Проектирование участка сборки и сварки емкости. Расчет топливной емкости земснаряда.

лист3.cdw

Базовый вариант конструкции
Предлагаемый вариант конструкции
Предлагаемый вариант

Спецификация.doc

ВЕДОМОСТЬ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ..
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ..
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1 Назначение конструкция и условия работы цистерны
2 Оценка технологичности изготовления цистерны .
3 Выбор конструкционного материала .. .
3.1 Выбор основных материалов
3.2 Оценка свариваемости ..
4 Анализ недостатков базовой технологии изготовления
5 Оценка напряженного состояния
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИСТЕРНЫ
1 Технологический процесс изготовления обечаек .. .
2 Технологический процесс изготовления транцев
3 Сборка-сварка транца с обечайкой
4 Технологический процесс изготовления фланцев
5 Технологический процесс изготовления горловины .. .. .
6 Сборка-сварка горловины с корпусом цистерны
7 Общие требования к сборке конструкции
8 Общие требования к сварке конструкции .
9 Выбор методов и способов сварки
10 Выбор сварочных материалов ..
11 Определение параметров режима сварки
12 Выбор методов и объёмов контроля ..
12.1 Внутренние дефекты образующиеся при сварке
плавлением сварных соединений
12.2 Методы контроля качества сварных швов
13 Разработка мероприятий по борьбе со сварочными
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ
1 Краткая характеристика оборудования
2 Выбор оборудования для сварки в защитном газе
3 Выбор оборудования для РДС .
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Расчет базовой технологии изготовления цистерны
1.1 Исходные данные для расчета ..
1.2 Нормирование сварочных работ на участке
1.3 Нормирование ручной дуговой сварки ..
1.4 Расчет потребного количества оборудования на участке .
1.5 Определение технологической себестоимости ..
1.5.1 Определение затрат на основные материалы
1.5.2 Определение затрат на сварочные материалы .
1.5.3 Затраты на технологическую электроэнергию
1.5.4 Определение заработной платы . ..
1.5.5 Определение расходов на содержание и
эксплуатацию оборудования .. ..
2 Расчет предлагаемой технологии изготовления цистерны
2.1Нормирование сварочных работ на участке
2.2Нормирование ручной дуговой сварки
2.3Нормирование па сварки в защитном газе .
2.4 Расчет потребного количества оборудования ..
2.5 Определение технологической себестоимости .
2.5.1 Определение затрат на основные материалы ..
2.5.2 Определение затрат на сварочные материалы
2.5.3 Затраты на технологическую электроэнергию
2.5.4 Определение заработной платы ..
2.5.6 Определение расходов на содержание и
эксплуатацию оборудования 78
3 Расчет экономической эффективности .80
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 82
1 Техника безопасности на проектируемом участке сборки и
сварки цистерны топливной 82
2 Пожарная безопасность .
3 Расчет освещения участка .. .. .83
4 Вентиляции цеха 85
5 Расчет заземляющего контура ..87
6 Промышленные отходы 87
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ
ЦИСТЕРНЫ ТОПЛИВНОЙ .. .101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 106

лист6.cdw

Положение подающего механизма
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУАВТОМАТА
Масса электродной катушки
Сила сварочного тока
Скорость подачи проволоки
Защитный газ смеси аргона
Вид проволоки порошковая и сплошная
Диаметр сварочной проволоки
Диапазон рабочего напряжения
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Сварные швы по ГОСТ 14771-76.
Неуказанные предельные отклонения размеров
Швы после сварки подвергнуть внешнему осмотру.
КПД работы полуавтомата 60
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОЛИКООПОР
Диаметр вращателей обечайки
Выпрямитель сварочный
Кабель цепей управления
Вращатель роликовый

лист7.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров h14
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Условный проход патрубка
Диаметр обечайки под патрубок
Гайка М16.5. Кd 9.Хр
Шайбы 16.65Г. Кd 9.Хр

лист4-5.cdw

Машина плазменной резки "Термит
Листогибочная машина
Пресс гидравлический

лист8.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров h14
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Условный проход патрубка
Диаметр обечайки под патрубок

лист 1.cdw

Наименование параметра
Неуказанные швы сварных соединений выполнить по ГОСТ 14771-76;
Сварку производить проволокой СВ-08Г2С-О ГОСТ 2246-70;
Предельные отклонения размеров
*Размеры для справки;
**Прокладку горловины поз. 1 выполнить из Пластины I
МБС-С-5 ГОСТ 7338-90;
***Указанные сварные швы испытать на непроницаемость согласно
ОСТ 5Р.1180-93 и инструкции по испытаниям;

лист2.cdw

Сварные швы выполнить по ГОСТ11471-76.
*Размеры для справок
Предлагаемый вариант

ЗапискаАгарков.doc

В настоящем дипломном проекте рассмотрены следующие вопросы:
- технологичность изготовления цистерны топливной.
- технологичекий процесс изготовления позволяющая сократить время и стоимость изготовления изделия.
- на основе сравнения выбраны методы и способы сварки.
- выбраны оптимальные формы разделок кромок сварочные материалы обеспечивающие высокое качество сварных соединений.
- подобрано оборудование соответствующее современным требованиям сварочного производства.
- правильность принятых решений подтверждена экономическим расчетом.
- с учетом выбранного оборудования а также в соответствии с нормами технологического проектирования сборочно-сварочных сборки и сварки цистерны топливной обеспечивающий прямоточное и безвозвратное движение.
Дипломный проект состоит из графической части 10 листов формата А1 расчетно-пояснительной записки включающей 116 страниц машинописного текста.
Ведомость дипломного проекта
В дипломном проекте рассматривается проектирование технологии изготовления и участка сборки и сварки цистерны топливной.
Целью дипломного проекта является проектирование участка сборки и сварки на основе правил норм проектирования и современного уровня производства сварных конструкций.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- выполнить анализ недостатков базовой технологии изготовления и разработать новый вариант.
- обосновать выбор способа сварки формы разделок выбор сварочных материалов.
- определить параметры режима сварки позволяющие обеспечить высокую технологическую прочность сварных соединений.
- произвести выбор современного сварочного оборудования.
- экономическим расчетом подтвердить правильность принятых инженерных решений.
- разработать план участка сборки и сварки на основе норм технологического проектирования и норм и правил БЖД обеспечивающий максимально возможную степень загрузки оборудования и использования производственных площадей.
В качестве исходных данных для проектирования использованы:
- Конструкторская документация предприятия.
- Технические условия на изготовление.
- Производственно-технологическая документация.
- Результаты курсовых проектов и преддипломной практики.
- Результаты литературного обзора.
- Результаты патентно-правового поиска.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АСФ – автоматическая сварка под флюсом;
БЖД – безопасность жизнедеятельности;
ГТ – горячие трещины;
ИТР – инженерно-технический работник;
МОП – младший обслуживающий персонал;
ОТК – отдел технического контроля;
ПДК – предельно-допустимая концентрация;
РГД – рентгенографическая дефектоскопия;
РДС – ручная дуговая сварка;
РТЦ – регулирование термического цикла (сварки);
ТО – термическая обработка;
УЗК – ультразвуковой контроль;
ХТ – холодные трещины;
ЦД – цветная дефектоскопия;
ЧС – чрезвычайная ситуация;
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1 Назначение конструкция и условия работы цистерны топливной
Цистерна топливная предназначена для хранения запаса топлива дизельного земснаряда при его автономной эксплуатации.
Основные принципы работы цистерны топливной заключаются в том что в процессе работы она заполнена дизельным топливом играет роль топливного бака. Топливо подается насосом в топливно-заливную систему земснаряда по трубопроводу через отсеки боковых понтонов.
Цистерна топливная представляет собой горизонтальный сосуд.
На корпусе цистерны выполнен смотровой люк-лаз Ду500 для обеспечения возможности доступа внутрь корпуса. Открытие люка производится с помощью крышки на болтовом соединении.
В верхней части цистерны располагаются фланцы-вварыши для подачи загрузки-выгрузки топлива а также штуцер под датчик.
Общий вид бака топливного графически представлен на листе 1502.Д15.362.01.00СБ.
2 Оценка технологичности изготовления цистерны топливной
С точки зрения заготовительных операций при серийном производстве цистерна топливная является технологичным изделием. Это объясняется тем что при выполнении сборочно-сварочных операций ограничено применение ручного труда. Часть деталей имеет крупные габариты. Частично понижает это технологичность и необходимость применения подъемно – транспортного оборудования.
С точки зрения сборочно-сварочных операций цистерна топливная технологична. Это объясняется тем что большинство сварных швов расположены в доступных местах. Практически все швы выполняются в горизонтальном положении. Эллипсная форма аппарата облегчает использование полуавтоматической сварки и уменьшает расход сварочных материалов.
3 Выбор конструкционных материалов
3.1 Выбор основного материала
Сравним стали ВСт3сп и стали 09Г2С. Эти две стали поставляются в виде фасонного металолопроката. С точки зрения свариваемости предпочтительно применение стали ВСт3сп. Но прочность стали ВСт3сп меньше прочности стали 09Г2С следовательно толщина аппарата увеличивается. Это приводит к увеличению массы цистерны . Низколегированные стали (09Г2С) повышают прочность при положительных температурах отличаются от низкоуглеродистых (ВСт3сп) сталей отсутствием склонности к старению их можно применять при пониженных до –70ОС и повышенных температурах соответственно требуется меньшая толщина стали.
Исходя из вышеприведенного анализа принимаем для производства цистерны топливной сталь 09Г2С.
Таблица 1.1 - Механические свойства стали 09Г2С
Листы и полосы (образцы поперечные)
Таблица 1.2 - Коэффициенты предела текучести (ГОСТ 5520-79)
Таблица 1.3 - Критическая температура точек ОС
Таблица 1.4 - Химический состав стали 09Г2С %
Содержание элементов
3.2 Оценка свариваемости
Свариваемость – свойство металлов образовывать при назначенной технологии сварки соединения отвечающие требованиям обусловленным конструкцией и эксплуатационными свойствами изделия.
Определим склонность к образованию горячих холодных трещин и трещин повторного нагрева. При необходимости применим меры для предотвращения дефектов.
Расчитаем чувствительность металла сварного соединения к образованию горячих трещин:
5 4 соответственно сталь 09Г2С не склонна к образованию горячих трещин.
Применим параметрическое уравнение полученное обработкой данных эксперементов для определения эквивалента углерода Сэкв по которому и определим склонность металла шва к образованию холодных трещин.
Определим чувствительность стали к холодным трещинам. Склонность определим по величине углеродного эквивалента:
7>045 сталь склонна к образованию холодных трещин.
Трещины повторного нагрева
Склонность металла шва к трещинам повторного нагрева произведем на основании уравнения параметрического.
Формулы Накамура и Ито
ΔG=(Cr+33×Mo+81×V+10×C-2 ) (1.3)
Psr=(Cr+Cu+2×Mo+10×V+7×Nb-5×Ti-2 ) (1.4)
Так как параметры ниже 0 следовательно металл шва не склоннен к образованию трещин повторного нагрева.
Таблица 1.5-Оценка характеристики свариваемости стали 09Г2С.
Склонность к дефекту:
Появление горячих трещин можно предупредить путем уменьшения количества швов выбора оптимальной формы разделки кромок устранения концентраторов деформаций вызванных формой швов.
Выбранная марка стали сваривается всеми видами сварки имеет удовлетворительную структуру металла шва. Сварные швы не склонны к образованию горячих трещин и трещин повторного нагрева. Но склоны к образованию холодных трещин.
4 Анализ недостатков базовой технологии изготовления
Базовая технология изготовления и конструкция цистерны топливной была изучена при исследовании технологических карт и паспорта на изделия завода-изготовителя. При структурном анализе ранее наработанных материалов мною был сделан вывод о необходимости модернизации базовой технологии и конструкции цистерны топливной. Так как в связи с заменой стали Ст3 на 09Г2С предложено изменить толщину стенки днища и стенки обечайки. В частности произведена замена двухсторонних кольцевых швов РДС на односторонние с использованием самоклеющийся керамической подкладки.
Предлагаемая технологии изготовления цистерны топливной представлены на листах 1502.Д15.362.04.00Д4 графической части дипломного проекта.
5 Оценка напряженного состояния корпуса цистерны
Предлагаемый вариант:
Воспользуемся формулой расчета напряжений в обечайке и днища:
=-для обечайки; (1.5)
Для стенки не ослабленного отверстием;
Для обечайки ослабленной отверстием 530;
Для обечайки не ослабленной отверстием;
Для обечайки ослабленной отверстием 170;
Для обечайки ослабленной отверстием 60;
Для обечайки с накладками усиливающими;
Общий вид предлагаемой эпюры напряжений представлен на листе 1502.Д15.362.03.Д3 дипломного проекта.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИСТЕРНЫ
1. Технологический процесс изготовления обечаек
Эллипсные обечайки стыкуемые с транцем изготавливаем из листового проката=4мм.
Первоначально осуществляют контроль заготовок металлопрокат. Далее лист из и маркой 09Г2С укладывают на стол раскроя. Проверяют геометрию листа. Плазменной резкой вырезают из листа заготовку под вальцовку. Осуществляют контроль ВИК размеров. Полученную заготовку вальцуют на четырехвалковой листогибочной машине. Затем осуществляют контроль ВИК размеров вальцованной заготовки и отправляют её на сварку. Обечайку устанавливают на стенд в горизонтальном положении. С помощью технологических пластин устанавливают зазор в стыке под сварку смещение кромок не более 1 мм. Прихватывают РДС. Срезают планки с обоих торцов обечайки. Устанавливают выводные планки на торце обечайки в 4-6 местах. Контролируют сборку. Заваривают выводные планки и зачищают. Обечайку устанавливают в горизонтальном положении на роликовый вращатель для сварки полуавтоматом продольного шва. Выполняют сварку продольного шва. После окончания сварки плазменной резкой срезаются выводные планки зачищаются места их срезки заподлицо с основным металлом. Снимают усиление сварного шва зачищают и проводят контроль (внешним осмотром и измерениями в объёме 100%). Затем обечайки на прессе придают форму эллипса. Далее производят контроль формы кондуктором (в частности контролируется форма эллипса) и качества сварного шва (внешним осмотром измерениями и УЗК в объёме 100%).
2 Технологический процесс изготовления транцев
Сначала осуществляют контроль поступившего металлопроката. Затем лист из стали марки 09Г2С (толщиной 6 мм) укладывают на стол раскроя машины термической резки «Микрон». Плазменной резкой вырезают из листа профиль транца необходимых размеров. Осуществляют контроль ВИК.
3 Сборка-сварка транца с обечайкой
Установить обечайку в горизонтальное положение на подставки под эллипс. Затем установить и приварить направляющие планки (четыре штуки равномерно по периметру обечайки). Застропить транец за проушины и установить на обечайку по направляющим планкам. Прихватить кольцевой стык в 8 – 10 местах длина прихватки 50-60 мм. Застропить полученное соединение и кантовать в горизонтальное положение. Удалить технологические детали резаком с последующей зачисткой. Переместить на установку для сварки кольцевых швов. Установить сборку на специальный стенд изнутри приклеить керамические угловые подкладки и произвести полуавтоматическую сварку кольцевого шва снаружи (снятие шлака и зачистка металла шва после каждого прохода). Контролировать сборку по ОСТ 26291-94: внешним осмотром измерениями и УЗК в объёме 100%.
4 Технологический процесс изготовления фланцев
Фланцы изготавливаем из металлопроката стали марки 09Г2С . Для этого сначала проводим входной контроль заготовок листа. Затем производим плазменную резку заготовки фланца с припуском на механическую обработку. Далее осуществляем механическую обработку фланца и контроль размеров а затем последующую механическую размерную обработку включая сверловку отверстий под болтыи. Затем вновь контролируем параметры ВИК.
5 Технологический процесс изготовления горловины
Для изготовления горловины используем листовой металлопрокат. Вальцуется обечайка диаметром 530мм из заготовки 150×1668×6мм. Термической резкой вырезают из листа профиль комингса необходимых размеров. осуществляется сборка обечайки горловины с комингсом с помощью РДС. Производится зачистка прихваток и с помощью полуавтоматической сварки заваривают основной стык.
6 Сборка-сварка горловины с корпусом цистерны
Корпус цистерны в сборе устанавливается на роликовый стенд. Вставляют горловины в отверстия с помощь специального кондуктора. Прихватывают в 2-3 местах РДС контролируют сборку. Осуществляют РДС с обеих сторон. Далее снимается усиление шва и обеспечивается плавный переход от днища к патрубку (при помощи шлифовальной машины). Производят контроль геометрических размеров и контроль сварных соединений ВО измерениями и УЗК.
7 Общие требования к сборке конструкции
- Все поступившие на сборку детали и сборочные единицы должны иметь маркировку и сопроводительную документацию подтверждающую их приемку службой технического контроля. Способ маркировки определяется ПТД предприятия изготовителя.
- Сборку труб и цилиндрических деталей для выполнения кольцевых стыковых сварных соединений следует проводить в соответствии с указаниями ПТД на сборочно-сварочном оборудовании в приспособлениях обеспечивающих соосность деталей.
- Для выполнения прихваток и приварки временных технологических креплений разрешается применять дуговую сварку покрытыми электродами УОНИИ1345 и УОНИИ1355.
- Прихватки должны выполнять сварщики допущенные к сварке соединения на котором проводится прихватка. Дефектные прихватки должны быть удалены механической обработкой. Наложение прихваток в местах пересечения или сопряжения двух или нескольких подлежащих сварке соединений не допускается. Прихватка удаляется механическим способом. На деталях из углеродистых сталей допускается полное удаление креплений кислородной резкой без углубления в основной металл с последующим шлифованием поверхностей деталей до удаления следов резки.
- Если зазор между подлежащими сварке кромками собираемых деталей не удовлетворяет установленным требованиям и конструкторской документацией не оговорены более жесткие требования допускают применение присадочных материалов используемых для заварки корневой части шва данного соединения.
8 Общие требования к сварке конструкции
Сварку стальных конструкций следует производить по заранее разработанному и контролируемому технологическому процессу который должен обеспечить требуемые геометрические размеры и механические свойства сварных соединений.
Сварка стальных конструкций должна выполняться по возможности высокопроизводительными механизированными способами.
Режимы сварки углеродистой и низколегированной стали классов до С440 включительно и размеры швов сварных соединений должны обеспечивать следующие показатели пластичности и вязкости металла шва и околошовной зоны:
а) твердость по алмазной пирамиде не выше 350 единиц Нv;
б) ударная вязкость при отрицательной температуре (минус 40°С или минус 70°С) указанной в проекте не ниже 3 кгс.мсм2
в) относительное удлинение не ниже 16%.
Сварка должна производиться при стабильном режиме установленном технологическим процессом с допускаемыми отклонениями: силы тока ±5%; напряжения дуги ±5%. Режим сварки следует подбирать так чтобы коэффициент формы провара составлял: для углового швавn≥ 1.3 и для стыкового однопроходного швавn≥ 1.5.
Сварочные работы должны осуществляться под руководством инженерно-технического лица имеющего опыт в области сварочных работ и имеющего удостоверение на право производства работ по сварке.
Ручная электродуговая сварка должна производиться электросварщиками имеющими удостоверения выданные им в соответствии с действующими в настоящий момент Правилами аттестации сварщиков.
Полуавтоматическая сварка должна производиться сварщиками прошедшими обучение и получившими об этом соответствующие удостоверения. Сварщики должны на месте работы пройти испытания в условиях тождественных с теми в которых будет выполняться сварка конструкций.
Для сварки при отрицательной температуре сварщик должен пройти испытание при предусмотренной технологическим процессом отрицательной температуре. Сварщик сдавший испытание может быть допущен к сварке при температуре на 10°С ниже температуры испытания.
При использовании металлопроката не подвергнутого консервации проплавляемые поверхности и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм а также кромки листов в местах примыкания выводных планок перед сборкой должны быть перед сборкой очищены до чистого металла с удалением конденсационной влаги. При наличии на конструкциях ржавчины грязи и т.п. непосредственно перед сваркой очистка должна быть повторена. Продукты очистки не должны оставаться в зазорах между собранными под сварку деталями.
Сварка стальных конструкций должна производиться после проверки правильности их сборки. Выполнение каждого валика многослойных швов сварных соединений допускается после очистки предыдущего валика а также прихваток от шлака и брызг наплавленного металла.
Участки слоев шва с порами раковинами и трещинами должны быть удалены до наложения следующего слоя.
При двусторонней сварке швов стыковых сварных соединений а также угловых и тавровых сварных соединений с разделанными кромками со сквозным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной стороны очистить корень шва механическим способом до чистого бездефектного металла.
В процессе выполнения полуавтоматической сварки при вынужденном перерыве в работе сварку разрешается возобновить после очистки концевого участка шва длиной 50 мм и кратера от шлака - этот участок и кратер следует полностью перекрыть швом.
Свариваемые детали стальных конструкций и рабочее место сварщика должны быть защищены от дождя снега сильного ветра и сквозняков.
Придание угловым швам вогнутого профиля и плавного перехода к основному металлу а также выполнение стыковых швов без усиления если это предусматривается чертежами КМ должны как правило осуществляться подбором режимов сварки и соответствующим расположением свариваемых деталей. Механическая обработка швов для придания им нужной формы производится способами не оставляющими на их поверхности зарубок надрезов и других дефектов.
Начало и конец шва стыкового сварного соединения а также выполняемого автоматом углового и таврового сварного соединения должны выводиться за пределы свариваемых деталей на заходные и выводные планки удаляемые после окончания сварки газовой разделительной резкой.
Места установки планок после газовой срезки должны быть зачищены механическим способом до исчезновения следов газовой резки. Зажигать дугу и выводить кратер на основной металл конструкции за пределами мест наложения шва запрещается.
Сварка листовых объемных конструкций из стали толщиной более 20 мм должна производиться способами обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения: каскадом горкой двусторонней сваркой секциями.
9 Выбор методов и способов сварки
Исходя из условий работы назначения материала используемого при изготовлении конструкции допускается использовать для сварки конструкции следующие виды сварки: ручная дуговая сварка (РДС) автоматическая сварка под флюсом (АСФ) полуавтоматическая сварка в среде СО2 .
Ручная дуговая сварка. Этим способом сваривают конструкции во всех пространственных положениях из разных марок сталей в случаях когда применение автоматической и полуавтоматической сварок не возможно например при отсутствии требуемого оборудования. К преимуществам РДС относятся также:
- возможность сварки в любом пространственном положении;
- возможность устойчивого горения дуги и плавление электрода на постоянном и переменном токе;
- достаточная защита расплавленного металла;
- возможность получения хорошо сформированных валиков;
К недостаткам можно отнести большую вероятность получения дефектов в сварном соединении малую производительность процесса большой расход сварочных материалов плохие санитарные условия сварки большое тепловложение в свариваемое изделие что приводит к послесварочным деформациям изделия. Регулирование скорости подачи и скорости сварки осуществляется сварщиком вручную следовательно качество сварного шва будет зависеть от практических навыков сварщика.
Автоматическая сварка под флюсом. При сварке вылет электрода значительно меньше чем при РДС. Поэтому можно не опасаться перегрева электрода и отделения защитного покрытия в несколько раз увеличить силу тока. Производительность сварки под флюсом в 10-15 раз выше чем при РДС. Это достигается за счет: повышения величины и плотности сварочного тока повышения коэффициента наплавки увеличения глубины проплавления свариваемого металла повышения скорости сварки снижения машинного времени сварки. Плавление электродного и основного металла происходит под флюсом надежно защищающим их от окружающей среды. Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва без пор и шлаковых включений с высокими механическими свойствами и однородностью металла шва по химическому составу. Практически отсутствуют потери на угар и разбрызгивание электродного металла. Улучшаются условия труда сварщика т.е. при сварке под флюсом отпадает необходимость в защите сварщика от воздействия дуги. Сокращается время освоения сварки под флюсом по сравнению с РДС. Процесс сварки полностью механизирован. К недостаткам АСФ можно отнести отсутствие визуального контроля за сварочной ванной возможность сварки только в нижнем положении ввиду возможного стекания флюса и металла при отклонении плоскости шва от горизонтали более чем на 10-150 ограниченную маневренность автоматов.
Сварка в СО2 и его смесях. По сравнению с РДС сварка в защитных газах имеет следующие преимущества:
Возможность механизации сварочных работ при выполнении коротких швов;
a)Уменьшение коробления изделий за счет повышенной теплоотдачи охлаждающего действия защитной среды и увеличения скорости кристаллизации расплавленного металла;
b)Простота процесса и техники сварки (сварщики осваивают этот способ за 3-5 смен);
c)Более высокая производительность труда за счет автоматической подачи проволоки при удовлетворительном качестве сварных швов;
d)Малая чувствительность к образованию пор по сравнению с процессом сварки электродами с фтористо-кальциевым покрытием и сваркой под флюсом ОСЦ-45 и АН-348А металла покрытого окалиной ржавчиной и другими загрязнениями;
e)Уменьшенное содержание газов в шве;
f)Возможность непосредственного наблюдения за процессом сварки и местом положения швов;
g)Возможность сварки в труднодоступных местах;
h)Дешевизна процесса;
Недостатки: в связи с повышенным содержанием кислорода в атмосфере дуги необходимо раскислять в процессе сварки металл шва. Элементы раскислители вводятся в сварочную ванну через электродную проволоку.
Таким образом проанализировав все достоинства и недостатки вышеперечисленных способов выбираем для сварки протяженных кольцевых швов и для поперечных коротких швов переборок и патрубков - способ сварки в среде защитного газа СО2 для сборочных работ РДС.
10 Выбор сварочных материалов
Для получения нужных свойств металла шва конструкции весьма важным является обоснованный выбор всех сварочных материалов. При выборе сварочных материалов нужно руководствоваться необходимостью получения плотных швов обеспечивающих высокую технологическую прочность сварных соединений при эксплуатации цистерны топливной.
Сварочные материалы должны удовлетворять требованиям:
a)Должны соответствовать требованиям стандартов технических условий и паспортов и иметь сертификаты.
b)Сварочные материалы следует хранить рассортированными по партиям. На поверхности сварочной проволоки не должно быть следов ржавчины масла и других загрязнений.
c) Электроды перед использованием должны быть прокалены.
d)Сварочные проволоки и электроды должны иметь химический состав близкий к составу основного металла иметь низкое содержание C S P.
Для РДС используем электроды УОНИИ 1355. Эти электроды обеспечивают высокую пластичность ударную вязкость металла шва и стойкость против образования трещин.
Выбираем сварочные материалы:
- РДС – электроды УОНИИ-1355 (3 – 5 мм).
- па в СО2 – проволоку Св-08Г2С(О) ( 12 мм).
Таблица 1.6 - Химический состав проволоки сварочной
11 Определение параметров режима сварки
Рисунок 1- Сварное соединение
S = 4; e = 6; e1 = 3; h =15;
а) Определеить площадь наплавленного металла (FН).
Проводим разбивку общей площади на простые фигуры как представлено на рисунке1 соответственно обозначив их как F1 F2 F3 F4 по формулам :
Диаметр электродной проволоки dэл зависит от толщины металла (ст) и глубины проплавления h. Однако глубина проплавления зависит от величины зазора в между кромками и формы подготовки кромок под сварку. Для учёта этих факторов введём расчётную глубину проплавления hр которую можно определить по таблице 1.7.
Диаметр проволоки рассчитывается по формуле:
dэл = ( hр )025 ± 005 hр (2.1)
Таблица 1.7- Значение глубины проплавления от вида соединения
hр = S– 05 в =4-05×1=35 мм. (2.2)
dэл = (35)025 ± 005 ×35=118мм.
Расчётному диапазону соответствует стандартные диаметры 14; 16; и 20. можно принять значение dэл =12 мм
Для расчёта скорости сварки для dэл = 12 мм выбираем коэффициент КV =1100
Vс = KV ( hр )161(1 e)336
Vс=1100(4)161(112)336=69 ммс (2.3)
Полученное значение Vс не выходит за пределы ограничений для механизированной сварки Vс = 4 10 ммс его можно оставить и не делать перерасчёт при более низкой ширине шва e.
Для расчёта сварочного тока для dэл = 16 мм находим КI =440
Iс = КI ( hр )132(1 e)107 (2.4)
Iс =440(35)132(112)107=440×53×006=140 А.
Uс = 14 + 005 Iс (2.5)
Uс =14+005×140=21 В принимаем Uс = 21 В.
Вылет электродной проволоки:
Lв = 10 dэл ± 2 dэл (2.6)
Lв =10×16±2×14=16±28 мм.
Скорость подачи электродной проволоки:
Vэп= (4×396×140) (314х162х78) = 309 мч
Расход защитного газа СО2:
qзг = 3.3 ·10-3 (Iс)075 (2.7)
qзг =33×0001×5614=026 лс (156 лмин)
12 Выбор методов контроля сварных швов
12.1 Внутренние дефекты образующиеся при сварке плавлением сварных соединений
К внутренним дефектам сварных соединений относят дефекты которые не обнаруживаются внешним осмотром сварного соединения детали узла или изделия. Вид характер и размеры внутренних дефектов зависят от способов сварки.
Трещины - частичное местное разрушение сварного соединения. В наплавленном и основном металле трещины появляются в результате развития собственных напряжений которые могут возникать в металле вследствие следующих причин: литейной усадки или структурных превращений или изменения объема в результате перехода металла из жидкого состояния в твердое; неравномерного распределения температуры при нагреве или охлаждении свариваемого объекта; сварке деталей из конструкционных легированных сталей в жестко заделанных контурах; большой скорости охлаждения при сварке углеродистых сталей склонных к закалке на воздухе; проведения сварки при низких температурах понижающих пластические свойства металла; засоренности основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора; наличия в сварных соединениях др. дефектов являющихся концентраторами напряжений обуславливающих образование трещин и др.
В зависимости от температурных условий при которых возникают трещины их подразделяют на холодные возникающие при температуре до 300°С и горячие возникающие при температуре 1100-1300°С.
В зависимости от расположения относительно шва сварного соединения трещины разделяют на продольные и поперечные; по расположению в сварном соединении - на трещины в наплавленном металле трещины в основном металле или в зоне термического влияния.
В зависимости от размеров трещины подразделяют на макротрещины имеющие сравнительно большой размер по глубине протяженности и раскрытию и микротрещины обнаруживаемые вооруженным глазом.
В зависимости от характера напряжений (сжатие или растяжение) возникающих в элементах сварных конструкций трещины могут быть закрытые трудно обнаруживаемые (в сжатых элементах) или открытые хорошо видимые (в растянутых элементах).
Трещина - наиболее опасный и недопустимый дефект сварки.
Непровар - отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом (в корне шва или по кромке) или между смежными слоями шва. При непроваре отсутствует структурная связь между прилегающими друг к другу объемами металла в сварном соединении. Непровар возникает в тех случаях когда расплавленный электродный металл попадает на нерасплавленный основной металл. На поверхности соприкосновения расплавленного и основного металла сохраняется тонкая окислая пленка понижающая прочность сцепления между ними.
Причины образования непроваров:
)недостаточная тепловая мощность дуги (малый ток излишне длинная или короткая дуга); электроды из легкоплавкого материала вследствие чего жидкий металл заполняет шов на неоплавленные свариваемые кромки;
)чрезмерная скорость сварки при которой свариваемые кромки не успевают расплавляться;
)значительное смещение электрода на одну из свариваемых кромок когда расплавленный металл натекает на др. нерасплавленную кромку прикрывая непровар;
)малая величина зазора или малый угол скоса кромок что затрудняет расплавление основного металла;
)неудовлетворительная зачистка кромок под сварку от ржавчины краски окалины масла и др. загрязнений;
)блуждание или отклонение дуги под влиянием магнитных полей особенно при сварке на постоянном токе когда основание столба дуги располагается в одном месте а жидкий металл стекает на др. участок нерасплавленного металла;
)неправильное расположение или слишком большое сечение присадочной проволоки укладываемой в разделку шва что затрудняет расплавление основного металла;
)неудовлетворительное качество основного металла сварочной проволоки электродов флюсов и т.д.
)неудовлетворительная работа сварочного оборудования - колебания силы сварочного тока и напряжения дуги в процессе сварки;
) низкая квалификация сварщика.
Непровар - один из наиболее опасных дефектов сварки особенно в сварных соединениях работающих под воздействием вибрационных и ударных нагрузок.
Поры (пористость) в наплавленном металле шва - различной величины пузырьки (обычно сферической формы) заполненные газами. Газовые пузырьки возникают вследствие интенсивных реакций газообразования в объеме металла и большой скорости его затвердевания не позволяющей пузырькам газа подняться на поверхность расплавленного металла шва.
Основные причины возникновения пор в швах сварных соединений: повышенное содержание углерода в основном металле или в присадочном материале; повышенная влажность электродного покрытия флюса или проведение сварочных работ в сырую погоду; наличие в некоторых электродных покрытиях крахмала декстрина и др. органических составляющих в результате разложения которых может происходить насыщение металла шва окисью углерода или водородом; плохая очистка кромок свариваемого металла от ржавчины краски и др. загрязнителей; высокая скорость сварки приводящая к быстрому затвердеванию сварочной ванны.
Окисные включения (пленки) могут возникать при всех видах сварки. Влияние окисных пленок на механические свойства сварных соединений может быть сильнее чем влияние пор шлаковых и металлических включений.
Причины возникновения окисных включений: загрязненность поверхностей свариваемых кромок ржавчиной маслом краской и т.д.; плохая очистка (или отделимость) шлака от поверхности шва при многослойной сварке; быстрое остывание ванны жидкого металла (малый слой шлакового покрытия) что затрудняет всплывание более крупных включений; высокая плотность или тугоплавкость шлака; некачественное электродное покрытие (покрытие дает вязкий густой шлак или оно нанесено больше положенного); низкая квалификация сварщика.
12.2 Методы контроля качества сварных швов
Для нахождения дефектов используют различные виды контроля изделий и среди них важное место занимает визуальный и измерительный контроль.
Неразрушающий контроль начинают с проведения визуально измерительного контроля.
Визуально измерительный контроль (ВИК) проводят с использованием оптических систем с формированием пучков световых лучей отражённых от поверхности изделия. При ВИКе используются: микроскопы эндоскопы линзы радиусные шаблоны измерительные щупы угломеры и т.п.
В ситуациях когда темппература или химическая среда представляют опасность или когда конфигурация объекта контроля не позволяет контролировать используют промышленные телевизионные системы включающие телевизионную установку световой прибор и систему транспортировки. Такие системы называют комплексами дистанционного визуального контроля. В таких системах протекают следующие физические процессы: световое излучение регулируемое световым прибором и отражённое от поверхности объекта контроля воздействует на первичный преобразователь и преобразуется в первичные сигналы передающиеся по каналу связи. Во вторичном преобразователе электросигналы преобразуюся в световые изображения воспринимаемые глазом человека.
Измерительный контроль - вторая часть ВИК. Измерением называют нахождение значение физической величины опытным путём с помощью средств измерения. На выбор измерительных средств оказывают влияние метрологические показатели: цена деления шкалы диапазон измерений предел допустимой погрешности средств измерений допустимая погрешность средств измерений пределы измерений и нормативные условия. Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения.
По сравнению с другими методами неразрушающего контроля визуальный контроль легко применим и относительно недорог. Доказано что этот метод контроля является надежным источником точной информации о соответствии сварных изделий техническим условиям.
В процессе изготовления и монтажа сварных конструкций осуществляют систематический контроль качества производства сварочных работ – предварительный контроль и контроль готовых сварных соединений.
После каждой сварочной операции сварные соединения теплообменника ТНГ-1 подвергаются визуально измерительному контролю. С использованием лупы 1-4х кратного увеличения ГОСТ 7594-75 штангенциркуля ШЦ 1-125-01 ГОСТ 166-73 линейки измерительной и УШС-3.
Ультрозвуковой метод контроля
Ультразвуковая дефектоскопия основывается на способности ультразвука распространяться в материале контролируемого изделия и отражаться от внутренних дефектов и границ материалов. Многообразие задач возникающих при необходимости проведения неразрушающего контроля различных изделий привело к разработке и использованию ряда различных акустических методов контроля. Наиболее широкое распространение в практике ультразвуковой дефектоскопии нашли импульсные методы в том числе – эхо-метод и метод звуковой тени (теневой метод). Реже применяют другие методы: резонансный акустического импеданса свободных колебаний и акустической эмиссии [15].
Для ультразвукового контроля кольцевых сварных соединений цистерны используем дефектоскоп УД 2 – 12 ГОСТ 23049-84. Который позволяет: выявлять дефекты типа нарушения сплошности и однородности в сварных соединениях материалах полуфабрикатах и готовых изделиях; измерять глубину залегания и определение координат дефектов а также отношение амплитуд сигналов от дефектов; использовать ручной контроль эхо-теневым и зеркально-теневым методами.
Так же проверяем швы емкости не непроницаемость методом смачивания керосином с одной стороны и мыльным раствором с другой. В обязательном порядке проводятся гидроиспытания.
Гидравлическое испытание
Проводят для проверки плотности и прочности всех элементов и сварных соединений сосуда. Гидравлическое испытание проводят после Т.О. сварных соединений их контроля и исправления выявленных дефектов. Для испытания применяют воду с температурой не ниже + 5°С. Воздух должен быть удален из испытываемого изделия. Величина пробного давления регламентируется техническими условиями. Измерение давления производят двумя манометрами один из которых является контрольным. Давление поднимают и снижают постепенно. Время выдержки изделия под пробным давлением не менее 5 минут. Сварные соединения (а также сварное изделие в целом) считаются выдержавшими испытания если нет признаков разрыва течи слезок потения и остаточных деформаций.
При выполнении всех сварочных операций тем или иным способом могут возникнуть дефекты шва (наплывы подрезы непровары газовые поры шлаковые включения прожоги и трещины). Исправлению подлежат дефекты наличие которых в сварных соединениях и наплавках не допускается. Исправление дефектных участков швов и наплавок должно производиться по технологическим процессам и производственным инструкциям составленным предприятием-изготовителем на основании требований и указаний. Полнота удаления дефектов и качества подготовки под заварку выборок должны контролироваться отделом технического контроля в соответствии с требованиями. Если при контроле качества в исправленном участке вновь будут обнаружены недопустимые дефекты то производится повторное исправление в том же порядке как и первое.
При обнаружении дефектов после повторного исправления вопрос о возможности и способе исправления сварного соединения или наплавки решается главным инженером или главным сварщиком предприятия совместно с начальником отдела технического контроля. Возможность последующих ремонтов дефектных сварных соединений и наплавок определяется по согласованию с головной организацией.
13 Разработка мероприятий по борьбе со сварочными деформациями
Влияние сварочных деформаций напряжений и перемещений на служебные характеристики сварных соединений и конструкций весьма многообразно. Укажем лишь на основные примеры отрицательного влияния.
Влияние сварки на прочность сварных соединений при переменном нагружении определяется суммарным действием нескольких факторов:
а) наличием остаточных напряжений
б) наличием концентраторов свойственных сварным соединениям
в) изменением свойств металла под влиянием термомеханического цикла сварки.
Остаточные напряжения в зависимости от их знака могут оказывать положительное и отрицательное влияние на прочность. Изменение свойств металла после сварки вследствие пластической деформации и эффекта термической обработки обычно происходит в сторону повышения прочности металла.
Необходимость устранения деформаций сварных конструкций в производственных условиях вызывается следующими причинами. Деформации затрудняют сборку отдельных узлов а в некоторых случаях делают ее даже невозможной. Значительные деформации заставляют увеличивать припуск на механическую обработку. Перемещения бывают настолько значительными особенно у протяженных деталей что не удается уложиться в отведенный припуск на механическую обработку. Коробление деталей ухудшает нередко качество последующей сварки деталей например точечной или роликовой. Ухудшаются эксплуатационные качества изделий. Деформации грибовидности например уменьшают момент инерции сечения на несколько процентов. Деформации изгиба протяженных элементов уменьшают их устойчивость.
При сварке изделий невозможно полностью избежать остаточных деформаций и напряжений. Поэтому борьбу с ними необходимо осуществлять на разных стадиях изготовления сварной конструкции: до сварки (на стадии проектирования конструкции и технологии производства) во время и после сварки.
Важно правильно выбрать режим сварки. При сборке изделий под сварку зазор должен быть равномерным по всей длине шва. Прихватывать детали необходимо в меньшем числе точек.
Для устранения деформаций при сварке встык применяют обратноступенчатый и комбинированный порядок наложения швов.
При сварке узла из нескольких труб сначала сваривают отдельные элементы которые затем приваривают общим швом к соединяющей их детали.
Мероприятия по уменьшению собственных напряжений при сварке можно разделить на конструктивные и технологические. Грамотный подход к конструированию сварных соединений и правильное расположение швов в сварной конструкции ведет не только к облегчению изготовления конструкции но способствует также снижению собственной напряженности. К конструктивным мероприятиям относятся:
Выбор основного металла и электродов для изготовления проектируемой конструкции. Основной металл не должен иметь склонности к образованию закалочных структур при остывании на воздухе. Электроды должны давать наплавленный металл пластические свойства которого не ниже пластических свойств основного металла. Это в первую очередь относится к связующим швам сечение которых под действием внешней нагрузки работает совместно с основным металлом.
Для уменьшения плоскостных и объемных напряжений не допускать скопления швов и избегать пересечения их особенно в конструкциях которые при эксплуатации будут работать на ударную и переменную нагрузку.
Избегать применения сварных швов образующих небольшие замкнутые контуры например вставка латок приварка усилений так как это увеличивает плоскостную напряженность.
Избегать применения косынок накладок и т. п. так как все это ведет к увеличению плоскостных напряжений. Количество швов должно быть возможно меньше а сечение их не должно превышать заданных проектом размеров.
При расстановке ребер жесткости располагать их необходимо так чтобы при сварке нагреву подвергались одни и те же места основного металла так как это уменьшает поперечную усадку стенки а следовательно и всей конструкции.
Применять преимущественно стыковые швы которые являются менее жесткими и у которых концентрация силовых напряжений значительно меньше чем в угловых швах.
В стыковых соединениях деталей разной толщины в целях более равномерного нагрева и провара стыкуемых кромок а также в целях равномерного распределения силового потока следует скашивать кромку листа имеющего большую толщину.
Проектируя сложные сварные конструкции необходимо предусматривать возможность изготовления их в виде отдельных сварных узлов которые потом соединяются в целую конструкцию. Это уменьшает влияние связей на усадку швов и снижает плоскостную напряженность.
В сварных конструкциях состоящих из деталей сложной конфигурации необходимо применять штампованные и литые узлы которые свариваются с остальными деталями всей конструкции.
Расположение швов не должно затруднять механизацию сварочных работ т. е. применение автоматической сварки под флюсом и других механизированных методов сварки повышающих качество наплавленного металла и производительность работ.
Обязательно предусматривать и проектировать специальные сборочно-сварочные приспособления и кондукторы обеспечивающие точность сборки и правильную последовательность сварочных работ.
Технологические мероприятия в процессе сварки могут быть самые разнообразные в зависимости от характера соединений и начальных условий. Их можно разделить на мероприятия проводимые в процессе сварки и мероприятия проводимые после сварки. Основными из них являются следующие.
Выбор правильного теплового режима сварки в части нагрева основного металла.
Выбор правильной последовательности наложения швов. Порядок наложения отдельных швов должен быть таким чтобы свариваемые детали находились в свободном состоянии особенно это относится к стыковым швам у которых большая поперечная усадка.
Для уменьшения влияния поперечной усадки уменьшать зазоры в стыковых швах. Сварку производить с глубоким проваром корня шва. Процесс сварки вести быстро чтобы остывание по толщине и длине шва было более равномерным. В этом отношении большие преимущества имеет автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.
Швы больших сечений целесообразно выполнять в несколько слоев. При многослойной сварке частично производится постепенный отпуск ранее наложенных слоев и уменьшается объем металла в котором остаточные напряжения растяжения достигают высоких значений. Многослойные швы особенно при сварке жестких деталей рекомендуется выполнять с перевязкой слоев. Длина участков должна быть 50--70 мм чтобы металл одного слоя не остыл до наложения последующего слоя.
Для уменьшения влияния жестких связей создаваемых швами и удобства автоматизации сварки рекомендуется отдельно сваривать узлы а потом соединять их в целую конструкцию.
Чем выше температура окружающей среды тем равномернее и медленнее происходит остывание шва и собственные напряжения снижаются. Сварка на морозе на сильном ветре сквозняке часто приводит к трещинам. Место сварки должно быть защищено от атмосферных осадков холода и сквозняков.
Точность сборки гарантирует равномерное сечение швов и уменьшает пики напряжения от поперечной усадки в отдельных участках шва. Необходимо помнить что высокая точность сборки -- есть важнейшее и необходимое условие повышения качества сварки.
Применение кондукторов для сборки к сварки способствует понижению напряжений.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ
1 Краткая характеристика оборудования
Заготовительное производство включает в себя различные виды технологических процессов:
- обработку металлов давлением;
- термическую резку (газовая плазменная);
- механическую обработку на металлорежущих станках и др.
Ниже приведены описания и технические данные универсального технологического оборудования применяемого при производстве ёмкости.
Термическая резка. Применяется для листового материала средних и больших толщин и труб большого диаметра. С помощью термической резки может производиться как прямолинейная так и фигурная резка металла толщиной до 300 мм и более. Основными видами термической резки являются кислородная и плазменно-дуговая резка.
Термическая резка может осуществляться вручную и на машинах. Машинная резка позволяет вырезать детали с высокой точностью исключает трудоёмкие операции разметки обеспечивает высокую производительность и поэтому является одним из наиболее прогрессивных технологических процессов. Фигурную резку металла средних и больших толщин а также прямолинейную резку больших толщин осуществляют исключительно термической резкой.
Машины для кислородной и плазменно-дуговой резки делятся на: универсальные предназначенные для вырезки разнообразных по размерам и конфигурации деталей из листового материала и специальные для выполнения какой-либо определённой операции например для вырезки фланцев резки труб и др.
Машины для кислородной резки комплектуются машинными газовыми резаками и газораспределительной аппаратурой.
Машины для термической резки могут иметь различную точность исполнения контура детали. ГОСТ 5614-73 предусматривает три класса точности универсальных стационарных машин (таблица3.1):
Таблица 3.1 – Классы точности для термической резки
Класс точности машин
Предельные отклонения мм
Класс точности машин выбирают в зависимости от требуемой точности и качества поверхности реза вырезаемых деталей.
В таблице 3.2 представлены технические данные универсальной машины для термической кислородной резки.
Таблица 3.2 - Технические данные машины для термической резки
Исполнение по конструктивной схеме
Исполнение по системе контурного управления или способу движения
Максималь-ная толщина металла мм
Диапазон регулирова-ния скорости резки
Универсаль-ная стационарная для резки листового материала
Цифровая программная
Фигурная и прямолиней-ная резка листов шириной 12000 мм
2 Выбор оборудования для сварки в защитном газе
Для полуавтоматической сварки выбираем полуавтомат МС-400М который является сложной высокотехнологичной установкой с инверторным источником питания основой которого служат высокочастотные преобразователи последнего поколения.
Сварочный полуавтомат обеспечивает:
- устойчивое стабильное горение дуги малое разбрызгивание хорошее формирование сварного шва получение плотного сварного шва с равномерной чешуйчатостью;
- функцией мягкий старт облегчает возбуждение сварочной дуги а наличие функции отката проволоки позволяет уменьшить разбрызгивание и стабилизировать процесс сварки;
- функцией заварки кратера обеспечивает необходимое качество сварки в конце сварного шва;
- возможность работы в двух и четырёхтактных режимах работы горелки;
- коррекцию характеристик источника питания сварочного тока (скорости подачи проволоки) напряжения при изменении диаметра сварочной проволоки;
- широкий диапазон регулирования параметров режима сварки;
- функции продувки газа вне цикла сварки и протяжки проволоки что существенно облегчает контроль состояния газовой аппаратуры работы подающего механизма и заправку проволоки в сварочную горелку.
Таблица 3.3 - Основные технические характеристики полуавтомата.
Напряжение питающей сети В
Частота питающей сети Гц
Потребляемая мощность кВт
Напряжение холостого хода В
Диапазон регулирования сварочного напряжения
Диапазон регулирования сварочного тока А
Скорость подачи сварочной проволоки ммин
Диаметр сварочной проволоки мм
Габаритные размеры источника питания мм
Масса источника питания кг
Габаритные размеры подающего механизма мм
Масса подающего механизма кг
Роликовый стенд модель HGK-2
Рисунок 3.1- Роликовый вращатель
Предназначен для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при ручной полу автоматической и автоматической сварке внутренних и наружных кольцевых швов а также для установки изделий в положение удобное для сварки. На нем можно производить работы требующие поворота изделия.
Сварка может проводиться под слоем флюса и в защитной среде инертных газов.
Технические характеристики роликового стенда:
Наибольший крутящий момент на выходном валу Н·м 1000
Грузоподъемность кг 20000
Частота вращения ролика обмин 006-39
Рекомендуемые свариваемые диаметры круговых швов мм .500-3200
Наружный диаметр роликов мм 300
частота вращения обмин 1500
стенда(без электрошкафа) кг 3197
3 Выбор оборудования для РДС
Выпрямитель сварочный типа ВДУ-506 предназначен для комплектации сварочных автоматов и полуавтоматов однопостовой механизированной сварки.
Выпрямитель может быть использован для работы со сварочными роботами и манипуляторами а также для ручной дуговой сварки штучными электродами.
Выпрямитель представляет собой устройство предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. ВДУ называют универсальным т.к. их электрическая схема предусматривает переключение для работы жестких и падающих внешних характеристик. Выпрямители ВДУ обеспечивают плавное регулирование выходного тока и напряжения стабилизацию напряжения при изменениях напряжениях сети. Техническая характеристика в таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Техническая характеристика ВДУ-506
Продолжительность цикла сварки мин
Номинальный сварочный ток А
Пределы регулирования:
-рабочего напряжения В
Напряжения холостого хода В
Потребляемая мощность кВ-А
1 Расчет базовой технологии изготовления цистерны
1.1 Исходные данные для расчета
Таблица 4.1 – Основные показатели для экономических расчетов
Роликовая опора HGK-10
Установка для РДС «ВД-506»
Сварочные материалы:
Продолжение таблицы 4.1
Таблица 4.2 - Параметры основных сварных швов
1.2 Нормирование сварочных работ на участке
В технически обоснованную норму времени входит: основное время (fо) вспомогательное время (fВ) время на обслуживание рабочего места (fОБС) время на отдых и личные надобности (fОТД) подготовительно-заключительное время (fПЗ).
f= fо + fВ + fо6с + fотд + fпз (4.1)
Основное время включает время затрачиваемое на образование сварочного шва. Вспомогательное время подразделяется на две части: связанное с каждым швом (fВ1) – смена электродов зачистка шва и кромок зачистка околошовной зоны осмотр шва и др.; связанное со свариваемым изделием (tВ2) – перемещение детали переход сварщика вдоль шва. Время на обслуживание рабочего места включает время необходимое для поддержания рабочего места в состоянии обеспечивающем высокопроизводительную работу (протирка оборудования удаление отходов и др.). Время на отдых и личные надобности включает обязательные перерывы время на личную гигиену и др. Подготовительно-заключительное время включает время на подготовку к работе (получение задания подготовка и наладка оборудования) и время на сдачу выполненной работы.
1.3 Нормирование ручной дуговой сварки
Основное время при РДС определяется по формуле
где: F – площадь поперечного сечения наплавленного металла мм2;
g=78 гсм3 - плотность наплавленного металла;
aН =85 гАч - коэффициент наплавки;
I - сила тока сварки А;
fо=×(604×64)=16часов=960мин
Вспомогательное время связанное с выполнением сварных швов вычисляется по формуле:
fВ1=fЭ+fИО+fЗ+fК (4.3)
где :fЭ – время на смену электродов и осмотр шва мин;
fИО – время на измерение и осмотр шва мин;
fЗ – время на зачистку швов и кромок мин;
fК – время на установку клейма мин.
Время на смену электродов определяется по формуле
Время на измерение и осмотр шва (tИО) определяется умножением длины шва на 035.
Время на зачистку швов и кромок определяется по формуле
fЗ=L×[06+12×(n-1)] (4.6)
где: n- число слоев наплавки.
fЗ=602×[06+12×(2-1)]=10836
Время на установку клейма принимается равным 003 мин на один знак.
fВ1=48+2109+10836+21=17955мин
Вспомогательное время связанное со сварным изделием:
где:fУП – время на установку поворот и снятие детали мин (принимаем равным 65);
fПЕР – время на переходы сварщика мин (принимается равным 1 мин на деталь).
При сварке многопроходных швов время на повороты следует умножать на количество проходов
Время обслуживания рабочего места при РДС составляет 3% от оперативного времени = 29мин.
Время на отдых и личные надобности при РДС составляет 7% от оперативного времени = 672мин.
Подготовительно-заключительное время принимается равным 3% от оперативного времени = 29мин.
Общее время tо=224ч.
Норма времени на выполнение сварочных операций составляет:
t = tО + tВ + tо6с + tотд + tпз=960+231+156+671=1213 мин.
Определим норму штучного времени tшт на изготовление сварных конструкций:
где a=4% - процент составляющий tобс к оперативному времени;
b=7% - процент составляющий tотд к оперативному времени.
Рассчитаем штучно-калькуляционное время на каждый шов
где n – количество сварных деталей в партии (n=30).
1.4 Расчет потребного количества оборудования на участке
Количество оборудования на сборочно-сварочном участке определяется по формуле:
где:N – производственная программа шт;
fj – нормированная трудоемкость выполнения комплекса работ на данной группе оборудования при изготовлении изделия час;
aH - коэффициент выполнения норм (aн=115);
Фдо – действительный фонд времени работы оборудования час.
Фдо=Фно×[1-001×(a+b)] (4.10)
где: Фно–номинальный годовой фонд времени работы оборудования час;
Фно=(Дн-Др-Дпр) ×41×
Дн – кол-во дней в году;
Др –кол-во рабочих дней;
Дпр - праздничные дни;
Дн-Др-Дпр =253дня; Фно=253×41×15=2074ч
Фдо=2074×[1-001×(4+6)]=1860ч
a - потери рабочего времени на ремонт оборудования %
(принимаем в пределах 4%);
b - потери рабочего времени на переналадку оборудования %
(принимается в пределах 6%).
Таблица 4.3 -Оборудования.
1.5 Определение технологической себестоимости
Технологическая себестоимость сварочных работ включает затраты на основные материалы (SМ) сварочные материалы (SСВ) технологическую электроэнергию (SЭ) заработную плату (SЗП) расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (SОБ) [12].
1.5.1 Определение затрат на основные материалы
SМ=qМi×ЦМi×КТЗ (4.11)
КТЗ- коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы (КТЗ=105)
Таблица 4.4 – Расход ведущих материалов.
1.5.2 Определение затрат на сварочные материалы
Затраты на сварочные материалы включают: стоимость электродов (СЭЛ) сварочной проволоки (ССВП) и флюса (СФ).
Затраты определяются по формуле
SЭЛ=QН×qЭЛ×ЦЭЛ (4.12)
где:QН- масса наплавленного металла кг;
qЭЛ- расход электродов или сварочной проволоки на 1 кг наплавленного металла кг (для РДС qЭЛ=16);
ЦЭЛ- цена 1 кг электродов или сварочной проволоки руб.
Sэл= 15×16×585=14040р.
1.5.3 Затраты на технологическую электроэнергию
Затраты на технологическую электроэнергию определяются по формуле:
где:qЭ- удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла кВт×чкг;
ЦЭ- цена 1 кВт×ч электроэнергии руб.
Для дуговых способов сварки удельный расход электроэнергии определяется по формуле:
где U – напряжение на дуге В (согласно расчетам Uсв=28 В);
aн – коэффициент наплавки гА×ч (aн=95).
hустРДС – КПД источника питания для ручной дуговой сварки покрытыми электродами (принимаем 07);
1.5.4 Определение заработной платы основных рабочих на участке
Расчёт потребности персонала выполнен в разделе «Разработка планировки участка для сборки и сварки цистерны топливного». Приведём таблицу потребности персонала (табл. 18).
Таблица 4.5- Потребность в персонале
Вспомогательные рабочие
Заработная плата сварщиков на изделие Зсв руб:
Зсв=l×tд×Кзд×Ксв (4.15)
tд - время изготовления изделия tд=24 часа;
Кзд - коэффициент учитывающий дополнительную зарплату
Ксв- количество сварщиков Ксв=4 чел.
Зсв=120×202×13×4=19759руб.
Отчисления на социальное страхование и в другие фонды руб:
Заработная плата вспомогательных рабочих - Звсп:
Звсп=(Фдо·l·Кзд·Квсп)Nг (4.17)
где:Фдо - действительный фонд времени работы оборудования часов;
Nг - годовая программа выпуска Nг=12 шт.
Квсп - численность вспомогательных рабочих Квсп=2 человека;
l-часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих l=90 руб.час.
Звсп=(2029 ·90 ·13 ·2)12=39565руб.
Отчисления на единый страховой взнос руб:
Заработная плата ИТР Зитр руб:
Зитр=(Китр ·lок ·М) Nг (4.18)
где:Китр -количество ИТР Китр=2 человека;
М-число месяцев в году М=12.
Отчисления на единый страховой взнос руб.: .
Заработная плата СКП МОП ОТК – Lомо:
где: Комо – численность
Мг – число месяцев работы в году (принимается Мг =112);
lокi – месячный оклад i-й категории работников руб.
Зомо=4 ·16000 ·12100=7680руб;
Все данные о заработной плате сводим в таблицу19.
Таблица 4.6-Фонд заработанной платы
1.5.5 Определение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включают: амортизационные отчисления (SА) затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудование (SО) прочие расходы и расходы на технологическое оснащение и инструмент целевого назначения (SОС) и рассчитываются по формуле:
SОБ=SА+SО+SОС+SПР (4.20)
Амортизационные отчисления определяются по формуле:
Аi- норма годовых амортизационных отчислений %.
Затраты на текущий ремонт принимаются в размере 22% от стоимости оборудования.
Прочие расходы связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования составляют 6% от суммы SА+SО
Расходы на оснастку инструментов целевого назначения составляют 13% от стоимости производственного оборудования.
Затраты на эксплуатацию оборудования:
Sоб=006×474906= 28494 р.
Sос - затраты на оснастку и инвентарь целевого назначения руб:
Стоимость производственных помещений (площадей) Фпл зависит от кубатуры V и стоимости 1 м3 здания Цзд:
где: Fпр – производственная площадь участка м2;
h – высота пролетов (в укрупненных расчетах принимается h=18 м);
kд – коэффициент учитывающий дополнительную площадь (принимается kд = 15).
Фуч =Sоб+Фпл+Sос+Sпр=492285+12947040+71236=13510561р.
Общая себестоимость изделия:
Sт=(Sм+Sэл+Sэ+Sзп+Sоб)×n+Sос; (4.24)
Sт=(42088+14040+1604+100697+28494)12+71236=19824956р;
2 Расчет предлагаемой технологии изготовления цистерны
Таблица 4.7 - Исходные данные для экономических расчетов
Установка для РДС «ВД-504»
Сварочный полуавтомат МС-400М
Сварочная проволока Св-08Г2С(0)
Таблица 4.8 – Экономические тарифы
Сварщик РДС и АСФ (6 разряда)
Таблица 4.9 - Основные параметры сварных швов
2.1 Нормирование сварочных работ на участке
f = fо + fВ + fо6с + fотд + fпз (4.25)
Основное время включает время затрачиваемое на образование сварочного шва. Вспомогательное время подразделяется на две части: связанное с каждым швом (fВ1) – смена электродов зачистка шва и кромок зачистка околошовной зоны осмотр шва и др.; связанное со свариваемым изделием (fВ2) – перемещение детали переход сварщика вдоль шва. Время на обслуживание рабочего места включает время необходимое для поддержания рабочего места в состоянии обеспечивающем высокопроизводительную работу (протирка оборудования удаление отходов и др.). Время на отдых и личные надобности включает обязательные перерывы время на личную гигиену и др. Подготовительно-заключительное время включает время на подготовку к работе (получение задания подготовка и наладка оборудования) и время на сдачу выполненной работы.
2.2 Нормирование ручной дуговой сварки
где: F – площадь поперечного сечения наплавленного металла см2;
fо=×(186×64)=38 ч=228 мин
fВ1=fЭ+fИО+fЗ+fК (4.27)
fЗ=L×[06+12×(n-1)] (4.30)
fЗ=184×[06+12×(2-1)]=331
fВ1=114+644+331+21=5304мин
fВ2= fУП+fПЕР (4.32)
Время обслуживания рабочего места при РДС составляет 3% от оперативного времени = 68мин.
Время на отдых и личные надобности при РДС составляет 7% от оперативного времени = 106мин.
Подготовительно-заключительное время принимается равным 3% от оперативного времени = 45мин.
2.3 Нормирование полуавтоматической сварки
Основное время при па в защитном газе рассчитывается по формуле
fО=60×n×Кп×LVCВ (4.33)
где:n- количество проходов;
Кп – поправочный коэффициент (для кольцевых швов с поворотом изделия принимается 11);
VCВ – скорость сварки мч.
fО=60×1×11×417354=777мин
Вспомогательное время (fВ1) включает: время на зачистку кромок от ржавчины зачистку шва от шлака после каждого прохода осмотр измерение и клеймение шва смену кассеты с электродной проволокой. Принимаем tВ1= 3 мин на 1 м одного прохода.
fВ1= 3×1×417=1251мин
Вспомогательное время (fВ2) включает: установку поворот снятие изделий закрепление деталей и перемещение сварщика. При сварке объемных конструкций tВ2 принимается равным 35 мин на 1 шов.
Время обслуживания рабочего места Ф составляет 5% от оперативного времени = 39мин.
Время на отдых и личные надобности составляет 5% от оперативного времени.
Подготовительно-заключительное время принимается равным 3% от оперативного времени
t = tО + tВ + tо6с + tотд + tпз=777+230+39+4+3=3186 мин.
Норма выполнения па сварки в защитном газе : t=53часа.
2.4 Расчет потребного количества оборудования на участке
где :N – производственная программа шт;
Фдо=Фно×[1-001×(a+b)] (4.35)
Таблица 4.10 - Требуемое количество оборудования.
2.5 Определение технологической себестоимости
2.5.1 Определение затрат на основные материалы
SМ=qМi×ЦМi×КТЗ (4.36)
Таблица 4.11- Затраты на основные материалы.
2.5.2 Определение затрат на сварочные материалы
Затраты на сварочные материалы включают: стоимость электродов (SЭЛ) сварочной проволоки (SСВП) и флюса (SФ).
SЭЛ=QН×qЭЛ×ЦЭЛ (4.37)
Sэл= 5×16×585=2925р.
Sпров= 9×12×485=5238р.
Затраты на защитный газ рассчитывается по формуле :
где Цг - цена на м³ газовой смеси руб (принимаем Цг=600);
Vг - объем необходимого газа.
Объем необходимого газа равен:
Sсв= Sэл+ Sсвп+Sг=2825+5238+4620=12683руб
2.5.3 Затраты на технологическую электроэнергию
при полуавтоматической и автоматической сварке
hуст – КПД сварочной установки (принимается равным 085);
vсв – скорость сварки (определяется по режиму);
Wд – мощность сварочной дуги (определяется по режиму).
Затраты на электроэнергию:
Для па сварки Фэ= 337×64×12=258 р.
2.5.4 Определение заработной платы основных рабочих на участке
Расчёт потребности персонала выполнен в разделе «Разработка планировки участка для сборки и сварки бака топливного». Приведём таблицу потребности персонала (таблице 4.12).
Таблица 4.12- Потребность в персонале
Зсв=l×tд×Кзд×Ксв (4.40)
tд - время изготовления изделия tд=89 часа;
Ксв- количество сварщиков Ксв=6 чел.
Зсв=120×89×13×4=7488руб.
Заработная плата вспомогательных рабочих - Lвсп:
Звсп=(Фдо·l·Кзд·Квсп)Nг (4.42)
l-часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих l=50 руб.час.
Звсп=(62661 ·50 ·13 ·2)12=8145руб.
Отчисления на единый страховой взнос ды руб:
Заработная плата ИТР Lитр руб:
Зитр=(Китр ·lок ·М) Nг (4.43)
Зомо=4 ·16000 ·11212=59733руб;
Отчисления на соцстрах и в другие фонды руб:
Таблица 4.13 - Фонд оплаты труда
Отчисление на соцстрах и в другие фонды
2.5.5 Определение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования
SОБ=SА+SО+SОС+SПР (4.45)
Sоб=006×543000= 32580 р.
Фуч =Sоб+Фпл+Sос+Sпр=32580+129470400+88618=13068238р.
Sт=Sм+Sэл+Sэ+Sзп+Sоб+Sос; (4.49)
Sт=(29288+12683+253+69277+32580)12+88618=187590р;
3 Расчет экономической эффективности
Годовой экономический эффект по сравниваемым технологиям может быть рассчитан по следующей формуле:
- технологическая себестоимость базовой и предлагаемой технологии .
N – программа производства изделия 12 шт.;
Е – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (015);
- дополнительные капиталовложения на внедрение прогрессивной технологии ( );
Дополнительная прибыль остающаяся в распоряжении предприятия
Согласно «Методическим рекомендациям по оценке эффективности инвестиционных проектов» основными показателями характеризующими эффективность проектов являются чистый дисконтированный доход (ЧДД) индекс доходности (ИД) внутренняя норма доходности (ВНД) и срок окупаемости учитывающий фактор времени с учетом дисконтирования. Причем проекты являются эффективными при следующих условиях: чистый дисконтированный доход должен быть положительным (ЧДД > 0) внутренняя норма доходности больше принятой нормы дисконта индекс доходности больше единицы (ИД > 1) а срок окупаемости лежит в пределах нормативного и должен стремиться к минимальному значению.
При осуществлении любого проекта можно выделить три вида деятельности: инвестиционная; операционная; финансовая.
Для планирования денежных потоков от инвестиционной деятельности определяются суммарные вложения в основной капитал по годам и прирост оборотного капитала.
Норматив оборотных средств в производственных запасах сырья и материалов рассчитывается по формуле :
где М – расход основных и сварочных материалов за планируемый период;
Д – количество дней в планируемом периоде для года принимается 360;
ТН – норма запаса основных и сварочных материалов (принимаем равной 30).
Норматив оборотных средств в незавершенном производстве определяется по формуле:
где Ст – планируемая технологическая себестоимость продукции;
kнз – коэффициент нарастания затрат в незавершенном производстве;
tд=tшк60 – время изготовления изделия ч.
Коэффициент нарастания затрат определяется как отношение себестоимости незавершенного производства к плановой себестоимости изделия. При равномерном нарастании затрат:
где М – единовременные затраты в начале производственного процесса (расход основных и сварочных материалов).
Норматив оборотных средств в запасах готовой продукции на складах предприятия определяется по формуле:
где Тхр – длительность хранения готовой продукции дн. (Тхр=5)
Нгп=(1817590360)5=25244руб
Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.14.
Таблица 4.14 – Расчет потребности в оборотном капитале
Незавершенное производство
Однодневный расход руб.
Коэффициент нарастания затрат в незавершенном производстве
Потребность в оборотных средствах руб.(стр.1хстр.2хстр.3)
Эффект от инвестиционной деятельности предприятия представлен в таблице 4.15.
Таблица 4.15 – Расчет эффекта от инвестиционной деятельности руб
Вложения в основные фонды
Всего инвестиций (стр.1+стр.2)
Эффект от инвести-ционной деятельности (-стр.3)
Расчет эффекта от операционной деятельности производится на базе двух показателей: дополнительной прибыли или годовой экономии и сумм годовой амортизации оборудования расчет представлен в таблице 4.16.
Таблица 4.16 – Расчет эффекта от операционной деятельности
Налоги и сборы (24% от стр.1)
тый доход (стр.1-стр.2)
Эффект от операционной деятельности (стр.3+стр.4)
Коэффициент дисконтирования определяется по формуле:
где t – шаг расчета равный году расчета;
En – принятая норма дисконта
Еn=Et+Jt+ Et× Jt =105%
где Et – средняя ставка по депозитам в t-м году расчетного периода=9%
Jt – прогнозируемый темп инфляции в t-м году расчетного периода=11%.
Расчеты необходимые для определения эффективности предлагаемого.
Таблица 4.17 – Расчет показателей эффективности
Эффект от инвестиционной деятельности (стр.4 табл.415)
Эффект от операционной деятельности (стр.5 табл.4.16)
Поток реальных денег (стр.2+стр.1)
Коэффициент дисконтирования ()
Дисконтированный поток реальных денег (текущая стоимость) (стр.3хстр.4)
Дисконтированный поток реальных денег нарастающим итогом (последовательное сложение сумм стр.5)
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) вычисляется по формуле:
где Рt – результаты достигаемые на шаге расчета t;
Зt – затраты осуществляемые на том же шаге;
Т – горизонт расчета (равный номеру шага расчета на котором производится ликвидация объекта).
Если ЧДД > 0 то проект является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД тем эффективнее проект. Если ЧДД 0 то инвестор понесет убытки т.е. проект неэффективен.
ЧДД=(1263368– 609864) 075=490128 руб.
Индекс доходности (ИД) рассчитывается по формуле:
где ДСИ – дисконтированная стоимость инвестиций (сумма дисконтированных капиталовложений)
Внутренняя норма доходности (ВНД) определяется по формуле:
где Е1 - меньшая из двух ставок при которой ЧДД>0;
Е2 - большая из двух ставок при которой ЧДД0
Результаты срока окупаемости представлены в таблице 4.18
Таблица 4.18 – Расчет срока окупаемости проекта
Денежные поступления (стр.2 табл.4.17)
Коэффициент дисконтирования
Текущая стоимость денежных
Поступлений (стр.1хстр.2)
Текущая стоимость денежных
поступлений нарастающим
итогом итогом (последовательное сложение сумм стр.3)
Дисконтированная стоимость
Срок окупаемости лет
Все рассчитанные показатели сводятся в таблице 4.19
Таблица 4.19 – Основные показатели эффективности инвестиционного периода
Вывод: Экономический эффект от внедрения новой технологии изготовления цистерны топливной в размере 496722 руб. был достигнут за счет изменения конструкции аппарата а как следствие уменьшения количества основных материалов уменьшения количества сварочных соединений уменьшения времени изготовления и соответственно уменьшения затрат при производстве цистерны топливной.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Полностью безопасных и безвредных производств не существует. Задачи охраны труда – свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.
Реальные производственные условия характеризуются как правило наличием опасных и вредных физических и химических факторов производственной среды а также психофизические факторы в организации труда устройства рабочего места и оборудования .
Для классификации опасных и вредных факторов в машиностроении применяется: ГОСТ 12.0.003-74 (СТ СЭВ 790-77).ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
1 Техника безопасности на проектируемом участке сборки и сварки цистерны топливной.
Выполнение сварочных работ на участке сборки и сварки цистерны топливной связано с использованием электрических устройств горючих и взрывоопасных газов излучающих электрических дуг и плазмы с интенсивным рас плавлением испарением и брызгообразованием металла и т. д Это требует мер безопасности и защиты работающих от производственного травматизма.
При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма: поражение электрическим током; поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги; ожоги от капель металла и шлака; отравление организма вредными газами пылью и испарениями выделяющимися при сварке; ушибы ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.
Для обеспечения условий предупреждающих указанные виды травматизма следует выполнить мероприятия которые рассмотрим ниже.
Защита от поражения электрическим током. При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ возможность поражения током исключается. Однако в практике возможны поражения электрическим током вследствие неисправности сварочного оборудования или сети заземления; неправильного подключения сварочного оборудования к сети; неисправности электропроводки и неправильного ведения сварочных работ. Поражение от электрического тока происходит при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры. Напряжение холостого хода источников питания дуги достигает 90 В а при плазменно-дуговой резке — 200 В. Учитывая что сопротивление человеческого организма в зависимости от его состояния (утомленность состояние здоровья влажность кожи) может изменяться в широких пределах (1000 20 000 Ом) то указанные выше напряжения являются очень опасными для жизни. Поражение током более 005 А может вызвать тяжелые последствия и даже смерть.
Опасность поражения сварщика и подсобных рабочих током особенно велика при сварке крупногабаритных резервуаров во время работы внутри цистерны лежа или полулежа на металлических частях свариваемого изделия или при выполнении наружных работ в сырую погоду в сырых помещениях котлованах колодцах и др.
Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источников питания дуги сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Заземление осуществляют медным проводом один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля»; второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю вбитому в землю.
Заземление передвижных источников питания производится до их включения в силовую сеть а снятие заземления — только после отключения от силовой сети.
Для подключения источников сварочного тока к сети используются настенные ящики с рубильниками предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого питания не должна быть более 10 м. Для того чтобы нарастить провод применяют соединительную муфту с прочной изоляционной массой или провод с электроизоляционной оболочкой. Провод подвешивают на высоте 25 35 м. Спуски заключают в заземленные металлические трубы. Вводы и выводы должны иметь втулки или воронки предохраняющие провода от перегибов а изоляцию от порчи.
При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы не производят а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.
Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование а также наблюдать за их исправным состоянием в процессе эксплуатации обязан электротехнический персонал. Сварщикам запрещается выполнять эти работы.
Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию и соответствовать применяемым токам. Применение проводов с ветхой и растрепанной изоляцией во избежание несчастного случая категорически запрещается.
При сварке швов на участке сборки и сварки бака топливного необходимо пользоваться резиновым ковриком шлемом и галошами. Для освещения следует пользоваться переносной лампой напряжением 12 В.
Все сварочные установки при работе в условиях требующих особой электробезопасности должны иметь устройство для автоматического отключения сварочной цепи или снижения напряжения холостого хода при обрыве дуги до 12 В с выдержкой не более 5 с. Большое применение получили устройства типа УСНТ (УСНТ-05 УСНТ-06 и др.). При холостом ходе первичная обмотка трансформатора питается через ограничительные резисторы типа УСНТ и напряжение питания снижается до 60 80 В а вторичное напряжение холостого хода до 12 В. При возбуждении дуги коротким замыканием резисторы шунтируются тиристорами и на трансформатор подается полное сетевое напряжение. После прекращения сварки через 05 1 с снова включаются ограничительные резисторы и напряжение холостого хода снижается до 12 В.
При работах внутри резервуара или при сварке сложной металлической конструкции а также при сварке цистерны из-под горючих и легковоспламеняющихся жидкостей к сварщику назначается дежурный наблюдатель который обязан обеспечить безопасность работ и при необходимости оказать первую помощь.
При поражении электрическим током необходимо пострадавшему оказать первую помощь: освободить его от электропроводов; обеспечить доступ свежего воздуха и если пострадавши? Потерял сознание немедленно вызвать скорую медицинскую помощь. При необходимости до прибытия врача производит! искусственное дыхание.
Рассмотрим защиту зрения и открытой поверхности кожи от лучей электрической дуги. Горение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно ярких световых лучей и невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.
Яркость видимых лучей значительно превышает норму допускаемую для человеческого глаза и поэтому если смотреть на дугу невооруженным глазом то она производит ослепляющее действие. Ультрафиолетовые лучи даже при кратковременном действии в течение нескольких секунд вызывают заболевание глаз называемое электрофтальмией. Оно сопровождается острой болью резью в глазах слезотечением спазмами век. Продолжительное облучение ультрафиолетовыми лучами вызывает ожоги кожи.
Основные меры защиты:
- обеспечение недоступности токоведущих частей находящихся под напряжением;
- устранение опасности поражения применением двойной изоляции защитным заземлением занулением отключением и т.д.;
- организация безопасной эксплуатации электроустановок;
- применяемое электрооборудование должно соответствовать требованиям электробезопасности.
Источники сварочного тока могут присоединяться к распределительным электрическим сетям напряжением не выше 660В. Корпус любой установки необходимо заземлять. Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких аппаратов запрещается.
Инфракрасные лучи при длительном воздействии вызывают помутнение хрусталиков глаза (катаракту) что может привести к временной и даже полной потере зрения. Тепловое действие инфракрасных лучей вызывает ожоги кожи лица.
Для защиты зрения и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги электросварщики и их подручные должны закрывать лицо щитком маской или шлемом в смотровые отверстия которых вставлено специальное стекло — светофильтр. Светофильтр выбирают в зависимости от сварочного тока и вида сварочных работ.
Для защиты окружающих лиц от воздействия излучений в стационарных цехах устанавливают закрытые сварочные кабины а при строительных и монтажных работах применяются переносные щиты или ширмы.
Рассмотрим защиту от брызг металла и шлака. В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды карманы ботинки прожечь одежду и причинить ожоги. Во избежание ожогов сварщик должен работать в спецодежде из брезента или плотного сукна в рукавицах и головном уборе. Куртку не следует заправлять в брюки. Карманы должны быть плотно закрыты клапанами. Брюки надо носить поверх обуви. При сварке потолочных горизонтальных и вертикальных швов необходимо надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов у кистей рук. Зачищать швы от шлака и флюса следует лишь после их полного остывания и обязательно в очках с простыми стеклами.
Рассмотрим защиту от отравлений вредными газами пылью и испарениями. Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами с качественными покрытиями. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия и составом свариваемого и электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше чем при ручной сварке.
Сварочная пыль (так называемая аэрозоль) представляет собой смесь мельчайших частиц окислов металлов и минералов.
Основными составляющими являются оксиды железа (до 70 %) марганца кремния хрома а также фтористые и другие соединения. Наиболее вредными веществами входящими в состав покрытия флюса и металла электрода являются хром марганец и фтористые соединения. Кроме аэрозоли воздух в рабочих помещениях при сварке загрязняется различными вредными газами например оксидами азота углерода фтористым водородом и др. На рабочем месте допускаются следующие предельные концентрации веществ в воздухе (мгм3): марганец и его соединения — 03; хром и его соединения — 01; свинец и его соединения — 001; цинковые соединения — 50; оксид углерода — 200; фтористый водород — 05; окись азота — 50; бензин керосин — 3000.
Концентрация нетоксичной пыли более 10 мгм3 не допускается. Однако если содержание кварца в пыли превышает 10 % то концентрация нетоксичной пыли допускается только до 2 мгм3.
Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки а также подача чистого воздуха осуществляется местной и общей вентиляцией. Внутри цистерны местная вытяжная вентиляция с верхним боковым или нижним отсосом удаляющая газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной производящей отсос загрязненного воздуха из рабочих помещений и подачу свежего. В зимнее время воздух подогревают до температуры 20 22 °С с помощью специального нагревателя-калорифера.
Вентиляционные устройства должны обеспечить воздухообмен при ручной электродуговой сварке электродами с качественными покрытиями 4000 6000 м3 на 1 кг расхода электродов; при автоматической сварке под флюсом — около 200 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки; при сварке в углекислом газе — до 1000 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки.
Баллоны транспортируют с навернутыми предохранительными колпаками на подрессоренном транспорте или на специальных тележках. При этом толчки и удары недопустимы. Нельзя устанавливать баллоны вблизи нагревательных приборов или под солнечными лучами. На рабочем месте баллоны должны быть надежно укреплены в вертикальном положении так чтобы исключалась всякая возможность ударов и падений. Категорически запрещается отогревать влагу в редукторе баллона с углекислотой и любых баллонов со сжатым газом открытым пламенем так как это безусловно вызывает взрыв баллона. Отогревать можно только тряпками смоченными горячей водой.
Цистерны из-под нефтепродуктов необходимо перед сваркой тщательно очистить от остатков продуктов и 2 3 раза промыть горячим 10 %-ным раствором щелочи с продувкой паром или воздухом для удаления запаха.
Отдельные элементы сварочной цепи а также отрезки сварочных кабелей при наращивании длины должны быть соединены разъемными соединительными муфтами. Запрещается соединять сварочные цепи скрутками с оголенными кабелями. Токоведущие кабели сварочной цепи должны быть по всей длине изолированы и защищены от механических повреждении.
Сварочные установки должны быть защищены предохранителями или автоматами со стороны питающей сети.
Держак должен иметь минимальную открытость зону токоведущих частей а рукоятки их необходимо изготавливать из токоизолирующих материалов. Запрещается оставлять на рабочем месте инструмент запитанный к электросети.
Присоединение и отсоединение от сети электросварочных установок переключение сварочного тока рукоятками расположенными внутри установки за дверцей не имеющей блокировки а также наблюдение за исправным состоянием установок в процессе эксплуатации производиться электротехническим персоналом.
Предотвращение опасности взрывов. Взрывы возможны при неправильных транспортировке хранении и использовании баллонов со сжатыми газами при сварочных работах в различных емкостях без предварительной тщательной их очистки от остатков горючих веществ.
Защита от искр брызг и выплесков.
Для устранения опасности от искр брызг и выплесков нужно использовать защитные экраны и заграждения.
Вокруг рабочего места не должно быть легко воспламеняющихся предметов разлитых горючих жидкостей; одежда рабочих не должна быть промаслена.
Для защиты лица и глаз сварщика необходимо использовать защитные очки брезентовую одежду с огнезащитной пропиткой по ТУ 17-98-69-77.
2 Пожарная безопасность
Весь персонал на участке сборки и сварки цистерны топливной обязан строго контролировать процесс и выполнятьорганизационные и технические мероприятия при газосварочных электросварочных работах.
Проектируемый участок сборки и сварким где ведутся работы по электродуговой сварке согласно НПБ 105-95 относятся к категории "Г" производств пожарной и взрывной опасности. Помещения должны быть построены из элементов конструкции по 4 категории противопожарной безопасности (противопожарная стойкость не менее 2 ч.).
Пожары при работе на сборочно-сварочном участке часто возникают в следствии возгорания промасленных тряпок одежды. Также причиной возгорания могут быть повышенная концентрация кислорода повышенная температура воздуха и предметов открытый огонь и искры небрежное обращение с легковоспламеняющимися жидкостями и веществами замыкание в электропроводке и сварочных цепях.
Для предупреждения пожаров следует защищать деревянные настилы или подмостки листовым железом или асбестом. Каждый сварочный пост необходимо обеспечить огнетушителем ОХПВ для тушения легковоспламеняющихся жидкостей (бензин БР-1 топливо Т1) и углекислотным ОУ-1ОУ-5 для тушения электрооборудования. Для обнаружения очагов пожара необходимо использовать ручные и автоматические дымовые извещатели [12].
3 Расчет освещения участка
Освещение рабочего места — важнейший фактор создания нормальных условий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным так и искусственным светом. Первый случай характерен для светлого времени суток и при работе в помещениях в которых имеются проемы в стенах и крыше здания во втором случае применяются соответствующие осветительные установки искусственного света.
Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. Искусственное же наоборот отличается относительной сложностью восприятия его зрительным органом человека. Это связано с тем что суточные переходные режимы естественной освещенности имеют малую частоту при достаточно высокой (днем) или очень низкой (ночью) интенсивности светового потока а искусственные — довольно большую частоту при недостаточной в целом освещенности. Поэтому при искусственном освещении начинают возникать неустойчивые зрительные процессы которые из-за большой частоты сменяемости световых условий накладываются друг на друга не давая глазу времени адаптироваться к новым условиям. От усиленной деятельности приспособительных механизмов глаза быстро утомляются что вызывает физическую усталость организма.
Естественное освещение в помещениях участка сборки-сварки емкости для подогрева воды регламентируется нормами СНиП 23-05-95.
При боковом освещении расчет сводится к определению суммарной площади окон по формуле:
где: Sn=2160м2 - площадь участка;
- коэффициент естественного освещения (КЕО)
где: е=42 – минимальное значение КЕО;
m=09 - коэффициент светового климата;
с=08 - коэффициент солнечности климата зависящий от ориентации здания относительно сторон света;
h0 = 85 - световая характеристика окон;
k=1 - коэффициент учитывающий затенение окон соседними зданиями;
t - общий коэффициент светопропускания оконного проема t =0544;
=12 - коэффициент учитывающий отражение от внутренних поверхностей помещения.
Таким образом минимальная площадь в проектируемом цехе сборки и сварки цистерны топливной должна быть не менее 8166м2.
Искусственное освещение необходимо как важнейший фактор для приближения ночных условий труда к дневным. Основное отличие ночных условий труда от дневных состоит в том что при ночных условиях труда отсутствует достаточная освещенность поля зрения работающих разномерно распределенным световым потоком. Стимулирующее действие света на организм при недостаточной освещенности снижается поэтому ночные условия труда более тяжелые с физиологической точки зрения. Однако основа естественного и искусственного света общая — энергетическая поэтому их разделение вызвано разницей в спектре и интенсивности. Более реально создание световой среды обеспечивающей психофизиологический комфорт и заданное эмоционально-эстетическое воздействие с учетом световой доминанты в поле зрения.
Расчет искусственного освещения участка сборки-сварки цистерны топливной выполняется по в следующей последовательности:
Определение индекса помещения:
где: А и В - длина и ширина помещения м;
HР - высота светильников над рабочей поверхностью участка сборки-сварки емкости для подогрева воды м.
Выбираем тип светильника. Для нормальных условий среды применяем светильники с лампами накаливания серии УПД. “Астра-1”. Для выбранного типа светильников находим в зависимости от i коэффициент использования осветительной установки h=037.
Принимаем величины коэффициентов:
- неравномерности освещения z = 11;
Принимаем нормированную минимальную освещенность на участке сборки-сварки емкости для подогрева воды ЕН=300Лк.
Принимаем число рядов Np=5 в зависимости от размера помещения.
Определяем необходимый световой поток ламп в каждом:
где: S - площадь помещения.
Число светильников в ряду:
где :Фл =19600Лм - световой поток одной лампы Г215-225-1000;
n - число ламп в светильнике n=2.
- принимаем число ламп в ряду 13 штук.
Выполним проверку отклонения Ф:
Отклонение Ф соответствует интервалу [-10%; +20%].
Участок цеха где производится сварочный процесс как стало понятно должен быть оборудован системой вентиляции в соответствии со всеми нормативными документами. Рассмотрим цели вентиляции.
Цели вентиляционной системы:
Минимизация количества вредных веществ выделяемых во время работы с металлами посредством применения местных отсосов;
Подача воздуха в помещения цеха для нормализации его жизненно-важного состава;
Удаление вредных веществ из цеха посредством общеобменной вентиляции.
Сварочный участок просто нуждается в нормальном воздухообмене а поэтому целесообразно рассмотреть некоторые выдвигаемые требования к выполнению данной задачи.
Требования к воздухообмену:
- скорость движения воздуха должна составлять в пределах 08-21 мсек. (местная вентиляция цеха);
- если расход сварочных материалов не превышает 021 гч на кубический метр площади цеха обустройство общеобменной вентиляции необязательно;
- скорость около обрабатываемой путем сварки детали должна составлять приблизительно 04-10 мсек.;
- при интенсивных соединительных работах должен производиться дополнительный приток воздуха к маске сварщика температурой не менее 19 гр. С;
- внутри шкафа для хранения газового баллона также должна иметься общеобменная вентиляция.
Система воздухообмена которую должен иметь участок цеха для производства металлических соединений зависит по большей части от сложности выполняемых работ производимых внутри цеха мощности работ. В таком случае если внутри помещения производятся детали незначительных размеров и в малом количестве то в подобных рабочих зонах оснащаются местной вентиляцией с отсосом в виде зонта.
Местная система удаления «грязного» скопления будет работать над удалением большего количества загрязняющих веществ в то время как на
воздухообменную систему будет возлагаться удаление производимых во время сварки веществ которые непосильны для местной вентиляции.
Цеха где рабочим приходится постоянно перемещаться по всему помещению ввиду отсутствия постоянных постов монтаж местных отсосов практически бесполезен. Вследствие этого актуальной и эффективной системой воздушного обмена является общеобменная вентиляция с кратностью до 10.
Сварочный участок для производства цистерны топливной требует вмешательства подаваемого посредством использования дальнобойных сопел притока при этом подача его производится в область где располагается сварочный шов. Альтернативным вариантом притока являются специальные воздухораспределители нижней части цеха.
Вытяжка осуществляется из верхней и нижней зоны помещения. Разумеется мощная приточная вентиляция применяется в качестве воздушного отопления с помощью которого в зимнее время года достигается качественное отопление сварочного цеха. Стоимость оборудования участка работ подобной системой обходится предприятиям в кругленькую сумму однако работа того стоит.
Задачей вентиляции является обеспечение частоты воздуха и заданных метеорологических условий на участке сборки и сварки цистерны топливного. Вентиляция достигается удалением загрязненного воздуха из помещений и подачей в него свежего воздуха. Необходимый расход воздуха определяется по формуле
где: G – количество выделяемых вредных паров и газов гч;
qвыт – концентрация вредных веществ в воздухе проветриваемого помещения мгм3 (не должна превышать ПДК вредных веществ иначе будет нарушение санитарных норм табл. 1).
Таблица 5.1- Расход воздуха
При одновременном выделении в воздух рабочей зоны несколько вредных веществ количество воздуха допускается принимать по тому вредному веществу для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.
Для расхода воздуха L=6500 м3ч выбираем радиальный вентилятор Ц4-70 рабочее давление которого составляет Р=440 Па.
Установочную мощность электродвигателя для вентилятора рассчитаем по формуле
где:К=13 – коэффициент запаса;
hВ=09 – КПД вентилятора;
hП=095 – КПД привода.
5 Расчет заземляющего контура
Защитное заземление на участке сборки и сварки цистерны топливного является основной мерой обеспечивающей электробезопасность в электрических установках на проектируемом участке сборки-сварки бака топливного. Заземлению подлежат все металлические поверхности до которых возможно прикосновение человека. Заземление осуществляется с помощью проводника (заземлителя) находящегося в непосредственном контакте с землей и осуществляющего стекание тока в землю.
В качестве искусственных заземляющих устройств применяют вертикальные и горизонтальные электроды. Для вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 50 мм и стальные уголки размером от 5050 до 7575 мм длинной 25 – 3 м. Широкое применение нашли стальные прутки диаметром 16 мм длиной до 10 м.
Согласно требованиям правил эксплуатации электроустановок и ТБ 12.1.038-82 при напряжении U не более 1000 В сопротивление заземлителя RЗ должно быть не более 4 Ом.
Расчет заземляющего контура произведем в следующей последовательности.
В сетях напряжения до 1000 В ток короткого замыкания не превышает 10 А поэтому для расчетов принимаем IКЗ=10 А. Максимальное сопротивление заземлителя принимаем 4 Ом.
Определяем расчетное удельное сопротивление грунта:
rРАС=r×y=40×136=544 Ом×м
где r=40 Ом×м – сопротивление грунта;
y=136 – климатический коэффициент.
Определяем сопротивление вертикального заземлителя с учетом расчетного удельного сопротивления грунта. Принимаем стержневой вертикальный заземлитель у поверхности грунта. Стержень имеет следующие параметры: длина 3 м диаметр 60 мм.
Сопротивление стержня
Принимаем число вертикальных заземлителей N=4расстояние между ними А=2 м и по этим данным принимаем коэффициент использования вертикальных стержней hСТ=08.
Определим сопротивление соединительной полосы на участке сборки-сварки цистекрны топливной. Принимаем полосовой соединитель на поверхности грунта с размерами: длина L=8 м ширина B=002 м. При этом сопротивление полосой:
Определяем сопротивление приходящееся на вертикальные стержни искусственного заземления с учетом параллельного соединения стержней полосой:
Уточняем число вертикальных заземлителей по формуле:
Проверяем величину сопротивления искусственного заземления и сравниваемым с допустимым:
Условие выполняется следовательно заземление удовлетворяет требованиям безопасности на участке сборки-сварки емкости для подогрева воды.
6 Промышленные отходы
Из большого объёма промышленных выбросов попадающих в окружающую среду на машиностроение приходится лишь незначительная его часть — 1-2%. Однако на машиностроительных предприятиях имеются основные и обеспечивающие технологические процессы и производства с весьма высоким уровнем загрязнения окружающей среды. К ним относятся:
— внутризаводское энергетическое производство и другие процессы связанные со сжиганием топлива;
— литейное производство;
— металлообработка конструкций и отдельных деталей;
— сварочное производство;
— гальваническое производство;
— лакокрасочное производство.
По уровню загрязнения окружающей среды районы красильных цехов как машиностроительных в целом сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности как химическая промышленность; литейное производство сравнимо с металлургией; территории заводских котельных — с районами ТЭС которые относятся к числу основных загрязнителей.
Таким образом машиностроительный комплекс являются потенциальными загрязнителями окружающей среды:
- воздушного пространства (выбросы газа парообразных веществ дымов аэрозолей пыли и т.п.);
- поверхностных водоисточников (сточные воды утечка жидких продуктов или полуфабрикатов и т.п.);
- почвы (накопление твердых отходов выпадение токсичных веществ из загрязнённого воздуха сточных вод). При всём многообразии подотраслей машиностроения и в том числе военно-ориентированных оборонных предприятий по специфике загрязнения окружающей среды их можно разделить на две группы: ресурсы и накопление.
Загрязнители образующиеся в процессе обезжиривания поверхностей определяются типами используемых растворителей в качестве которых наиболее широко применяются растворы щелочей хлорорганические растворители и фреоны.
Основными загрязнителями красильных производств машиностроительных предприятий являются лакокрасочные материалы и их составляющие: синтетические смолы органические растворители пластификаторы катализаторы и инициаторы пленкообразования неорганических пигментов.
Наибольшую экологическую опасность при пескоструйной и гидроабразивной очистке поверхности представляет образование в ходе данных процессов пылевидных частиц.
Наиболее экологически опасные загрязнители при металлообработке — индустриальные масла металлическая пыль и др.
Сварочный цех является пожалуй одним из наиболее тяжелых мест для рабочей деятельности персонала. В процессе работы с химическим составом металлов и материалов образуются вредоносные для человека и окружающей среды отходы в виде окислов азота окисей углерода фтористых соединений и т. п.
Твердые отходы машиностроительного производства содержат амортизационный лом (модернизация оборудования оснастки инструмента) стружки и опилки металлов древесины пластмасс и т. п. шлаки золы шламы осадки и пыль (отходы систем очистки воздуха и др.).
На машиностроительных предприятиях 55 % амортизационного лома образуется от замены технологической оснастки и инструмента. Безвозвратные потери металла вследствие трения и коррозии составляют примерно 25 % от общего количества амортизационного лома.
Размеры отходов металла в производстве зависят от количества металлов и сплавов подлежащих переработке и установленного коэффициента отходов. В основном машиностроительные предприятия образуют отходы от производства проката (концы обрезки обдирочная стружка опилки окалина и др.); производства литья (литники сплески шлаки и съёмы сор и др.); механической обработки (высечки обрезки стружка опилки и др.). На предприятиях машиностроения отходы составляют до 260 кг на 1 т металла иногда эти отходы составляют 50 % массы обрабатываемых заготовок (при листовой штамповке потери металла достигают 60 %). Основными источниками образования отходов легированных сталей являются металлообработка (84 %) и амортизационный лом (16 %).
Шламы из отстойников очистных сооружений и прокатных цехов содержат большое количество твердых материалов концентрация которых составляет от 20 до 300 гл. После обезвреживания и сушки шламы используют в качестве добавки к агломерационной шихте и удаляют в отвалы. Шламы термических литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца хрома меди цинка а также цианиды хлорофос и др.
В небольших количествах промышленные отходы могут содержать ртуть вылитую из вышедших из эксплуатации приборов и установок.
Проблема минимизации экологического ущерба в условиях промышленного производства и в том числе машиностроительных может решаться в двух направлениях за счет:
—повышения эффективности существующих методов очистки промышленных выбросов в окружающую среду (сточные воды отработанные газы дым и др. взвешенные частицы) ликвидации (переработки) твердых отходов;
— внедрения новых альтернативных технологий (экологически чистых безотходных).
Термические технологии применимы для утилизации любых видов твердых растворимых жидких и газообразных отходов. Суть метода заключается в термической обработке материалов высокотемпературным теплоносителем т.е. продуктами сгорания топлива (плазменная струя расплав металла или окисла СВЧ нагревом отходов) контактным или бесконтактным способом. Продукты терморазложения подвергаются окислению или другим химическим воздействиям с образованием нетоксичных газообразных жидких или твердых продуктов.
Термический метод обычно состоит из стадий:
-предварительная в том числе реагентная обработка;
-высокотемпературная обработка и обеззараживание;
-многоступенчатая очистка газов;
-теплоиспользование;
-получение побочных органических (газ топливо) или минеральных продуктов (оксиды цемент минеральные соли).
Термический метод позволяет обезвреживать любые химические соединения при высоких температурах (выше 3000К) в окислительном или восстановительном режиме с подачей воздуха кислорода водорода или других газов т.е. имеется возможность регулировать параметры обеззараживания любого вещества (соединения) в том числе и химического оружия. Таким образом токсичные вещества I и II класса опасности т.е. ОБ (в том числе и бинарные) пестициды диоксины можно обезвредить только плазменным методом со степенью переработки до 999999%. Плазмохимический метод предпочтительно применять для обезвреживания трудногорючих и негорючих соединений.
Принцип работы плазмохимической установки: в струю низко-температурной плазмы (более 3000К) подается исходное вещество в жидком пастообразном или порошковом виде. Оно в реакторе разлагается до атомов молекул и ионов. Плазмообразующий (водород азот кислород) газ обеспечивает появление окислов соединений галогенов с водородом нейтральных молекул и атомов т.е. тот состав который образуется в соответствии с термодинамическими параметрами процесса. Необходимо четко представлять что в отличие от сжигания отходов в топке (в смеси с топочными газами и воздухом) плазменный процесс строго регулируется по давлению температуре и составу газа. При этом одним из условий процесса является закалка газа т.е. резкое уменьшение до 1000К в секунду температуры газа чтобы не допустить вторичного образования нежелательных соединений. Для уничтожения 1 кг отходов необходимо затратить до 3 кВт ч энергии.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ
В зависимости от объема выполняемых сборочно-сварочных работ числа работающих а также производственной площади различают сборочно-сварочный цех отделение или участок.
В зависимости от массы сварочных узлов годового выпуска их (тыс. шт.) указанные подразделения сварочного производства могут быть мелкосерийным и единичным серийным и крупносерийным.
Проектируемый участок (годовая программа 12изделий; масса изделия 2150 кг.) сборки и сварки можно отнести к одиночному производству. Для такого производства характерно производство изделий по принципу группового расположения оборудования и рабочих мест.
Определим потребное количество производственных рабочих по формуле:
где: – годовая трудоемкость выпуска изделий чел.;
– действительный годовой фонд времени рабочего времени час.
( при продолжительности рабочей недели = 41 час.).
нормативная трудоемкость производства 1 т сварных узлов (данные " Энергомаш ") [чел част];
– годовая программа выпуска изделий.
Число вспомогательных рабочих при укрупненных расчетах принимается равным 20% от числа численности производственных рабочих.
Примерное распределение рабочих по группам приведено в таблице 6.1.
Таблица 6.1- Распределение вспомогательных рабочих по группам
Группа рабочих вспомогательных
Рабочие по ремонту оборудования оснастки приспособлений транспортных механизмов и других устройств.
Рабочие по ремонту электрооборудования.
Рабочие по ремонту сварочных контуров дуговых машин по наладке режимов сварки по наблюдению за правильной эксплуатацией оборудования.
Рабочие инструментального хозяйства и кладовой сварочных материалов.
Рабочие по комплектовке деталей по рабочим местам по внутренним перевозкам.
Число ИТР СКП МОП ОТК при укрупненных расчетах принимают в процентах от числа :
а) ИТР –– 10% – 1 чел.
в) МОП – 3% – 1 чел.
г) ОТК – 60% – 1 чел.
Расчет площади сборочно-сварочного участка цистерны топливной производим по нормам и справочным таблицам.
Площадь участка разделяется на производственную вспомогательную и служебно-бытовую. Под всей площадью участка в расчетах приниманм сумму производственной и вспомогательной площадей.
Производственной называют площадь участков предназначенный для осуществления технологического процесса сборки и сварки.
В состав производственной площади включают площади занимаемые:
– производственными оборудованием
– установками для сборки и сварки
– рабочими местами ручного труда и верстаками;
– ящиками для инструмента;
– складскими площадками для деталей узлов;
– рабочими местами у оборудования для технического контроля деталей узлов (кроме площади выгороженных помещений ОТК).
– проходами и проездами между станками установками и тому подобное (кроме магистральных проездов).
К вспомогательной площади относят:
– площади занятые участками для ремонта оборудования и оснастки мастерские для ремонта приспособлений мастерская энергетика;
– площади участков для дежурных электромонтеров слесарей;
– выгороженные помещения для службы ОТК;
– помещения для трансформаторных подстанций вентиляционных камер;
– площади магистральных проездов;
– складскую площадь и кладовые для хранения и выдачи основных и вспомогательных материалов.
На служебно-бытовые площади участка размещаются конторские и бытовые помещения.
К конторской относят площадь занятую административно-конторскими службами участка: кабинетами начальника его заместителей и др. руководящими работниками помещениями отдела технического контроля технического бюро бухгалтерами и др.
К бытовой относят площадь помещений предназначенных для обслуживания санитарно-технических и социально-бытовых нужд работников участка: гардеробы туалеты умывальники душевые и т.п.
Для получения размеров общей площади участка необходимо к производственной площади прибавить вспомогательные площади (30 – 40% от Фnp.)
Результаты расчета площади кладовых и складских помещений по нормам приведены в таблице 26. При этом площадь склада определяем по формуле:
т– норма запаса хранения в календарных днях;
Р = 253 – количество рабочих дней в году;
а =2– норма грузоподъемности в тм2;
b=035 – коэффициент использования полезной площади;
с = 08 – поправочный коэффициент для единичного и мелкосерийного производства.
Таблица 6.2- Площадь кладовых и складских помещений сборочно- сварочного участка
Площадь по расчету м2
На единицу сборочно-сварочного оборудования
Норам удельной площади
Вспомогательная кладовая
Кладовая сварочных материалов
Планировку (технический план) сборочно-сварочного участка выполним с учетом требований и норм.
Допускаемые расстояния между элементами зданий оборудования (рабочим местам) и местами складирования показаны в таблице 6.1. Размеры пролетов и грузоподъемность подъемно-транспортных средств приведены в таблице 6.2 а размеры ширины проходов и проездов в производственных пролетах – в таблице 6.3.
Таблица 6.3- Допускаемые расстояния между элементами
Допускаемые значения м
От колон до стороны: боковой
От места складирования до фронта
Между местом складирования и тылом
Между местом складирования боковой стороной
Меньшие значения указанных допускаемых расстояний относятся к малогабаритным а большие – к крупногабаритным (в плане) станкам установкам и местам складирования.
С учетом габаритных размеров сборочно-сварочного оборудования и ширины сквозного транспортного проезда равного 4 м выбираем ширину пролета равной 30 м. Шаг колон внутренних принимаем 12 м. Участок обслуживается мостовым краном грузоподъемностью 7520 т. (в числителе указана грузоподъемность основных средств а в знаменателе – вспомогательных средств.).
Таблица 6.4 - Унифицированные размеры пролетов и грузоподъемность ПТМ.
До головки кранового пути
Мостовых кранов электрических
При определении ширины проходов и проездов ширину рабочей зоны приняли 1 м.
Планировка сборочно-сварочного участка показана на листе 1502.Д15.371.11.00СБ графической части дипломного проекта.
Таблица 6.5- Нормы ширины проходов и проездов в пролетах
Наименование и назначение проходов и проездов
Ширина проходов и проездов м.
Проход для персонала
Проезд транспорта при движении электро-автопогрузчиков односторонним
Транспортный проезд при двухстороннем движении электро-автопогрузчиков
Транспортный проезд при двухстороннем движении электро-автопогрузчиков грузоподъемностью не более 3 т и грузовых автомашин.
Выполнен анализ недостатков базовой технологии изготовления цистерны топливной и на основе анализа разработан новый вариант.
Обоснованно выбраны способы сварки формы разделок кромок сварочные материалы.
На основе сравнения технико-экономических показателей доказано что способ полуавтоматической сварки в среде защитного газа с применением гибкой самоклеющейся подкладкой имеет преимущество над другими при изготовлении цистерны топливной.
Выбраны параметры режима сварки позволяющие обеспечить высокую технологическую прочность сварных соединений.
Показано что разработанная технология изготовления может быть реализована с использованием современного существующего оборудования для сборки и сварки. Произведен обоснованный выбор оборудования соответствующий требованиям сварочного производства.
Обоснованность выбранных в дипломном проекте инженерных решений подтверждена экономическим расчетом. Показано что эффект от внедрения способа полуавтоматической сварки в смеси защитного газа с уменьшение толщины стенок корпуса цистерны составляет 496722 руб.
Разработан план участка сборки и сварки цистерны топливной на основе норм технологического проектирования сварочных цехов и норм и правил БЖД обеспечивающий максимально возможную степень загрузки оборудования и использования производственных площадей. На участке обеспечено прямоточное безвозвратное движение грузопотока.
Марочник сталей и сплавов. Под ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение 1989 г. – 640 с.
Сварочные материалы для дуговой сварки Б.П. Конищев С.А. Курланов Н.Н.Потапов В.Д. Ходаков. – М.: Машиностроение 1989. – 544 с.
Виноградов В.С. Технологическая подготовка сварных конструкций в
машиностроении. – М.: Машиностроение 1981. – 224 с.
Глизманенко Д.Л. Сварка и резка металлов. – М.: Высш. шк. 1974. – 479 с.
Евстифеев Г.А. Веретенников И.С. Средства механизации сварочного производства: Конструирование и расчет. – М.: Машиностроение 1977. – 96 с.
Контроль качества сварки. Учеб. пособие для машиностроительных вузов. -М.: Машиностроение 1975. – 328 с.
Петров Г.Л. Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа 1977.
Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. Учебник для техникумов. – М.: Машиностроение 1986. – 512 с ил.
9. Шабалин В.Н. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. – Барнаул 1992. –100 с.
Гитлевич А.Д. Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение 1979. - 280 с.
Организация и планирование производства на сборочно-сварочном участке. Методические указания. Новочеркасск НПИ 1986.
Безопасность производственных процессов. Справочник под общ. ред. Белова С.В. –М.:Машиностроение 1985 -448с.
Методика прогнозирования и оценки химической обстановки. Методическое пособие. Волгодонск ВИ ЮРГТУ 2004.
Безопасность производственных процессов. Справочник. Под ред. Белова С.В. М.: Машиностроение 1985. – 448 с. ил.
Тимонин А.В. Основы конструирования и расчета химикотехнологического и природоохранного оборудования. Справочник. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой 2002. – 968с.
Чвертко А.И. Основы рационального проектирования оборудования для автоматической и механизированной электрической сварки и наплавки. – Киев: Наук. думка 1988. – 240 с.
Чеканов А.А. Цегельский В.Л. Типовые сварные конструкции: Альбом. – М.: Высш. шк. 1968. – 162 с.

лист9.cdw

Неуказанные швы сварных соединений выполнить по ГОСТ 14771-76.
Сварку производить проволокой СВ-08Г2С-О ГОСТ 2246-70.
Предельные отклонения размеров
*Размеры для справки.

лист10.cdw

Место складирования заготовок обечаек.
Место вальцовки обечаек.
Участок сборки и сварки обечаек.
Участок сборки обечаек.
Участок гибки обечаек
Место складирования переборок
Участок сборки и сварки корпуса цистерны с переборками.
Участок сборки и сварки корпуса цистерны с накладками
Место складирования транцев
Участок сборки цистерны с транцами.
Участок сборки патрубка.
Участок сборки корпуса цистерны с патрубками
Место складирования скоб
Участок окончательной сборки и сварки цистерны топливной.
Мостовой кран Q=16т.
Кладовая инструмента и оснастки.
Кладовая вспомогательных материалов.
Кладовая сварочных материалов.
Направление движения
Подвод горячей воды с
отводом в канализацию
Участок сборки и сварки
грунтозаборного устройства
Источник питания полуавтомата
Условные обозначения
Подвод углекислого газа
Подвод сжатого воздуха давлением 5 Атм.
Источник питания РДС