Приспособление пневматического прижима с креплениями

Деталь2.m3d

Деталь213123.m3d

шовная.docx

Рис. 1. Шов при контактной шовной сварке.

Сборка (2).a3d

резьба.m3d

ручка.m3d

основание.m3d

Сборкарлджрждлрд.a3d

Приспособление1.spw

Быстрозажимные прижимы

ребро.m3d

3.m3d

Сборкадетприсп.a3d

Записка1.docx

Характеристика изделия 3
Характеристика материала 3
Выбор способа сварки и типа сварных швов 6
Выбор сварочных материалов .. .11
Расчет параметров режима сварки 12
Определение химического состава и структуры шва 16
Технологические особенности сварки основного материала изделия .17
Сварочное оборудование. .19
Технико-экономический расчет 21
Технологический процесс 30
Список используемой литературы 37
Характеристика изделия
Кронштейн - деталь крепления в комплексе “Позитив”. РЛС “Позитив” обзорная РЛС размещаемая на кораблях различных классов.
Основные требования предъявляемые к деталям креплений - прочность и надежность а также устойчивость материала к воздействию агрессивных сред в частности - морского воздуха в условиях которого эксплуатируется изделие.
В сварной конструкции под надежностью понимается соблюдение требований к равнопрочности сварных соединений и отсутствию дефектов в сварном шве.
Стойкость кронштейна к воздействию агрессивных сред определяется выбором гальванического покрытия. Покрытие наносится на уже сваренный и прошедший технический контроль узел. Кадмирование защищает детали в агрессивных средах идеально подходит для использования в морской воде.
Технический контроль производится на отсутствие дефектов в сварных швах которые помимо того что могут служить в дальнейшем концентраторами напряжений также приводят к нарушению качества гальванического покрытия и как следствие требование к устойчивости изделия к агрессивным средам не выполняется.
В соответствии с изложенными условиями работы осуществляется выбор конструкционных материалов: Сталь 20 – конструкционная углеродистая качественная.
Характеристика материала
Марка: сталь20Класс:Сталь конструкционная углеродистая качественная
Использование в промышленности: после нормализации или без термообработки крюки кранов муфты вкладыши подшипников и другие детали работающие при температуре от -40 до 450 °С под давлением после ХТО - шестерни червяки и другие детали к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины;20кп 20пс:без термообработки или нормализации - патрубки штуцера вилки болты фланцы корпуса аппаратов и другие детали из кипящей стали работающие от -20 до 425 °С после цементации и цианирования - детали от которых требуется высокая твердость поверхности и невысокая прочность сердцевины (оси крепежные детали пальцы звездочки)
Таблица 1. Химический состав %.
Удельный вес стали 20:785 гсм3Твердость материала:HB 10-1= 163 МПаТемпература критических точек:Ac1= 735 Ac3(Acm) = 850 Ar3(Arcm) = 835 Ar1= 680Температура ковки °С:начала 1280 конца 750 охлаждение на воздухеОбрабатываемость резанием:в горячекатанном состоянии при HB 126-131 и B=450-490 МПа К тв. спл=17 и К б.ст=16Свариваемость материала:без ограничений кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки: РДС АДС под флюсом и газовой защитой КТСФлокеночувствительность:не чувствительна.Склонность к отпускной хрупкости:не склонна.
Таблица 2. Механические свойства стали.
Механические свойства стали 20 при Т=20oС
Сталь калиброванная: горячекатаная кованая и серебрянка 2-й категории после нормализации 5-й категории после нагартовки 5-й категории после отжига или высокого отпуска
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой: после отпуска или отжига после сфероидизирующего отжига нагартованная без термообработки
Полосы нормализованные или горячекатанные
Лист термообработанный 1-2й категории
Таблица 3. Механический свойства стали 20 после ХТО.
Механические свойства стали 20 после ХТО
Цементация 920-950 °С воздух. Закалка 800-820 °С вода. Отпуск 180-200 °С воздух.
Таблица 4. Физические свойства стали 20.
Физические свойства стали 20
Температура испытания °С
Модуль нормальной упругости Е ГПа
Модуль упругости при сдвиге кручением G ГПа
Коэффициент теплопроводностиВт(м ·°С)
Уд. электросопротивлениеR(p НОм · м)
Коэффициент линейного расширения(10-6 1°С)
Удельная теплоемкость С Дж(кг · °С)
Описание стали 20:В целом сталь 20 находит широкое применение в котлостроении для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения кроме того промышленность выпускает пруток лист. После цементации и цианирования из этой стали можно изготавливать детали от которых требуется высокая твердость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики оси крепежные детали шпиндели пальцы звездочки шпильки вилки тяг и валики переключения передач толкатели клапанов валики масляных насосов пальцы рессор малонагруженные шестерни и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.
Из стали 20 изготавливается богатый ассортимент проката конечно при этом учитываются оссобености стали этой марки. Так поковки из этой марки могут быть изготовлены категории прочности только 175 195 215 245 при толщине поковок от 100 до 300 мм для получения поковок с большей категорией прочностью необходимо уже использовать другую сталь. Для изготовления поковок используют блюмсы или слитки стали катаные или кованые заготовки либо заготовки отлитые на линии непрерывной разливки стали и какие-либо другие виды проката.
Cэкв= C + Mn6 +Si24 + Cr5 + Ni40 + Cu13 + V14 + P2=034%
Свариваемость стали 20 удовлетворительная так как Cэкв=02-035%. После сварки необходима термообработка.
ЭквСr = %Сr + %Мo + 2%Тi + 2%Al + %Nb + 15%Si + %V=039%
ЭквNi = %Ni + 30%C + 30%N + 05%Мn=637%
По диаграмме Шеффлера сталь 20 имеет ферритно-мартенситную структуру.
Выбор способа сварки и типа сварных швов
Рассматривая сталь обладает хорошей свариваемостью. Технология сварки должна обеспечивать определенный комплекс требований основными из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела механических свойств основного металла. Швы не должны иметь трещин непроваров пор подрезов. Геометрические размеры и форма швов должны соответствовать требуемым. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние. Технология должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность процесса сварки при требуемой надежности и долговечности конструкции.[1]
Сталь 20 сваривают различными способами сварки: ручная дуговая сварка под флюсом полуавтоматическая сварка в среде защитных газов контактная точечная сварка.
Из-за особенностей конструкции кронштейна контактную точечную сварку невозможно реализовать ввиду наличия угловых и тавровых швов.
При сварке кронштейна присутствуют также вертикальные швы. Сварка под флюсом осуществляется в нижнем положении ввиду возможного стекания расплавленных флюса и металла при отклонении плоскости шва от горизонтали более чем на 10 15°.
Сравним два способа сварки: полуавтоматическая сварка в среде защитных газов и ручную дуговую сварку.
При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами сварочная дуга горит между электродом и изделием оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода. Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.[2]
Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки покрытым электродом.
Преимущества ручной дуговой сварки:
-возможность сварки в любых пространственных положениях;
-возможность сварки в местах с ограниченным доступом;
-сравнительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому;
-возможность сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов;
-простота и транспортабельность сварочного оборудования.
Недостатки ручной дуговой сварки:
-низкие КПД и производительность по сравнению с другими технологиями сварки;
-качество соединений во многом зависит от квалификации сварщика;
-вредные условия процесса сварки.
-влияние магнитного дутья (отклонение дуги под действием возникающих магнитных полей) на сварочный процесс при постоянном токе.
Сущность способа сварки в защитных газах заключается в том что дуга горит в струе защитного газа оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего расплавленный металл от вредного воздействия газов содержащихся в атмосфере. Защитные газы обладаю хорошей ионизирующей способностью поэтому обеспечивают стабильное горение дуги.[3]
Рис. 2. Схема полуавтоматической сварки в среде защитных газов
Основными преимуществами сварки в среде защитного газа перед другими способами являются:
-надежная защита расплавленного металла от окисления кислородом окружающего воздуха;
-отсутствие обмазок и флюсов при сварке усложняющих и удорожающих этот процесс;
-высокая производительность;
-простота процесса и возможность его механизации при сварке в различных пространственных положениях с помощью простых приспособлений;
-хороший внешний вид сварного шва и высокие механические свойства соединения.
К недостаткам сварки в защитных газах следует отнести: осложнения при проведении сварки на открытом воздухе особенно в ветреную погоду из-за возможности отдува защитного газа струей воздуха а также большие выделения вредного газа на рабочем месте сварщика.[4]
Таким образом наиболее приемлемым способом сварки для получения требуемых соединений является полуавтоматическая сварка в среде защитных газов.
В соответствии с ГОСТ 14771-76 “Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы конструктивные элементы и размеры” выбираем тип сварного соединения (таблица 5).
Таблица 5. Эскизы сварных швов сбороной единицы.
Конструктивные элементы по ГОСТ 14771-76
Подготовленных кромок деталей
Выбор сварочных материалов
Защитный газ. Смесь 80%Ar + 20%CO2 обладает наилучшим сочетанием технологических и металлургических свойств. При ее применении можно избежать характерной для аргона пальцеобразной формы проплавления приводящей к несплавлениям и порам а также типичного для углекислого газа узкого и глубокого проплавления опасного с точки зрения образования трещин в швах. Соединения конструкционных сталей сваренные в защитных газовых смесях на основе аргона отличаются высокими показателями механических свойств. Особенно следует отметить значения ударной вязкости металла швов при отрицательных температурах а также показатели стойкости металла швов сваренных в смеси Ar + CO2 к зарождению и развитию хрупкого разрушения. Улучшение механических и служебных свойств швов и соединений выполненных в смесях на основе аргона происходит в результате снижения содержания кислорода в швах образования благоприятной микроструктуры металла с преобладанием игольчатого феррита и удовлетворительного формирования швов.[5]
Сварочная проволока. Сварочная проволока Св 08гс применяется для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей повышенной и высокой прочности сварки труб и металлоконструкций под слоем флюса и в газовой смеси во всех пространственных положениях. Обеспечивает образование надежных и аккуратных швов гарантирует стабильное горение дуги.[6]
Таблица 6. Химический состав проволоки СВ-08ГС %
Расчет параметров режима сварки
Шов У4 (ребро и плита снаружи):
Для угловых швов: Hпр=06·=06·6=36 мм.
F1=(6-8)dэ=8·12=96 мм2 - площадь поперечного сечения металла наплавляемого за один проход при проварке корня шва.
Fп=(8-12)dэ=12·12=144 мм2 - площадь поперечного сечения металла последующих проходов.
Fн=k22asinα+Fз=822·12·sin90+20=584 мм2
Fн- площадь наплавленного металла
n=Fн-F1Fп+1=584-96144+1=4 прохода
Сила тока при сварке:
Iсв=Нпркп·100=36175=210 В
где kП – коэффициент пропорциональности зависящий от условий сварки. Его определяют по таблице 4.
Уточняем диаметр проволоки:
dэ=113Iсвj=113210150=134 мм
где j – допустимая плотность тока Амм2
U=20+005dэ·Iсв±1=20+00512·210±1=30 В
Vсв=αн·Iсвγ·Fн=12·21078·146=22 мч
гдеαН–коэффициент наплавки г(Ач);
IСВ – сила сварочного тока А;
γ–плотность металла γ= 78гсм3;
FН– площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход см2.
Vп.пр.=αн·Iсвγ·Fэ=14·21078·113·100=033 мч
где FЭ – площадь сечения электрода (проволоки).
Для шва У6 (ребро и плита внутри) принимаем такие же параметры так как Hпр F1F2 совпадают с швом У4.
Шов Т1(плита и фланец):
Для угловых швов: Hпр=06·=06·12=72 мм.
Fн=k22asinα=622·12·sin90=216 мм2
n=Fн-F1Fп+1=216-96144+1=2 прохода
Iсв=Нпркп·100=72175=400 В
dэ=113Iсвj=113400200=16 мм
U=20+005dэ·Iсв±1=20+00516·300±1=36 В
Vсв=αн·Iсвγ·Fн=12·40078·216=28 мч
Vп.пр.=αн·Iсвγ·Fэ=14·40078·201·100=31 мч
Шов Т1(фланец и ребро):
где kП – коэффициент пропорциональности зависящий от условий сварки. Уточняем диаметр проволоки:
dэ=113Iсвj=113210200=11 мм
Vсв=αн·Iсвγ·Fн=12·21078·108=30 мч
Vп.пр.=αн·Iсвγ·Fэ=14·21078·113·100=28 мч
Определение химического состава и структуры шва
Талица 7. Содержание элементов в основном металле и сварочной проволоке
высота углового шва Н = НПР + а=36+56=92 мм где
глубина проплавления Hпр=06·=06·6=36 мм; а = 07·К=07·8=56
ширина углового шва е = 14·К=14·8=112 мм.
Шов №1 Т1 (плита и фланец):
Н = НПР + а=72+32=114 мм;
Шов №1 Т1 (фланец и ребро):
Таблица 8. Химический состав шва.
№1 Т1 (плита и фланец)
№1 Т1 (фланец и ребро)
Так как содержание элементов во всех швах примерно одинаково посчитаем ЭквNi ЭквСr для одного шва (шов №1 плита и фланец):
ЭквNi = %Ni + 30%C + 30%N + 10%В + 05%Мn=588%
ЭквСr = %Сr + 2%Аl + %V + 5%Тi + 15%Si + 2%Nb + 2%Мо + 15%W=068%
Согласно диаграмме Шеффлера в шве ферритно-мартенситная структура.
Технологические особенности сварки основного материала изделия
Низкоуглеродистые стали относятся к числу хорошо сваривающихся металлов. Для этих сталей технологию сварки выбирают из условий обеспечения комплекса требований главные из которых достижение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов сварном соединении. Для этого механические свойства металла шва околошовной зоны и сварного соединения в целом должны быть не ниже минимальных механических свойств основного металла. В металле швов не должно быть трещин непроваров пор подрезов и других дефектов они должны иметь требуемые по чертежу размеры и форму. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние. Изменение формы и размеров (деформация) конструкции должно находиться в допустимых не отражающихся нa ее работоспособности пределах. В некоторых случаях дополнительно вводят требования высокой коррозионной стойкости сварных соединений их работоспособности в условиях вибрационных и ударных нагрузок повышенных или пониженных температур и другие специальные требования. Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры определяемой химическим составом условиями остывания сварной конструкции и термообработкой. В сварочной практике обеспечение равнопрочности металла шва низкоуглеродистой стали не вызывает затруднений. Изменение скорости остывания вызывает изменение количества и строения перлитной фазы что существенно сказывается на механических свойствах металла шва. Увеличение скорости остывания приводит к возрастанию предела текучести и временного сопротивления и к снижению относительного удлинения и относительного сужения металла шва. Под влиянием скорости остывания изменяется также ударная вязкость металла шва. Увеличение скорости остывания приводит к уменьшению ударной вязкости при комнатной температуре. Однако критическая температура перехода в хрупкое состояние практически не изменяется. Скорость остывания металла шва определяется толщиной свариваемого металла режимом сварки и начальной температурой изделия. Изменение механических свойств металла шва связано не только со скоростью остывания но и с пластической деформацией возникающей в нем под воздействием сварочных напряжений и вызывающей заметное повышение предела текучести. Влияние скорости остывания в наибольшей степени проявляется при дуговой сварке однослойных угловых швов а также последнего слоя многослойных стыковых и угловых швов на толстом металле при перерыве между наложением отдельных' слоев во время которого металл шва предыдущего слоя успел остыть до температуры окружающей среды. При однослойной сварке стыковых швов с увеличением толщины основного металла для обеспечения полного провара соединяемых деталей необходимо увеличить силу тока. Поэтому скорость остывания металла шва с увеличением толщины основного металла изменяется.[7]
Сварочное оборудование
Трехфазный аппарат-инвертор EWM PHOENIX 500 PULS forceArc - это высокопроизводительный полуавтомат предназначенный для сварки изделий из алюминиевых и медных сплавов низкоуглеродистых низколегированных и высоколегированных сталей. Используются порошковые и сплошные проволоки обмазанные электроды: с основным рутиловым и целлюлозным покрытием. Данная модель применяется в машиностроении и судостроении химической и пищевой промышленности автомобилестроении вагоностроении производстве резервуаров и контейнеров при возведении стальных конструкций и прибрежных сооружений. Управление Synergic и запрограммированные сварочные задания позволяют оператору полностью сосредоточиться на работе. Технология EWM-forceArc способствует уменьшению длительности производственных операций и повышению качества сварки благодаря применению дуги увеличенной мощности. Модульная конструкция корпуса расширяет возможности использования аппарата в зависимости от потребностей. Инвертор EWM PHOENIX 500 PULS forceArc оснащен вентиляционными отверстиями для предотвращения перегрева механизма и четырехколесной тележкой обеспечивающей легкое перемещение агрегата к месту сварочных работ.[8]
Таблица 9. Технические характеристики источника питания.
Технические характеристики
Диапазон регулирования сварочного тока А
Сила тока при ПВ 45% (t=40°С) А
Сила тока при ПВ 60% (t=40°С) А
Сила тока при ПВ 100% (t=40°С) А
Сетевое напряжение (допуски) В
Частота тока в сети Гц
Сетевой предохранитель А
Максимальная потребляемая мощность кВА
Рекомендуемая мощность генератора кВА
Емкость бака (охлаждающая жидкость) л
Габариты сварочного аппарата (Д×Ш×В) мм
Габариты устройства подачи проволоки (Д×Ш×В) мм
Масса сварочного аппарата кг
Масса устройства подачи проволоки кг
Рис. 1. Трехфазный аппарат-инвертор EWM PHOENIX 500 PULS forceArc
Технико-экономический расчет.
Расчет норм времени и стоимости на выполнение сварочных операций
Под технически обоснованной нормой времени понимается установленное для определенных организационно-технических условий время на выполнение заданной работы исходя из рационального использования средств производства с учетом передового производственного опыта. Составными частями технически обоснованной нормы времени являются подготовительно-заключительное время tПЗ основное время tО вспомогательное время tВ время на обслуживание рабочего места tОБС время на отдых и личные надобности (время регламентированных перерывов в работе) tП.[9]
Общее время на изготовление одной детали tШТ (штучно-калькуляционное):
tШТ = tО + tПЗ + tВ + tОБС + tП.
Основное время — это время на непосредственное выполнение сварочной операции:
гдеМНМ– масса наплавленного металла
МНМ1 = FН LШ γ=584·10-2 ·352·78·4=6414 г.
МНМ2 = FН LШ γ=216·10-2·82·78·4=524 г.
МНМ3 = FН LШ γ=216·10-2·78·78·2=263 г.
Подготовительно-заключительное время tПЗ включает в себя такие операции как получение производственного задания инструктаж получение и сдача инструмента осмотр и подготовка оборудования к работе и т. д. В серийном производстве tПЗ = 2–4 % от tО. tпз=00088 ч.
Вспомогательное время tВ состоит из следующих составляющих:
tВ = tЭ + tКР + tБР + tКЛ + tИЗД
где tЭ – время на заправку кассеты с электродной проволокой (при автоматической и механизированной сварке tЭ = 5 мин);
tКР tБР – время на осмотр и очистку свариваемых кромок очистку швов от шлака и брызг;
tКЛ – время на клеймение швов (время на установку клейма
tКЛ = 003 мин на один знак);
tИЗД – время на установку и поворот изделия его закрепление (при массе изделия до 25 кг эти операции выполняются вручную в расчете принимается tИЗД = 3 мин).
Время зачистки кромок или шва tКР (tБР) мин:
tВ = tЭ + tКР + tБР + tКЛ + tИЗД=5+6+6+009+3=20 мин.
Время на обслуживание рабочего места включает в себя время на установку режима сварки наладку полуавтомата или автомата уборку флюса инструмента и т.д. для механизированной и автоматической сварки tОБС = (006–008)tО. tОБС=002 ч.
Время перерывов на отдых и личные надобности зависит от положения в котором сварщик выполняет работы. При сварке в удобном положении tП= 007tО=0015 ч.
tШТ = tО + tПЗ + tВ + tОБС + tП=132+05+20+12+09=35 мин.
Расчет расхода и стоимости сварочных материалов
Расчет расхода сварочной проволоки для автоматической и полуавтоматической сварки:
GПР = МНМ(1+)=720(1+015)=828 г.
Цена катушка сварочной проволоки 1740 рублей.
где – коэффициент потерь для сварки в СО2+Ar - = 012–015 (12–15%).
Расход защитного газа:
G= qtO=10·132=132 л=026 кг
гдеq–удельный расход лмин.
Из расчета того что один баллон содержит 25 кг аргона и углекислого газа для сварки 1 изделия потребуется 1 не больше одного баллона. Цена баллона углекислоты и аргона 1180 рублей
Расход электроэнергии:
Стоимость затраченной электроэнергии:
где - стоимость одного киловатта электроэнергии по текущему тарифу.
Полуавтоматическая сварка – механизированная дуговая сварка при которой механизирована подача сварочной электродной проволоки в зону сварки.
Преимущества полуавтоматической сварки - высокая производительность качество сварных швов их внешний вид возможность сварки в различных пространственных положениях. Различают полуавтоматическую сварку в среде защитных газов и сварку порошковой самозащитной проволокой открытой дугой.
На производстве применяют смеси аргона содержащие 20-25% СО2 или 50% СО2. При содержании в смеси до 15% СО2 могут быть получены те же процессы что и в чистом аргоне. С увеличением содержания углекислого газа повышается напряжение дуги уменьшается ее длина. При содержании в смеси более 25% СО2 процессы сварки становятся близкими к процессам сварки в чистом углекислом газе. Однако только при содержании около 50% СО2 форма провара становится похожей на форму провара в чистом углекислом газе. Сварка в смеси аргона с 20-25% СО2 или обеспечивается лучшее формирование шва и меньшее разбрызгивание чем сварка в углекислом газе а по сравнению со сваркой в аргоне получается лучше форма провара и меньшее излучение дуги; кроме того в широком диапазоне силы тока можно получить процесс с частыми короткими замыканиями.
Импульсно – дуговой процесс с частыми короткими замыканиями наблюдается только при сварке тонкими проволоками на низких напряжениях. Характер процесса и основные закономерности близки к процессу в чистом углекислом газе. Однако формирование шва лучше а разбрызгивание меньше. Процесс протекает стабильно во всех пространственных положениях а также при использовании проволоки диаметром больше 16 мм процесс протекает с крупнокапельным переносом. Характеристики этого процесса также во многом подобны характеристикам сварки в углекислом газе однако размер капель несколько меньше а частота их перехода больше. Формирование шва также несколько лучше.
Широко применяемый в сварочном производстве способ защиты сварочной ванны с помощью однокомпонентных газов (двуокись углерода или аргон) со временем не стал удовлетворять требованиям качества и производительности. Дальнейшим этапом повышения эффективности сварки при изготовлении сварных металлоконструкций стало применение многокомпонентных газовых смесей на основе аргона. Изменяя состав газовой смеси можно в определенных пределах можно изменять свойства металла шва и сварного соединения в целом. Преимущества процесса сварки в газовых смесях на основе аргона проявляется в том что возможен струйный и управляемый процесс переноса электродного металла. Эти изменения сварочной дуги эффективный способ управления ее технологическими характеристиками: производительности величиной потерь электродного металла на разбрызгивание формой и механическими свойствами металла шва а также величиной проплавления основного металла.
Рис. 3. Зависимость количества наплавленного металла за единицу времени от сварочного тока и состава защитной среды. 1-100% СО2 2-80%Ar+20%CO2
Рис. 4. Зависимость коэффициента потерь электродного металла на разбрызгивание от сварочного тока и состава защитной среды. 1-100%СО2 2-80%Ar+20%CO2
Сравнивая два способа защиты сварочной ванны ( 100% СО2 и 80%Ar+20%CO2 рис. 3 рис. 4.) можно сделать выводы в пользу применения газовой смеси так как при этом способе защиты стало возможным:
) Увеличение количества наплавленного металла за единицу времени;
) Снижение потерь электродного металла на разбрызгивание;
) Снижение количества прилипания брызг в районе сварного шва и как следствие уменьшение трудоемкости по их удалению;
) Стабилизирование процесса сварки и улучшение качества металла шва (снижение пористости и неметаллических включений).
Применение окислительных газовых смесей на основе аргона при сварке плавящимся электродом позволило устранить или свести к минимуму многие из общеизвестных недостатков свойственных процессу сварки в чистом СО2 в частности обеспечить значительное снижение разбрызгивания и набрызгивания электродного металла улучшить формирование швов уменьшить удельный расход электродной проволоки на единицу длины шва улучшить механические свойства металла шва и повысить его стойкость к зарождению и распространению хрупких разрушений. Промышленное применение дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах постоянно расширяется и есть основания полагать что эта тенденция сохранится в будущем. Отечественный и иностранный опыт показывают что дуговая сварка в защитных газах доминирует среди других способов сварки плавлением причем сохраняется тенденция замены ручной сварки покрытыми электродами механизированными способами.
Типичная структура себестоимости сварочных работ при сварке в защитных газах плавящимся электродом включает затраты на защитный газ (5%) и проволоку (15%) а оплата труда составляет 80%. В связи с этим использование более дорогого защитного газа (например смеси газов на ос- нове аргона вместо СО2) вполне оправдано поскольку обеспечиваемое в результате такой замены повышение производительности труда (т.е. снижение затрат на зарплату сварщиков) компенсирует повышение стоимости защитного газа. Наряду с технологическими и экономическими преимуществами процесс сварки в смесях газов на основе аргона характе- ризуется и улучшенными гигиеническими и экологическими показателями по сравнению с показателями при сварке в СО2 (в зоне дыхания сварщика и воздухе рабочих помещений выделяется меньше пыли и токсичных газов). Благодаря снижению уровня вредных выбросов при сварке помимо со- циального эффекта (уменьшения заболеваемости рабочих) появляется возможность снижения интенсивности общеобменной и местной вентиляции т.е. уменьшения установленных мощностей вентиляционных установок и соответственно затрат на электроэнергию и обслуживание. Несколько более высокий уровень удельных выделений озона при сварке в аргоновых смесях не является препятствием для применения этого процесса поскольку соблюдение оптимальных режимов сварки и использование обычных средств защиты обеспечивают концентрацию озона в зоне дыхания сварщика ниже уровня предельно допустимой концентрации.
Применение в качестве защитного газа смесей аргона с окислительным газом СО2 позволяет устранить многие технологические недостатки присущие процессу сварки в чистом аргоне и углекислом газе расширив тем самым область применения механизированной сварки плавящимся электродом.
Диоксид углерода долгое время использовали преимущественно в странах Восточной Европы и развивающихся странах благодаря его отно- сительно низкой стоимости и доступности. Однако такие существенные недостатки сварки в СО2 серийной кремнемарганцевой проволокой как повышенный уровень разбрызгивания и набрызгивания электродного металла узкое и глубокое проплавление основного металла с высоким валиком не всегда удовлетворительные показатели механических свойств металла шва особенно его ударной вязкости при отрицательных температурах стали причиной того что в последнее время и в этих странах наблюдаются устойчивые тенденции к вытеснению СО2 смесями газов на основе аргона в тех отраслях где уделяется повышенное внимание показателям качества металла шва и сварных соединений. Для удовлетворительного формирования швов и снижения потерь металла на разбрызгивание сварку в СО2 предпочтительнее выполнять проволокой малого диаметра (08–14 мм) или на малых токах (с короткими замыканиями) и больших токах (погруженной дугой) минуя режимы с крупнокапельным переносом электродного металла на которых отмечается максимальное разбрызгивание. К сожалению такие рекомендации на практике трудно выполнить поскольку в производственных условиях для обеспечения высокой производительности и оптимального тепловложения при сварке металлов средних толщин требуются именно средние токи и проволока диаметром 10–12 мм. Низкий потенциал ионизации аргона (1575 эВ) обеспечивает стабильное горение дуги при низком напряжении облегчает ее возбуждение и повышает устойчивость
Смеси Ar + CO2. Применение смесей этих газов было вызвано стремлением найти защитную среду которая сочетала бы преимущества аргона угле- кислого газа и аргонокислородной смеси. Форма дуги и характер переноса электродного металла при сварке в смесях Ar + CO2 существенно зависят от состава смеси. При одном и том же режиме сварки в смесях с различным содержанием СО2 перенос электродного металла может быть капельным без коротких замыканий или с короткими замыканиями дугового промежутка мелкокапельным и струйным). При содержании 20% CO2 и более при силе тока выше критического значения форма проплавления основного металла изменяется и пальцеобразный провар исчезает. При содержании в смеси свыше 35–40% CO2 процесс во многом похож на сварку в чистом CO2 однако уровень разбрызгивания при этом ниже. Улучшение формирования шва при применении смесей Ar + 20 25% CO2 наблюдается в широком диапазоне режимов. Высота усиления заметно ниже чем при сварке в CO2 валик имеет плавный переход к основному металлу а в диапазоне токов при которых происходит струйный (мелкокапельный) перенос формируется мелкочешуйчатая поверхность как на швах сваренных под флюсом). Благоприятная форма шва малая высота усиления и пониженный уровень потерь электродного металла на разбрызгивание обеспечивают заметное уменьшение расхода электродной проволоки на единицу длины шва. Рекомендации по оптимальному составу смесей Ar + CO2 зарубежных фирм производящих газовые смеси противоречивы. По-видимому это об- условлено в основном жесткой борьбой за рынки сбыта и патентными соображениями а также различиями в химическом составе применяемых сталей и сварочной проволоки. В Европе под различными торговыми названиями широко распространена смесь Ar + 10 15% CO2. Однако накопленный опыт показал что оптимальной следует считать смесь Ar + 20% CO2 которая обладает наилучшим сочетанием технологических и металлургических свойств. При ее применении можно избежать характерной для аргона пальцеобразной формы проплавления приводящей к несплавлениям и порам а также типичного для углекислого газа узкого и глубокого проплавления опасного с точки зрения образования трещин в швах. Соединения конструкционных сталей сваренные в защитных газовых смесях на основе аргона стандартной проволокой обычно применяемой для сварки в СО2 (Св-08Г2С и Св-08ГС по ГОСТ 2246-70) отличаются высокими показателями механических свойств. Особенно следует отметить значения ударной вязкости металла швов при отрицательных температурах а также показатели стойкости металла швов сваренных в смеси Ar + CO2 к зарождению и развитию хрупкого разрушения. Улучшение механических и служебных свойств швов и соединений выполненных в смесях на основе аргона происходит в результате снижения содержания кислорода в швах образования благоприятной микроструктуры металла с преобладанием игольчатого феррита и удовлетворительного формирования швов. Показатели хладо и трещиностойкости швов на уровне значений для сое- динений сваренных при повышенном удельном тепловложении с использованием аргоновых смесей невозможно получить при сварке в СО2 в аналогичных условиях. В целом наши данные и результаты опубликованные другими исследователями свидетельствуют о том что показатели меха- нических свойств металла швов выполненных в газовых смесях на основе аргона соответствуют требованиям предъявляемым к соединениям и кон- струкциям работающим в условиях отрицательных температур динамических нагрузок и других неблагоприятных факторов. Недостатком смеси Ar + CO2 является ее повышенная цена по сравнению с ценой чистого СО2. Обусловлено это тем что смесь получают из чистых газов.
Технологический процесс
Комплектовать сборку деталями узлами согласно спецификации чертежа и материалам согласно комплектовочной карте.
Проверить детали внешним осмотром на соответствие чертежу и отсутствие механических повреждений а также наличие сопроводительных ярлыков и клейм ОТК подтверждающих их годность.
Подготовить поверхность деталей под сварку по ТТП АСЭ.01200.00241
Примечание: Срок хранения подготовленных деталей перед сваркой – не более 48 часов
Операции 015 – 035 производить в чистых хб перчатках.
5 Слесарно – сборочная
Установить дет. поз. 1 в приспособление совместив прямолинейную боковую поверхность со штырями.
Собрать между собой дет. поз. 1 с дет. поз. 3 согласно чертежа.
Совместить дет. поз. 3 с упором приспособления.
Выставить прямой угол между собираемыми деталями.
Закрепить дет. поз. 3 к упору приспособления двумя прижимами. Закрутить крепеж.
Закрепить дет. поз. 1 четырьмя прижимами к основанию приспособления. Затянуть крепеж.
Разметить дет. поз. 3 в размер 10±05. Штангенциркуль ШЦ – III – 400 – 01 ГОСТ 166 – 89.
Разметить дет. поз. 1 в размер 16+1. Штангенциркуль ШЦ – III – 400 – 01 ГОСТ 166 – 89.
Нанести разметочные риски. Штангенциркуль ШЦ – III – 400 – 01 ГОСТ 166 – 89.
Установить дет. поз. 2 – 2к дет. поз. 3 в приспособлении в размеры чертежа.
Выдержать прямой угол между собираемыми деталями.
Отклонение от перпендикулярности дет. поз. 2 – 2от поверхности Д дет. поз. 1 не более 1 мм. непараллельность дет. поз. 2 – 2относительно поверхности Г дет. поз. 1 не более 1 мм. Угольник УШ – 1 – 100 ГОСТ 3749 – 77. Штангенциркуль ШЦ – III – 400 – 01 ГОСТ 166 – 89.
Закрепить дет. поз. 2 – 2четырьмя прижимами приспособления. Закрепить к стапелю основание приспособления четырьмя прижимами по контуру.
Кантовать узел с приспособлением 1 раз на 90 градусов с перезакреплением прижимов после его полного остывания в опер. №025 пер. №4.
Контролировать правильность и точность сборки узла согласно чертежа. Допуски на отклонение перпендикулярности и параллельности согласно чертежа. Штангенциркуль ШЦ – III – 400 – 01 ГОСТ 166 – 89.
Прихватить между собой дет. поз. 12 – 23 четырьмя прихватками каждую. Количество прихваток16 катет 3 мм. длина прихватки 10 мм. Ток сварки 180 А напряжение дуги 24-26 В св. проволока омедненная W10SG3 12 мм. I.p15 кг. Din 8559 SG – 3. Прихватки располагать вразброс.
Приварить дет. поз. 3 к дет. поз. 1. Швы №1 – 2по незамкнутому контуру. Катет 6 мм.
Приварить дет. поз. 2 – 2к дет. поз. 1. Швы №1 – 4Катет 6 мм.
Приварить дет. поз. 2 – 2к дет. поз. 3 после кантовки и перезакрепления прижимов по пер. №12 опер №015 швами №2 (У4). Варить поочередно с каждой стороны длиной ступени 100-110 мм обратноступенчатым способом от середины к концам за восемь переходов.
0 Слесарно – сборочная
Снять прижимы закрепляющие приспособление к стапелю после его полного остывания.
Снять прижимы приспособления (7 шт.) закрепляющие дет. поз. 1 и 2 – 2в приспособлении.
Снять узел с приспособления.
Установить узел на стапеле под сварку дет. поз. 2 – 2с внутренней стороны. Дет. поз. 1 должна находиться за пределами стапеля.
Закрепить узел к стапелю четырьмя прижимами за дет. поз. 2 – 2Прижимы универсальные 0856 – 4201.
Приварить дет. поз. 2 – 2к дет. поз. 3. Швы №2 (У6). Варить поочередно с каждой стороны длиной ступени 100-110 мм в направлении от середины у концам обратноступенчатым способом каждый шов за 4 прохода. Число переходов 24. Режим сварки – Св. ток 210 А; напряжение дуги 30 В; Св. проволока Св 08ГС 12 мм.
Приварить в вертикальном положении дет. поз. 1 к дет. поз. 3. Швы №3 (Т1). Катет 6 мм. Варить снизу вверх отдельными перекрывающимися точками за два прохода каждый шов. Режим сварки – св. ток 400 А; напряжение дуги 36 В; св. проволока Св 08ГС 16 мм.
Снять прижимы закрепляющие узел после его полного остывания. Прижимы универсальные 0856 – 4201.
Зачистить узел от сварочных брызг шлиф. Машинкой. В труднодоступных местах зачистку выполнить с применением молотка и зубила. Зубило 2810 – 0187 Ц15. хр ГОСТ 7211 – 86; Молоток 7850 - 0103 Кд 21. хр ГОСТ 2310 – 77.
Кантовать узел вручную в процессе зачистки 4 раза на 90 градусов.
Контролировать внешним осмотром качество зачистки узла от сварочных брызг. Наличие сварочных брызг не допускается.
Отжиг производить не позднее 24 часов после окончания процесса сварки.
Провести отжиг для снятия напряжений после сварки.
Время выдержки T=20 – 30 мин.
Контролировать температурно – временной режим процесса термообработки по диаграмме автоматического следящего прибора.
Установить узел на стапеле на дет. поз. 1 в вертикальном положении.
Прижать дет. поз. 1 двумя прижимами в диаметральном направлении предотвратив смещение узла в процессе рихтовки.
Определить деформированные участки.
Рихтовать дет. поз. 1 после отжига от сварочных короблений в размеры чертежа через металлические прокладки. Допуск неплоскостности дет. поз. 1 не более 1 мм.
Снять прижимы закрепляющие дет. поз. 1.
Кантовать узел на 90 градусов на дет дет. поз. 3. Деталь поз. 1 должна находиться за кромкой стапеля.
Повторить переходы№2 – 5 для рихтовки дет. поз. 3. Неплоскостность дет. поз. 3 не более 1 мм.
Снять прижимы закрепляющие дет. поз. 2.
Кантовать узел на 180 градусов на дет. поз. 2. Деталь поз. 1 должна находиться за кромкой стапеля.
Прижать дет. поз. 2 двумя прижимами к стапелю предотвратив смещение узла в процессе рихтовки.
Повторить переходы№2 – 5 для рихтовки дет. поз. 2 – 1Неплоскостность дет. поз. 2 не более 1 мм.
Повторить переходы №2 – 5 для рихтовки дет. поз. 2 – 1Неплоскостность дет. поз. 2 не более 1 мм.
Промерить перпендикулярность дет. поз. 2 – 2к поверхности Д. Неперпендикулярность не более 1 мм.
Промерить параллельность дет. поз. 2 – 2к поверхности Г. Непараллельность дет. поз. 2 – 2не более 1 мм.
При отклонении от перпендикулярности и параллельности дет. поз. 2 – 2от 1 мм. Повторить рихтовку дет. поз. 2 – 2по переходам 1 – 6.
Контролировать внешним осмотром: качество швов и околошовной зоны от трещин в металле шва и околошовной зоне подрезов наплывов металла прожогов свищей пор непроваров шлаковых включений на поверхности шва. Контролировать измерением: катеты сварных швов форму ширину высоту усиления швов по параметрам ГОСТ14771 – 76.
Список используемой литературы
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. – М.: Машиностроение 1980 г. – 559 с.
Винокурова В.А. Сварка в машиностроении – М.: Машиностроение 1979 г. – 565 с.
Красовский А.М. Основы проектирования сварочных цехов. – М.: Машиностроение 1981 г. – 328 с.
Маслов Б.Г. Выборнов А.П. Производство сварных конструкций. М.: ИЦ Академия 2008 г. – 256 с.
Николаев Г.А. Куркин С.А. Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: учебное пособие.- М.: Высшая школа 1982. – 272 с.
Николаев Г.А. Куркин С.А. Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология сварных конструкций: учебное пособие. – М.: Высшая школа 1982 г. – 272 с.
Петров. Г.Л. Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. – М.: Высшая школа 1982 г. – 272 с.
Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М. Машиностроение 1974 240 с.
Технология машиностроения - методические указания к выполнению курсового проекта.

1сборка.a3d

2.1 лист.cdw

1. * Размеры для справок.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80.

Деталь4.m3d

2нирс.cdw

Влияние типа переноса электродного металла на форму проплавления: а-капельный; б-крупнокапельный; в-мелкокапельный; г-струйный;
д-струйно-вращательный; е-со взрывом капли (проволока неудовлетворительного качества); ж-с короткими замыканиями
лияние погонной энергии сварки на ударную вязкость металла
швов выполненных на стали 09Г2С проволокой
Св-08ГСв смеси 80% Ar+20%CO2 (1) и чистом CO2 (2)
Зависимость коэффициента назбрызгивания от
сварочного тока и состава защитной среды:
100% СО2; 2. 80% Ar+20% CO2.
Коэффициент назбрызгивания %

Деталь1 (2).m3d

Сборкаприспособа.a3d

сборка.a3d

сухарь1.m3d

5 лист.cdw

Коэффициент потерь электродного
металла на разбрызгивание %
Зависимость коэффициента потерь электродного металла на
разбрызгивания от сварочного тока и состава защитной среды:
100% СО2; 2. 80% Ar+20% CO2.
Колличество наплпвленного
металла за единицу времени кгч
Зависимость колличества наплавленного металла за единицу времени
от сварочного тока и состава защитной среды:

цилиндр.m3d

Деталь2 (2).m3d

Кронштейн 3D.cdw

Сталь 20 ГОСТ 19903-74

щваолваолдвоа.m3d

пневмоприжим 1212.m3d

контактная.docx

Рис. 1. Осциллограммы при контактной точечной сварки.

ребро жесткости.m3d

1.1 лист.cdw

* Размеры для справок.
Сварные швы по ГОСТ14771-76.
Сварные швы II класса по ОСТ4ГО.005.247-82.
Предельные отклонения от равномерного расположения отв. 5'.
Покрытие: Кд14.xp. Поверхности В - без покрытия.
Остальные IT - по ОСТ4ГО.070.015.
Сталь 20 ГОСТ 19903-74

крепления.m3d

Сборкаааааа.a3d

диск.m3d

4.1 лист.cdw

Карта технологического процесса
сборки и сварки (на монтаже)
Комплектовать сборку деталями
согласно спецификаци чертежа и
материалами согласно
комплектовочной карте
Подготовить поверхность под сварку
Установить дет. поз. 1 в
приспособление совместив
прямолинейную боковую поверхность
со штырями собрать между собой
детали поз. 1 и 3 и совместить
дет. 3 с упором приспособления.
Закрепить детали поз. 1 и 3 при
Разметить дет. поз. 3 в размер
а дет. поз. 1 в размер 16+1
и нанести разметочные риски.
приспособлении в размеры
чертежа и закрепить прижимами.
Кантовать узел на 90
перезакреплением прижимов после
Прихватить между собой дет. поз.
-23 четырмя прихватками
каждую. Кол-во прихваток 16 катет
мм длина прихватки 10 мм.
Приварить дет. поз. 3 к дет. поз.1.
Приварить дет. поз. 2-2к дет.
поз. 1. швы №1-4 шт.
Приварить дет. поз 2-2к дет.
поз. 3 швами №2 (У4) после кантовки
и перезакрепления прижимов опер.
5.. Варить поочередно с
каждой стороны длиной ступени
0-110 мм обратноступеньчатым
способом от середины к концам за
Снять прижимы закрепляющие
приспособление и узел с
Установить узел на стапеле под
сварку дет. поз. 2-2шт. с внутренней
стороны. Дет. поз. 1 должна
находиться за пределами стапеля
Закрепить узел к стапелю за дет.
УШ-1-100 ГОСТ 3749-77
Контролировать правильность и
точность сборки узла согласно
чертежа. Допуски на отклонение
перпендикулярности и
параллельности согласно чертежа.
поз. 3 швы №2. (У6). Варить
поочередно с каждой стороны в
направлении от середины к концам
обратноступеньчатым способом
каждый шов за 4 прохода.
Приварить в вертикальном
положении дет. поз. 1 к дет. поз 3.
Швы №3 (Т1). Варить снизу вверх
отдельными перекрывающимися
точками за два прохода каждый шов
Снять прижимы закрепляющие узел
после его полного остывания.
Зачистить узел от сварочных
Провести отжиг для снятия
Отрихтовать узел от сварочных
короблений в размеры чертежа.
Технический контроль
Контролировать внешним осмотром
качество швов и околошовной зоны
от трещин в металле шва и
околошовной зоне подрезов наплывов
металла прожогов свищей пор
непроваров шлаковых включений на
УШ-2-400 ГОСТ 3749-77
Шлифовальная машинка
молоток ГОСТ 2310-77
Прижимы универсальные
Технико-экономические данные
Масса наплавленного металла
Процент наплавленного металла
Общее время сборки (чел.час)
Общее время сварки (чел.час)
% Ar+20% CO2 ТУ 2114-001-99210100-09
сварочной проволоки (кг)
Наименование операции
напряжение на дуге (В)
Присадочный металл электрода

шток.m3d

Приспособление для сварки 3D КП 007.007.000.cdw

2.m3d

Деталь3.m3d

3 (2).m3d

сухарь1.1.m3d

Деталь1.m3d

лист 3.1.cdw

Допуск отклонения размера со *

сухарь.m3d

сборкапневмоприжим.a3d