспор планку на концах ребер поз.7 с боковиной поз.5 под установку гнезда поз.6. Lпр.=30 мм, Lпр.общ.=960мм. Кантуется на 180 град. Строп 2СЦ-1.0-2/Т-1.0/К2-0.4/2600  ОСТ 24.090.48-70.

Устанавливается  на лист поз.40 по разметке, симметрично оси, лист верхний поз.34, выдерживается р-р 200±2  (см. черт."Б"). линейка-300 ГОСТ 427-75.  Прихватывается  с 4-х сторон к листу швом Т1-∆8 ГОСТ 5264-80,  Lпр.=40 мм, Lпр.общ.=640мм. 

Таким образом  сборка происходит по разметке.

Прихватки выполняются с помощью ручной дуговой сварки.

Зачистка. Зачистка прихватки от шлака и прилегающие зоны от брызг металла. Инструменты: зубило 1223-0002 ГОСТ 11418-75; молоток 7850-0122Ц15.хр ГОСТ 2310-77.

Контроль. Контролируются правильность сборки. Зазор под сварку не более 2-х мм. размеры 570±1; 1125±2; 695+2-4; 325+2; 810±2; 340+2; 36+1; 25+1; 65+1; 135-2; 200±2. Инструменты: щуп  ГОСТ 882-75; линейка-1000 ГОСТ 427-75; рулетка. 

Транспортирование. Транспортируется узел верхняка на участок сварки. Кран-балка Q=3т. ГОСТ 534-78.

При изготовлении и контроле основного верхняка применяются следующие средства измерения, прошедшие поверку в Карагандинском филиале ОАО «Национальный центр экспертизы и сертификации» и имеющие регистрационный номер:

- рулетка  2-го класса точности длиной 5,7 м, с ценой деления 1 мм  по ГОСТ 7502-80  или аналогичные по точности;

- линейка  металлическая длиной 1 м с ценой деления 1 мм;

- угольник  поверочный ГОСТ 3749-77;

- щуп  №3  ГОСТ 882-75;

При сборке верхняка используется сборочный инструмент и приспособления:

- слесарный  молоток;

- кувалда;

- клин;

- скоба;

- струбцина;

- оправки,  пробки;

- ломик  монтажный;

- кантовка;

При сварке верхняка применяются сварочные материалы и марки стали в соответствии со СниП II-23-81 и технических требований проекта. Основные и сварочные материалы должны иметь сертификат качества.

 

 

 

 

 

2.1 Недостатки технологического процесса и рекомендаций по их устранению

 

Все недостатки технологического процесса и рекомендации по их устранению приведены в таблице 2.1.2.

 

Таблица 2.1.2

     Недостатки существующего технологического процесса  и мероприятия по их устранению

Операции	Недостатки	Рекомендации по их устранению
Заготовительные	Резка деталей оформления выполняется на газорезательным полуавтомате	Устанавливается машина плазменной резки.
Разделка кромок	Используется ручная газовая резка	Заменяется на более производительное оборудование, такое как фаско-фрезерный станок. И разделка машиной плазменной резки.
Сборка	Сборка некоторых узлов выполняется по разметке	Предлагается нестандартное модернизированное приспособление.
Прихватки	Применяется малопроизводительный и трудоёмкий способ с помощью ручной дуговой сварки	Заменяется  на механизированную сварку в среде защитных газов.
Контроль	Контроль производится 10 % от партии, визуально и с помощью дефектоскопа USM 05	Заменяется на более достоверный метод контроля с помощью  ультразвукового дефектоскопа.