Разработка технологии сборки-сварки трубопровода для авиационной техники

Установка орбитальной сварки.frw

Технические требования
· Размеры для справок.
Налаживание сварки выполнить на образцах.
Перед началом сварки компенсатор защитить
от внешних повреждений защитной лентой.
Техническая характеристика:
Род тока: постоянный
Внешний диаметр трубы
Утвердил: Родионов И.В.

List №5(plakat).cdw2.frw

Параметры шва ГОСТ 14771-76-С2
Оборудование: MU IV 76195 P
Параметры шва ГОСТ 14771-76-Н1
Оборудование: MagicWave 1700
Оборудование: MW-115
Состав узла: узел №I
Утвердил: Родионов И.В.
Порядок наложения сварных швов при узловом изготовлении трубопровода

List №1(zagalnui vuglad)2.cdw

*Размеры для справок
Давление опресовки Ропр.=1700кПа.
Давление испытаний на герметичность
Заглушить технологическими заглушками
ГОСТ 14771-76-Н1-РАД-
ГОСТ 14771-76-С2-РАД

List№8(plita YSP).cdw

Технические требования
· Размеры для справок.
Выполнить монтаж узла на стенде обеспечивая
Перед началом сварки компенсатор защитить
от внешних повреждений защитной лентой.
Базирующая плита по.4 и поз.7

0902750_б-МНСТз51_2017_01.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ГАГАРИНА Ю.А.»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Разработка технологии сборки-сварки трубопровода для авиационной техники
наименование темы выпускной квалификационной работы
фамилия имя отчество
должность ученая степень уч. звание подпись датаИнициалы Фамилия
полное наименование кафедры
на выпускную квалификационную работу
фамилия имя отчество
Целевая установка и исходные данные
Цель разработки: целью данного проекта является разработка технологического процесса сборки и сварки трубопровода который является составной частью питающей системы двигателя самолета АН-148 .
перечень чертежей подлежащих разработке
Трубопровод АН-148. Сборочный чертеж
Плакат «Схема технологического процесса »
Плакат « Схема технологического процесса »
Плакат «Установка для орбитальной сварки MW-15»
Плакат «Порядок наложения сварных швов»
Плита УСП. Сборочный чертеж
Установка для орбитальной сварки MY IV 76195P.Габаритный чертеж
Плита УСП .Сборочный чертеж
Плакат «Свойства используемых материалов»
Содержание расчетно-пояснительной записки
(перечень вопросов подлежащих разработке)
Основная рекомендуемая литература
Сорокин В. Г. Стали и сплавы. Марочник: cправ. изд. В. Г. Сорокин М. А. Гервасьев. – М.: «Интермет Инжиниринг» 2001. – 608 с.
Методические материалы к выполнению курсовой работы по дисциплине “Сварка плавлением” под общ. ред. Н. А. Макаренко. – Киев : Изд-во НТУУ КПИ 2005. - 16с.
Ерёмин Е. Н. Технологические основы дуговой сварки в защитных газах: учеб. Е. Н. Ерёмин В. С. Кац. – Омск: ОмГТУ 2002. – 80 с.
Сварка в машиностроении: справ. в 4 т. Г. А. Николаев [и др.]; под ред. А. И. Акулова. – М.: Наука 1981. – 534 с.
Сварочное оборудование: справ. часть вторая П. Я. Фурер [и др.]. – Киев.: Наука 1974. – 385 с.
Евстифеев Г. А. Средства механизации сварочного производства : конструирование и расчет. Г. А. Евстифеев И. С. Веретенников - М.: Машиностроение 1977. - 96 с.
Ахумов А. В. Справочник нормировщика: учеб. А. В. Ахумов. – Л.: Машиностроение Ленингр 1987 – 458 с.
подпись дата Инициалы Фамилия
разделы темы их содержание
Отметка о выполнении
Технологическая часть
Конструкторская часть
Расчёт экономической эффективности технологии
Разработка безопасности технологии
Список использованных источников
подпись дата инициалы фамилия
Пояснительная записка содержит: 88 листов 39 рисунков 15 таблицы. Графическая часть содержит 3 листа формата А1и 7листов формата А4.
Ключевые слова: РЕЖИМЫ СВАРКИ ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ СВАРКА НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ ВОЛЬФРАМОВЫЙ ЭЛЕКТРОД.
Цель работы: Разработка технологии сборки-сварки трубопровода для авиационной техники.
В настоящей выпускной квалификационной работе обоснован выбор способа сборки и сварки трубопровода произведен выбор сварочных материалов и оборудования для производства сварочных работ произведен расчет режимов сварки разработан технологический процесс выполнения сборочно-сварочных работ. В экономической части работы проведен анализ выбранного способа сварки оценена экономическая эффективность внедрения разработанной технологии. В разделе по охране труда разработаны мероприятия по охране труда при выполнении сварочных работ и пожарной безопасности.
Work purpose: Development of technology for assembly and welding of the pipeline for aviation equipment.
In this final qualifying work the choice of the method of assembly and welding of the pipeline is justified the choice of welding materials and equipment for the production of welding operations has been made the welding regimes have been calculated the technological process of performing assembly and welding operations has been developed. In the economic part of the work the analysis of the chosen welding method is carried out the economic efficiency of the introduction of the developed technology is estimated. In the section on occupational safety measures have been developed to protect labor while performing welding and fire safety.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ12
1. Описание изделия12
2 Условия работы изделия13
3 Характеристика основного металла14
4 Сварные соединения22
5 Базовая технология изготовления. Цель и задачи проекта23
6 Выбор способов сварки24
7 Выбор сварочных материалов27
8 Выбор типа сварных соединений размеров и подготовки кромок28
9 Расчет параметров режимов сварки29
10 Рекомендации по режимам и технике сварки32
11 Выбор сварочного оборудования и описание работы33
12 Выбор оснастки и описание работы46
13 Технические условия на изготовление трубопровода54
14 Техника сборки и сварки трубопровода55
15 Рекомендации по контролю сварных соединений и испытания изделия на герметичность58
16 Разработка схемы контроля качества62
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ64
1 Расчет элементов оснастки64
2 Расчет напряжений и деформаций65
3 План участка цеха69
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ70
БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ ТРУБОПРОВОДА САМОЛЕТА АН-14874
1 Оценка опасных и вредных производственных факторов74
2 Безопасность производственного процесса75
3 Электробезопасность77
4 Безопасность труда при эксплуатации грузоподъемных средств78
5 Производственная санитария78
6 Пожарная безопасность81
7 Охрана окружающей среды82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ87
На сегодняшний день когда мы живем в условиях кризиса даже в сварочном производстве необходимо искать экономически и технологически выгодные подходы к изготовлению продукции разрабатывать и совершенствовать уже существующие виды сварки и технологическое оснащение.Внедрение таких подходов позволит как рационально построить систему производства в условиях кризиса.
В данном дипломном проекте рассмотрена одна из частей трубопровода самолета АН-148.Он изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.
Усовершенствованная технология сварки позволяет повысить надежность и качество сварных соединений в свою очередь повысит конкурентоспособность самолета АН-148.
Самолет АН-148 уже вошел в серийное производство.Этот самолет уже успел зарекомендовать себя на международном рынке и на авиационной выставке ЛеБурже кроме того оборудование самолета максимально подходит к требованиям европейских аэропортов.Недавно получен заказ на 30 самолетов Ан-148 для российской авиакомпании "Атлант-Союз" (Москва).Это свидетельствует о надежности таких самолетов и соответственно о высоких технических характеристиках.Высокий спрос вызывает необходимость совершенствования технологического процесса изготовления самолетов.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
В данном дипломном проекте рассматривается технология сборки и сварки трубопровода который является составной частью питающей системы двигателя самолета АН-148.
Трубопровод (рис.1.1) состоит из компенсаторов (поз.4) - 2двух колен (поз. 68) труб диаметром 80 мм (поз.57) - 2двух фланцев (поз. 1112) и двух штуцеров (поз. 9). Толщина стенки трубопровода составляет 0.8 мм. Общий вес конструкции составляет примерно 2.675 кг. Итак трубопровод представляет собой малогабаритное легкое изделие следует учесть при организации сборочно-сварочных работ.
Рис.1.1. - Трубопровод двигателя самолета АН-148
2 Условия работы изделия
Данное изделие работает в условиях высоких температур и вибрационных нагрузок.Исходя из условий эксплуатации можно сказать что наиболее опасный фактор который может привести к разрушению или к выходу из строя данного изделия - вибрация.Так как к герметичности конструкции предъявляются высокие требования и оно относится к особо ответственным поэтому чтобы компенсировать вибрации в данном изделии предусмотрен компенсатор с помощью которого осуществляются перемещения трубопровода и который компенсирует продольные напряжения возникающие в трубах под действием внешних нагрузок внутреннего давления и изменения температуры (рис 1.2.).
Рис.1.2. - Принцип работы компенсатора
Так как компенсатор играет очень важную роль при работе трубопровода рассмотрим его строение которая показана на (рис 1.3) Он состоит из следующих основных частей:
Поз.1 - кольцо (2 шт.)
Поз.2 - сильфон (1 шт.)
Поз.3 - кардан (1 шт.)
Рис.1.3. - Строение компенсатора
3 Характеристика основного металла
Трубопровод изготавливается из стали 12Х18Н10Т минимальное содержание хрома в стандартном сплаве нержавеющей стали составляет 12.8%. Хромовое покрытие улучшает антикоррозийные свойства нержавеющей стали.Высокая коррозионная стойкость достигается благодаря пленке оксида хрома на поверхности металла. Это очень тонкий слой который восстанавливается самостоятельно при правильных условиях.[1]
Стали и сплавы этого класса отмечаются хорошей свариваемостью. Основными характеристиками свариваемости сталей является склонность к образованию трещин и механические свойства металла шва. Для нержавеющих марки сталей теплофизические свойства и склонность шва к образованию горячих трещин вместе с межкристаллитной коррозии является основной проблемой так определяют некоторые особенности их сварки. Характерна для большинства сталей и сплавов низкая теплопроводность значительно изменяет распределение температур в шве и при швов зоне и высокий коэффициент линейного расширения обусловливают при прочих равных условиях (способ сварки раскрытие кромок и др.) Увеличение глубины проплавки основного металла и областей нагретых до разных температур и увеличение общей пластической деформации металла шва и около шовной зоны а с учетом повышенного коэффициента теплового расширения увеличивается и коробления конструкции. Поэтому для уменьшения коробления изделий следует применять способы и режимы сварки характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. При сварке коррозионностойких марок сталей различными способами для предотвращения межкристаллитной коррозии не следует допускать повышения в металле шва содержания углерода за счет загрязнения им сварочных материалов длительного и многократного пребывания металла сварного соединения в интервале критических температур. В связи с этим сварки необходимо выполнять при малейшей погонной энергии используя механизированные способы сварки обеспечивать получения непрерывного шва.
Влияние легирующих элементов на свойство стали
Легированными сталями называются сплавы железа к которым добавлена определенное количество легирующих элементов с целью получения ряда особых свойств. Легирующие элементы существенно влияют на степень совершенства кристаллической решетки железа. Приведем некоторые из них:
Углерод повышает прочность уменьшает пластичность и вязкость легированной стали; он также повышает чувствительность к перегреву и закалки стали и потому имеет негативное влияние на ее свариваемость. Увеличение углерода в стали при обычных условиях сварки способствует образованию трещин в около шовной зоне и шве. В современных низколегированных сталях содержание углерода находится в пределах 0.14 - 0.25%. В сталях к свариваемости которых предъявляют повышенные требования содержание углерода не должно превышать 0.12 - 0.14%. Влияние углерода усиливается при повышенном содержании в стали марганца хрома и других элементов.
Хром относится ко второй группе легирующих элементов которые сужают γ-область поэтому физические и технические свойства сплавов железо-хром-углерод оговариваются двумя важными свойствами хрома: ограничением γ-области и большой склонностью к образованию карбидов. При низком содержании углерода и в присутствии марганца и кремния хром (при содержании до 1%) не ухудшает свариваемости стали.При добавке около 05% хрома в сталь с 03% углерода и 12-18% марганца уменьшается чувствительность этой стали к перегреву измельчается зерно и повышается ударная вязкость.Вместо низколегированной хромовой стали иногда применяют хромомолибденовый сталь имеет лучшую восприимчивость к закалке повышенную устойчивость против отпуска малую склонность к отпускной хрупкости.
Хром значительно укрепляет сталь в случае комплексного легирования при этом он значительно влияет на холодостойкость.При обычном для н л сталей содержание (до 09%) хрома не предоставляет негативного воздействия на свариваемость.
Влияниеникеляна свойства стали неоднозначно он повышает запас вязкости причем тем сильнее чем выше его содержание и чем ниже содержание углерода.Несмотря на положительное влияние никеля на свойства стали в целом ряде случаев расход его стремятся ограничить из-за дефицитности.
Содержание никеля в н л сталях не превышает 10%.Незначительно укрепляя сталь этот элемент оказывает положительное влияние на пластичность и ударную вязкость.
Титанв химическом отношении активный металлзначительно укрепляет феррит не снижая заметно пластичности и ударной вязкости.Указанный элемент образует устойчивый карбид TiC который выделяется в стали в виде дисперсной фазы внутри зерна феррита.
Фосфоррастворяясь в твердом растворе феррита способствует резкому снижению его пластичности.Сталь с повышенным содержанием фосфора очень твердая и хрупкая.Содержание его в стали не должен превышать 0.04%.
С данных легирующих элементов можно выделить основные это хром и никель.В зависимости от их соотношения иногда выделяют стали с малым и большим запасом аустенитности.Данная сталь относится к стали с малым запасом так как отношение (% Ni % Cr) 1.Молибден никель и азот и некоторые другие являются типичными легирующими элементами.Получение сплавов с использованием приводит к образованию кристаллических структур обеспечивающих сплавы свойствами по обработке формирование сварки коррозионной стойкости и т.д.
Приведем все необходимые характеристики стали 12Х18Н10Т
Заменитель стали:08Х18Г8Н2Т 10Х14Г14Н4Т 12Х17Г9АН4 08Х22Н6Т 08Х17Т 15Х25Т 12Х18Н9Т.
Вид поставки:сортовой прокат в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75 (табл.1.1) ГОСТ 2590-71 ГОСТ 2879-69.Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75 ГОСТ 8559-75 ГОСТ 8560-78.Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77 ГОСТ 18907-73.Лист толстый ГОСТ 7350-77.Лист тонкий ГОСТ 5582-75.Лента ГОСТ 4986-79.Проволока ГОСТ 18143-72.Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71 ГОСТ 25054-81.Трубы ГОСТ 9940-81 ГОСТ 9941-81 ГОСТ 14162-79.[2]
Таблица 1.1 - Физические свойства [2]
T - температура при которой получены данных свойства [Град]
E - модуль упругости [МПа]
a - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20°- T) [1 Град]
l - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) [Вт (м · град)]
r - плотность материала [кг м3]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20°- T) [Дж (кг · град)]
R - Удельное электросопротивление [Ом · м]
Способность к сварке аустенитных сталей
При сварке этих сталей поры может вызвать водород.
Горячие трещины - это основная проблема при сварке аустенитных сталей.Они имеют межкристаллитными характер и наблюдаются в виде микро надрывов и трещин.Горячие трещины могут возникать и при термообработке или работе конструкции при повышенных температурах.Их образование наиболее характерно для крупнозернистой структуры металла шва.
Аустенитные стали более чувствительны к вредным примесям S и Р которые образуют легкоплавкие эвтектики (Nи др.) что и является причиной образования горячих трещин.
Способы борьбы с горячими трещинами:
Образование двухфазной структуры в момент кристаллизации:
b.А + карбиды нитриды Бориды
Легирования шва Мо иW.
Ограничения в основном и наплавленном металле содержания вредных примесейSи Р.
В) Холодные трещины.
При сварке высокопрочных сталей в около шовной зоне возможно образование холодных трещин.Поэтому к сварке рекомендуется аустенизация для получения высоких пластических свойств металла а после сварки - термообработка.Также для предотвращения холодным трещинам используют предварительный подогрев.
Г) Охрупчивания сварных соединений.
При эксплуатации аустенитных сталей в около шовной зоне могут выделяться карбиды и интерметаллиды коагуляция которых приводит к охрупчивание металла.
Один из эффективных способов уменьшения склонности сварных соединений к охрупчивание в результате выпадения карбидов - снижение в основном металле и металле шва содержания углерода.
Выдержка аустенитно - ферритных швов при температуреприводит к старению в основном за счет выпадения карбидов.Одновременно идет процесс образования.Выдержка при температурезначительно интенсифицирует образованиес соответствующим охрупчивания металла при более низких температурах и снижением предела ползучести при высоких температурах.предотвращать выпадениеможно нагревом выше температуры ее образования с последующим быстрым охлаждением доили более низкой температуры.
Д) Межкристаллитной коррозии.
Межкристаллитная коррозия показана на рисунке 1.4
Рис.1.4. - Межкристаллитная коррозия
Межкристаллитная коррозия в металле шва возникает в результате выделения под действием термического цикла сварки аустенита карбидов хрома приводит к обеднению границ зерен хромом.Основная причина этого - повышенное содержание в металле шва углерода и отсутствие или недостаточное количество Тi или Nb. (рис.1.5)
Средства предотвращения образования межкристаллитной коррозии:
Снижение содержания углерода к границам его растворимости в аустените до 0.02 0.03%.
Легирования более энергичными чем хром карбидообразующих элементами ТеNbVидр.(тогдакарбидыхромаНЕобразуются).
Применение термической обработки после сварки (аустенизация от температурприкоторыхкарбидыхромарастворяются).
Рис.1.5.- Растрескивание сварных соединений трубопровода
4 Сварные соединения
Основные сварные швы трубопровода являются стыковыми это шов №1 и №2.На них действует нагрузка от внутреннего давления.Вспомогательные элементы трубопровода свариваются с помощью нахлесточных швов №3.
Симметрия трубопровода приводит повторяемость кольцевых швов.Сварка выполняется с внешней стороны трубопровода так как диаметр составляет 80 мм.Все швы изделия являются короткими. Сварные соединения указаны в табл.1.2.
Таблица 1.2 – Сварные соединения изделия
MU IV 76195 P FPA 2020 AC
ГОСТ 14771-76-Н1-ИН-05
Из таблицы 1.2 видно что швы №1 и №2 являются однотипными но отличаются между собой только тем что при их сварке используется различное оборудование.
Шов №3 – нахлесточное соединение с катетом равным 0.5мм данный шов соединяет трубу с фланцем.
Общая длина сварных соединений составляет:
Длина 4-х швов №1 составляет
Длина 3-х швов №2 составляет
Длина 2-оз швов №3 составляет
Найдем общую длину всех швов:
Общая длина составляет 2.0096 м.
5 Базовая технология изготовления. Цель и задачи проекта
Базовая технология изготовления предусматривала: выполнение продольных №4 (рис. 1.6) и кольцевых швов трубопровода №2 с помощью механизированной сварки неплавящимся электродом в среде инертного газа Ar а швы для приварки элементов трубопровода с помощью ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертного газа Ar.
Рис 1.6. – Базовая технология изготовления изделия
Основными недостатками этого технологического процесса являются:
низкая производительность процесса за счет затрат времени на сборку и сварку продольных швов(№4)атакжемалойскоростисварки;
более вреден процесс с точки зрения охраны труда при применении механизированной сварки по сравнению с автоматической орбитальной сваркой.
большаясебестоимостьзасчетбольшихрасходовнасварочныематериалы.
Цель и задачи проекта.
Цель проекта:совершенствование технологии сборки и сварки трубопровода.
выбор способа сварки;
выбор сварочных материалов;
выбор сварочного оборудования;
расчет режимов сварки;
выбор и расчет оснастки;
расчет напряжений и деформаций при сборке и сварке;
экономический расчет;
разработка мероприятий по охране труда.
6 Выбор способов сварки
Для выбора способа сварки надо выяснить из каких способов выбирать и учесть факторы которые определяют способ сварки.К основным способам которые достаточно широко применяются в производстве сварных конструкций относятся: ручная дуговая сварка механизированную и автоматизированную сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом в инертных газах неплавящимся электродом в инертных газах автоматическую под флюсом электрошлаковая газовую плазменной дугой электронно-лучевая и лазерную.Среди основных факторов следует отметить: химический состав материала толщина транспортабельность сварного изделия положение при сварке доступность конфигурация соединения и длина швов программа выпуска изделия тип производства стоимость и т.д.
Сварка неплавящимся электродом- среди дуговых способов сварки нержавеющей стали наиболее распространенным является сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертных газов.Этот способ наиболее универсальный так как позволяет производить сварку в различных пространственных положениях быстро перенастраивать оборудование при изменении типа соединения и толщины свариваемого металла. Качество сварных соединений определяется в основном надежностью защиты зоны сварки и чистотой инертного газа.В зависимости от свариваемого узла различают три типа защиты зоны сварки инертным газом: 1) общая защита в камере с контролируемой атмосферой;2) защита только сварного соединения с использованием местных камер;3) струйную защиту зоны сварки осуществляемый непрерывным обдувом сварочной ванны и участков.Сварка может выполняться как с присадочным материалом (для толщин более 2-2.5мм) так и без присадочной материала (для толщин менее 2-2.5мм).
Сварка плавящимся электродом в инертных газах - этот способ применяется для сварки стыковых тавровых и нахлесточных соединений толщиной более 2.5-3мм в нижнем положении.Сварка выполняется в среде инертных газов плавящимся электродом диаметром до 5мм.
При сварке плавящимся электродом особенно при сварке нержавеющей стали можно получить оптимальные свойства сварных соединений путем выбора химического состава присадочной материала.Этот способ имеет ряд недостатков таких как разбрызгивание присадочной материала неустойчивое горение дуги и нестабильность процесса сварки требует использования специального оборудования и систем коррекции.
Этот вид сварки имеет хорошую производительность но я считаю что его нецелесообразно использовать для рассматриваемой конструкции так как толщина металла составляет 08 мм такие толщины без осложнений и ущерба качеству получить достаточно сложно.
Сварка под флюсом и электрошлаковая сварка.Эти два способа сварки достаточно производительные и с их применением можно получать сварные соединения с высокими показателями качества и надежности но эти способы целесообразно применять и применяют для сварки конструкций больших толщин не подходит для данного изделия.Можно использовать автоматическую сварку по флюс-пасте для снижения пористости швов но я считаю что надежная газовая защита тоже обеспечит необходимое качество швов при более простой технологии.Исходя из вышесказанного я отбрасываю эти два варианта как таковые.
Электронно-лучевая сварка- это эффективный способ основан на использовании кинетической энергии электронов движущихся с большой скоростью в вакууме.Этот процесс характеризуется высоким КПД достигающий до 90%.
Преимуществами данного способа сварки являются: широкий диапазон свариваемых толщин (от долей миллиметра до 100 мм и более возможность получения узких швов с глубоким проплавлением; регулирования в отношении глубины проплавления к ширине шва уменьшение скорости роста зерна в шве и около шовной зоне сварки; небольшие линейные размеры зоны термического влияния; малые размеры сварочной ванны; резкое снижение величины деформаций сварных конструкций высокая производительность; универсальность аппаратуры.
Так же этот способ имеет ряд недостатков: высокие капиталовложения;необходимость точной подгонки свариваемых элементов;ограничен размер конструкций из-за необходимости выполнения сварки в камерах;необходимость принятия мер для обеспечения направления электронного луча по стыку;генерирования рентгеновских лучей особенно интенсивных при ускоряющей напряжении более 30-36 кВ. Рассмотрев и взвесив все достоинства и недостатки этот способ я тоже исключаю как способ изготовления данной сварной конструкции.
Наряду с электронно-лучевой сваркой можно рассмотреть иплазменную сварку тоже имеет ряд преимуществ но ее использование затрудняет сложность и достаточно дорогостоящее оборудование.
Рассмотрев все вышеупомянутые способы сварки я выбрал следующие: для сварки кольцевых швов трубопровода я использую автоматическую сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа аргона.А для приварки штуцеров кольцевым швом к трубе я использую ручную сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа аргона.[3]
7 Выбор сварочных материалов
Выбор защитного газа.
Основной металл - нержавеющая сталь типа 12Х18Н10Т относится к металлам с высокой химической активностью.Поэтому необходимо обеспечить инертную атмосферу защиты используя как чистые газы так и их смеси.Для обеспечения хорошего качества сварки необходимо ограничивать количество вредных примесей таких как кислород водород азот.Для этого необходимо создать надежную защиту зоны сварки и прилегающих участков которые нагреваются выше температуры 400-500°С инертным газом.Используют такие газы как аргон гелий и их смеси.Аргон обладает низкой теплопроводностью поэтому хорошо защищает от перегрева и разрушения вольфрамовый электрод и сопло.Жидкий аргон перевозят по железной дороге в специальных вагонах-цистернах.Автомобильным транспортом жидкий аргон перевозят в транспортных цистернах для жидкого аргона а также автомобильными газификаций ними установками типа АГУ.Выбираем инертный газ Ar I-го сорта учитывая степень ответственности конструкции.(таблица 1.3).
Таблица 1.3 - Защитный газ [6]
Наименование ГОСТ или ТУ
О 'объемная доля основного продукта не менее%
Аргон газообразный и жидкий (ГОСТ 10157-79)
Сварки плавящимся и неплавящимся электродом
Состав аргона: объемная доля аргона % не менее 99.992 - высший сорт99.987 - сорт I;объемная доля кислорода % не более 0.0007- высший сорт;0.002 - сорт I; объемная доля азота % не более 0.005- высший сорт;0.01- сорт I.[4]
Выбор вольфрамового электрода.
В качестве электрода используют в основном стержни из чистого вольфрама.Вольфрамовые электроды должны соответствовать требованиям ГОСТ 23949-80[5].Они могут иметь активирующие примеси оксида лантана (ЭВЛ) иттрия (ЭВИ) оксида тория (ЭВТ).
Эти примеси облегчают поджог дуги увеличивают эрозионную устойчивость электрода.Вольфрамовые электроды обладают способностью к окислению и разрушению поэтому не допускается использовать газы в которых кислород.
Для сварки я выбираю вольфрамовый электрод ЭВЛ диаметром 1.5 мм по ГОСТ 23949-80 или аналогичный WL-10 согласно ISO6848 и EWLa-1 согласно ANSI AWS.Эти электроды одинаковые по химическому составу (1% La2O3) поэтому взаимозаменяемы.
8 Выбор типа сварных соединений размеров и подготовки кромок
Согласно ГОСТ 14771-76[6] находим типы соединений которые подходит для сварки кольцевых швов трубопровода и кольцевых швов штуцеров.
Для данного случая уместно выбирать односторонние непрерывные швы без разделки кромок.
Рассмотрим сначала сварку кольцевых швов трубопровода (швы №1 №2).Так как у нас автоматическая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа аргона останавливаем выбор на соединении С2 - односторонний без разделки кромок. (Рис.1.7)
Рис. 1.7. - Эскиз соединения С2 (ГОСТ 14771-76)
При S = S1 = 0.8 мм размеры должны быть такими:
b =0 (0.1)мм;принимаемb =0;
e=6мм;принимаемe=6мм;
g1 =0 (0.1)мм;принимаемg1 =0;
g =0 (±0.1)мм;принимаемg =0;
Согласно ГОСТ 14771-76 выбираем тип соединения для сварки элементов трубопровода а именно двух штуцеров (шов №3). Для приварки штуцеров используем нахлесточное соединение Н1 - одностороннее без разделки кромок.(Рис. 1.8).
Рис.1.8. - Эскиз соединения Н1 (ГОСТ 14771-76)
b = 0 + 0.1мм;принимаемb = 0мм;
9 Расчет параметров режимов сварки
При изготовлении конструкции из нержавеющей стали которая рассматривается в данном дипломном проекте а именно сварка кольцевых швов трубопровода я использую орбитальную сварку неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона.Это позволяет увеличить концентрацию нагрева за счет увеличения концентрации тепла дуги а это способствует снижению временных и остаточных напряжений особенно в изделиях из тонколистового металла из которого и производится рассматриваемое изделие.
Расчеты режима сварки являются результатами исследований проводимых на образцах различной толщины и сведены к единой таблице (таб.1.4)
Параметры режима аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности.
Таблица 1.4 - Параметры режима аргоновой сварки неплавящемся (We) электродом на постоянном токе прямой полярности [6]
Диаметр прово-локи мм
Скорость сварки мчас
Потре-бление газа лмин
Анализируя табличные данные можно сказать что при толщине стенки трубопровода 0.8 мм параметры режима сварки будут следующие:
диаметр проволоки: -
сварочный ток: 70 - 90 А
напряжение: 12 - 13 В
скорость сварки: 14 - 18 м ч.
расход газа: 3-5 л мин.
Рис.1.9. - Циклограмма процесса орбитальной сварки [8]
Основные параметры при орбитальной сварке сила сварочного тока Icв и скорость сварки Vсв.Так как на процесс сварки влияют силы гравитации то скорость и сила тока будут меняться в процессе сварки в зависимости от места нахождения горелки.
10 Рекомендации по режимам и технике сварки
Техника сварки нержавеющих сталей очень хорошо разработана и отражена в стандартах. Режимы сварки выбирают в зависимости от толщины металла типа сварного соединения и пространственного положения сварки.
Сварные соединения (для фиксации деталей одной относительно другой и для выдержки необходимого зазора) перед сваркой собирают в специальной оснастке и прихватывают при этом прихватки нужно переплавлять полностью.Перед началом сварки места под сварку обезжириваются на ширину 15-20 мм от торцов.
При сварке необходимо накладывать валики небольшого сечения (рис. 1.10) на малых погонных энергиях для предупреждения образования горячих трещин удерживать короткую дугу без поперечных колебаний что уменьшит угар легирующих элементов.
Во время сварки с помощью специального окошка в установке необходимо контролировать процесс образования сварных соединений и по необходимости корректировать его.
без корректировки параметров
с корректировкой параметров
Рис.1.10. – Изображение сварного шва с без корректировки параметров
11 Выбор сварочного оборудования и описание работы
Выбор сварочного оборудования с помощью которого выполняются прихватки деталей и выполнение шва №3.
Учитывая то что данное изделие изготовлено из нержавеющей стали 12Х18Н10Т а толщина стенки трубопровода составляет 0.8 мм уместно будет использовать ручную дуговую сварку неплавящимся электродом в среде инертных газов а именно Ar. Для этого я выбираю [7] малошумный производительный и экономичный сварочный аппарат MagicWave 1700 Job (рис. 1.11)
Рис.1.11. - Сварочный аппарат MagicWave 1700 Job
Данный источник питания сварочного тока является очень эффективным: чрезвычайно малошумный благодаря тихой и стабильной дуге (рис.1.12)- простой в использовании (рис. 1.13)- работает в однофазном режиме может питаться от любой розетки- легкие при транспортировке. Данная серия установок для аргонодуговой сварки имеет высокий коэффициент полезного действия низкую мощность холостого хода автоматическое отключение системы охлаждения автоматическое образования сферической поверхности электрода.
Рис.1.12. – Показания эффективности сварочного оборудования
Измерения показывают что при использовании Active Wave уровень шума составляет менее 80дбА даже при мощности в 220В. Сварщики знают лучше всех насколько важна эта разработка.Это достигается за счет интегрированного цифрового сигнального процессора который в любое время и в любом месте рассчитывает характеристику и обеспечивает максимальную стабильность дуги при минимальной эмиссии шума.
Рис.1.13. – Панель управления MagicWave 1700 Job
Дистанционное управление очень практично при сварке имеет незаменимые функции если речь идет о вмешательстве в сварочный процесс и изменение параметров непосредственно с рабочего места где бы ни находился сварочный аппарат.Здесь особо следует обратить внимание на сварочную горелку JobMaster TIG (рис.1.14). Где бы ни находился аппарат настройки всегда и везде возможно контролировать.Сварочная горелка JobMaster TIG оснащена цифровым индикатором параметров вызовом готовых программ (Job) и свободным выбором параметров то есть мы сами определяем какой именно параметр мы хотим изменить при сварке.
Рис.1.14 –Сварочная горелка JobMaster TIG
Таблица 1.5. - Технические характеристики MagicWave 1700 Job [8]
Напряжение сети 50-60 Гц
Диапазон сварочного тока
Напряжение холостого хода
ДиаметрWe - электрода
Габаритные размеры Д Ш В (с ручкой)
Таким образом данная установка является рентабельной в любом отношении.(табл.1.5)
Выбор оборудования для сварки кольцевых швов трубопровода.
Большое значение в развитии сварки в защитном газе имела разработка способов автоматической сварки неповоротных стыков труб.При сварке вольфрамовым электродом обеспечивается равномерное проплавление и формирование шва.Наиболее часто автоматическая сварка неповоротных стыков труб применяется при соединении труб диаметром от 8 до 220 мм.Современное оборудование для сварки неповоротных стыков труб (орбитальной сварки) позволяет программировать режим сварки.Поэтому именно орбитальную сварку я буду применять при сварке кольцевых швов трубопровода.
Понятие «орбитальная сварка» означает что сварка кольцевых швов происходит на закрепленной детали.При этом сварочная головка движется вокруг трубы по заданной круговой орбите.
При орбитальной сварке происходит:
влияние сил гравитации на сварочную ванну(рис1.15)при орбитальной сварке используются всесварочные позиции;
сварка кольцевых швов происходит на закрепленной детали;
высокаястепеньточностипроизводства.
Рис 1.15. - Влияние сил гравитации на сварочную ванну
Рис.1.16. - Сравнение между ручной и автоматической сваркой
Преимущества орбитальной сварки:
высокое качество сварного шва;
высокая надежность метода;
не нужен квалифицированный сварщик как при ручной сварке;
более экономичный производственный процесс с помощью автоматизированного сваривания;
экономия рабочего времени;
способность использования в местах недоступных при ручной сварке;
меньше заражения окружающей среды чужеродными частицами;
образует мало оксидов;
документация сварочных процессов;
подходит для использования на строительных площадках;
Поэтому для сварки кольцевых швов я выбираю установки орбитальной сварки компании Fronius: сварочную головку MW - 115 и MU IV 76195 P и систему орбитального управления FPA 2020.
Сварочная головка закрытого типа MW - 115
Сварочная головка закрытого типа MW - 115 предназначена для сварки кольцевых швов тонкостенных трубопроводов обечаек диаметром 25 - 115 мм.Это оборудование широко используется в микроэлектронике биохимии при изготовлении теплообменников авиации и космической промышленности и т.д. Головка закрытого типа позволяет предотвратить образование цветов побежалости специальные полумуфты Solid Flex (рис. 1.19) для надежного позиционирования позволяют жестко крепиться к сварным элементам и специальный керамический колпак позволяет дополнительного защитить зону сварки.Специальный газовый канал позволяет предотвратить эмиссию частиц также имеется быстрая продувка при оптимальной газовой защите.Установка MW - 115 (рис. 1.17) имеет высокую устойчивость к сварке благодаря надежному жидкому охлаждению головки и высокую точность базирования за счет встроенной системы модульных зажимов.
Рис.1.17. - Установка MW - 115
Рис.1.18. - Клавиши управления
Рис.1.19. - Полумуфты Solid Flex
При сварке кольцевых швов можем выбирать любую стартовую позицию в установке предусмотрен двигатель постоянного тока с датчиком импульса перемещения (работа без вибраций).Клавиши управления вмонтированы в рукоятку (рис. 1.18) - вне процесса сварки (вращение проверка газа и контура охлаждения)- при сварке (программа падение тока остановка)
Приведем технические характеристики (рис 1.20.): [8]
Рис.1.20. - Технические характеристики Установка MW - 115
Поэтому данная сварочная головка полностью подходит для сварки кольцевых швов трубопровода диаметром 80мм и которая с помощью своих комплектующих обеспечивает надежную установку и качественную сварку без особых вмешательств в технологический процесс.
Сварочная головка открытого типа MU IV 76195 P.
Рис.1.21. - Сварочная головка типа MU IV 76195 P
Сварочная головка типа MU IV 76195 P (рис. 1.21) предназначена для сварки кольцевых швов тонкостенных трубопроводов обечаек диаметром 76 - 195 мм.Эта головка оснащена центрирующей системой (зажимной) которая имеет плавную настройку.Основные преимущества этой головки — это то что она имеет наклон горелки от 0°до 40°(для приварки фланцев) также с помощью маховика можно осуществлять поперечные налаживания +- 2.5 мм. Простая адаптация к другой геометрии трубы механическое слежения по высоте высокая устойчивость к сварке благодаря надежной системе жидкого охлаждения.Преимущества головки MU IV 76195 P над MW - 115 это то что при сварке можно следить за процессом так как головка открытого типа и сварочная горелка от базового положения может отклоняться на 14 мм что позволяет сваривать недоступны швы.
Приведем технические характеристики [8]:
Рис. 1.22.-Схема сварочной головки MU IV 76195P
Данная головка является незаменимой при сварке кольцевых швов особенно когда необходимо заварить узел труба-колено.Поэтому для сварки трех кольцевых швов трубопровода я выбираю именно сварочную головку открытого типа MU IV 76195 P.
Система орбитального управления FPA 2020 AC AD
Системой управления FPA (рис. 1.23) (Fronius Process Automation) является источник питания для орбитальной сварки со встроенным микропроцессорным управлением.Используется с орбитальными сварочными головками для соединений труба-труба труба-фланец труба-трубная доска труба-колено и т.д.При стандартном комплектовании в систему встроен однофазный инвертор на 200А поддерживается работа в режиме питания от генератора встроено жидкое охлаждение.Легкая компактная и мобильная система позволяет монтировать источник на тележку для перемещения.Управление осуществляется с помощью сенсорного экрана и графического отображения процесса что позволяет с легкостью следить за процессом.Также в системе присутствует синергетическое управления (материал внутренний диаметр трубы толщина стенки) И автоматическая диагностика системы ошибок (код).
Рис.1.23.- Система орбитального управления FPA 2020 AC AD
Во время сварочного цикла отражается: сварочный ток (А) напряжение на дуге (В) положение горелки (градусы) скорость сварки (сммин.).Встроенная память позволяет запомнить около 200 программ также присутствуют 3 специальные программы для прихваток и 10 секторов для свободного программирования.
Дистанционный регулятор FPA 2020 RC (рис.1.24) имеет следующие функции:
плавное начало окончание быстрое завершение сварки;
аварийное отключение;
ручное позиционирование по осям;
настройки параметров при сварке;
клавиши вкл. выкл.защитного и формирующего газа;
Приведем технические характеристики системы управления FPA 2020 [8]:
Рис.1.24.-технические характеристики системы управления FPA 2020
Почти все эти данные на каждом этапе сварке документируются с помощью встроенного принтера что значительно облегчает документацию процессов сварки.И с помощью USB носителя с легкостью сможем загрузить сохранить или зарезервировать данные.
12 Выбор оснастки и описание работы
Технологическая оснастка - это совокупность устройств механизмов приспособлений и специальных инструментов предназначенных для реализации технологического процесса сборки и сварки изделия.Сама технологическая оснастка не выполняет никаких операций а только способствует их выполнению.Выбор оснастки осуществляется на основе анализа затрат на организацию технологического процесса изготовления сварной конструкции в установленные сроки при заданном качестве.
Выбор стандартной оснастки осуществляется в следующей последовательности:
Анализконструкциисварногоизделия:
характеристика материала конструкции;
технологические схемы базирования заготовок;
Анализ технологического процесса при котором выясняются схемы базирования закрепления фиксации.
Группировка технологических операций с целью определения наиболее благоприятного типа сборочно-сварочного типа.
Определения исходных требований к СЗО.
Характеристика сварочного оборудования.
Характеристика вспомогательных устройств для установки изделия в удобное для сварки положение.
Способы и режимы сварки.
Объемы производства.
Рассмотрев все эти пункты можем прийти к выводу о выборе сборочно-сварочной оснастки.Выбираем плиту УСП (Welding Table) фирмы Build Pro.
При сборке сварочных изделий возникают задачи соединений двух или более заготовок такая задача решается с помощью приспособления устройств.Поэтому покажем схематически и графически схемы (рис. 1.25) базирования узлов трубопровода.
Схематическое схема:
Рис1.25.-Схема узла 1
Основной базой для цилиндрической поверхности есть вся поверхность лишает заготовку 4 - х.ступеней свободы и представляет собой двойную направляющую.Но так как узел (рис.1.26) имеет три кольцевые шва к ним необходимо приложить еще 3 упора и 3 силы чтобы предотвратить смещение стыков при сварке.Также для точности установки я использую накидное кольцо с 4 - мя отверстиями для прихваток которое налегает на базирующую плиту.
Рис 1.26. – Схема узла 2
Основной базой для цилиндрической поверхности есть вся поверхность лишает заготовку 4 - х.ступеней свободы и представляет собой двойную направляющую.Но так как узел (рис.1.27) имеет два кольцевых шва к ним необходимо приложить еще 2 упора и 2 силы чтобы предотвратить смещение стыков при сварке.Также для точности установки я использую накидное кольцо с 4 - мя отверстиями для прихваток которое налегает на базирующую плиту.
Рис 1.27. – Схема узла 3
Как и при базировании узлов №I и №II основной базой для цилиндрической поверхности есть вся поверхность лишает заготовку 4 - х.ступеней свободы и представляет собой двойную направляющую.Опоры 56 фиксируются с помощью специальных фиксаторов (в дальнейшем я рассмотрю их подробнее).Для предотвращения возникновения деформаций при сварке штуцеров внутрь узла устанавливается разжимные кольца и распределяют усилия равномерно по всему диаметру.
Для базирования узла № IV мы используем ту же схему что и при базировании узла № II (см. выше).Базирующая плита на которую устанавливается узел разрабатывалась мной в таких условиях чтобы фиксация узлов была точной и накидные кольца жестко крепились к плите с помощью специального разреза вдоль нее.
В процессе изготовления трубопровода используется сборочно-сварочное оснащение что позволяет упростить процесс сборки и сварки повысить производительность и качество изготовления изделия.Это осуществляется с помощью универсальной сварочной плиты (УСП) позволяет уменьшить трудоемкость в 2 раза увеличить в 1.5 раза производство уменьшить затраты на проектирование оснастки по сравнению с индивидуальной оснасткой на 60 70%.
Для сборки и прихватки узлов трубопровода выбрано универсальную плиту фирмы BuildPro современной разработки с пакетом всех необходимых комплектующих. Она представляет собой плиту (рис. 1.28) с цилиндрическими отверстиями диаметром 16 мм которые предназначены для крепления комплектующих.
28. - Стол универсальный BuildPro
На рис 1.28 показано:
Цилиндрическое отверстие диаметром 16мм;
Основатолщиной40ммдляфиксированиямонтажныхплит;
Рассмотрим комплектующие с помощью которых осуществляется базирование узлов трубопровода:
Шаровидный фиксатор (balllockbolts) (рис1.29)
Предназначендляфиксированиякомплектующихфиксацияосуществляетсяснизу с помощью 5 шариков которые разжимаются под действием усилий которое создает ключ.
Зажим (insertclamp)- предназначен длябыстрогоиточногофиксированиянеобходимыхдеталейузловит.д.
Монтируетсяв цилиндрическийотверстия плиты.Усилия сжатия осуществляется кручением ручки вокруг оси.
«V» подобный цилиндр («V» block) -являетсяидеальным для позиционирования цилиндрических деталей имеет угол раскрытия 120 градусов. С помощьюцилиндровможемперемещатьузелвверх-внизатакжевозвращатьблокна360°чтопозволяетбазироватьсложныеузлы.
Рис 1.30. – Опора угловая
Опора угловая (рис.1.30)-предназначена для базирования фиксирования узлов и деталей.С помощью сложного геометрического построения позволяет базироваться во всех координатных плоскостях доказывает универсальность оснастки.Фиксируется с помощью шарообразных фиксаторов.
Базирующая плита (рис.1.31.) - была разработана для точной сборки цилиндрических узлов и деталей плита является неподвижной так как фиксируется жестко вдоль плиты имеется прорезь длязажимныхколецкоторыекрепятсянасварнойшов.
Зажимное кольцо (hoopclamp)–припомощиэтихколецстыкитрубопроводафиксируютсяпри сварке зазор остается неизменным по всему диаметру трубопровода.
Так как на подготовку под сварку тратится больше времени а это примерно 70% а на сварку 30% всего технологического процесса то важно правильно подобрать все необходимые комплектующие которые будут давать возможность с наименьшими затратами времени базировать узел на универсально сварочной плите.Что мы и сделали в данном разделе дипломного проекта.
13 Технические условия на изготовление трубопровода
Согласно стандартам отклонения кромок при изготовлении трубопровода не должно превышать:
На продольных швах 10% от толщины стенки;
На кольцевых швах 20% от толщины стенки;
Кромки зачищаются на ширину не менее 15-20 мм.Подготовленные кромки подлежат визуальному осмотру для выявления возможных дефектов.Не допускаются расслоения прожоги трещины.
Все сварные швы подлежат клеймению.Это позволяет установить сварщика выполнявшего эти швы.
Сварочные работы начинаются только после установления отделом технического контроля правильной сборки и зачистки всех поверхностей.
Не допускается монтаж данной конструкции на открытых площадках при минусовой температуре окружающей среды.
Источники питания должны соответствовать ОСТ 5.153-77 ТУ1.94.0603-84 ТУ34-28-10857-84 ТУ26-05-105-88.
Все средства измерения установки на сварочном оборудовании должны быть исправны и проверены.
Непосредственно перед сваркой кромки деталей и примыкающие поверхности должны быть зачищены от краски масла ржавчины.
14 Техника сборки и сварки трубопровода
Перед началом сварки выполняются прихватки ручной духовой сваркой по длине шва в узле №I - 12 прихваток причем прихватки выполняются таким образом чтобы предотвратить смещение кромок.Узлы №II №III №VI имеют по 4 прихватки вдоль шва.Прихватки выполняется в отмеченных на зажимном кольце местах это специальные отверстия которые позволяют прихватить узел в установленных местах.Эту операцию осуществляет квалифицированный сварщик имеющий разрешение для осуществления данных операций.
После прихваток и визуального контроля узлы с помощью электро-тележки отправляются на участок сварки.При изготовлении трубопровода используется однопроходная орбитальная сварка в среде инертного газа Ar неплавящимся электродом.
Рассмотрим сварку узла №I
Данный узел представляет собой соединение фланца трубы компенсатора и колена.Он имеет три кольцевых шва способ сварки РАД.Устанавливаем уже предварительно прихваченный узел в головку MW-115 на место сварки шва №1 (соединение фланец-труба).Фиксируем головку и выставляем положение сварочной головки относительно стыка перед началом сварки внутрь трубопровода вводится цилиндр (рис. 1.32) который будет оттеснять кислород из зоны сварки и продувать внутреннюю часть шва Ar что позволит предотвратить цветов побежалости.Со стороны фланца устанавливается глухая заглушка а на трубе два полукольца диаметром 80 мм.Это позволит надежно защитить зону сварки и обеспечит качественное формирование шва.После этого с помощью системы орбитальной сварки включается предварительно заданная программа с заданным циклом сварки.
Следующим сваривается шов №1 (соединение труба-компенсатор) все подготовительные и сварочные операции аналогичны предыдущей головка на трубопроводе крепится двумя полукольцами диаметром 80 мм а на компенсаторе заглушкой диаметром 90мм.Сварка шва №2 (соединение компенсатор-колено) осуществляется с помощью головки открытого типа MU IV 76195 P. Головка крепится в районе трубы а положение сварочной головки выставляется относительно необходимого сварного шва.Перед началом сварки внешняя и внутренняя часть продувается Ar до полного вытеснения кислорода из зоны сварки.Только после этого мы приступаем к самому процессу сварки.После чего отправляем узел на рентген контроль для оценки качества сварных швов причем на каждом этапе осуществляется визуальный осмотр швов на отсутствие внешних дефектов.
Рассмотрим сварки узла №II
Данный узел представляет собой соединение фланца компенсатора и колена.Он имеет два кольцевые шва все швы свариваются головкой MW-115.Рассмотрим шов №1 (соединение фланец-компенсатор) подготовительные операции и операции сварки аналогичны предыдущим но головка на месте фланца крепится двумя полукольцами диаметром 80 мм а на компенсаторе заглушкой диаметром 90мм.При сварке шва №1 (соединение компенсатор-колено) головка крепится на компенсаторе заглушкой диаметром 90мм а на месте колена двумя полукольцами диаметром 80 мм.Как и в предыдущем варианте узел отправляется на рентген контроль и на каждом этапе осуществляем визуальный контроль.
Рассмотрим сварки узла №III
Данный узел представляет собой соединение трубы и двух штуцеров.Оно имеет два кольцевых нахлесточных шва сварка которых осуществляется вручную.После расстановки прихваток в необходимых точках квалифицированный сварщик имеющий разрешение на выполнение данных операций осуществляет сварку швов после чего узел отправляется на рентген контроль.
Рассмотрим сварку узла №IV (сварной трубопровод)
Данный узел является соединением всех узлов воедино.После его прихватки узел устанавливается на специальные ножки (рис. 1.33).Сварные швы свариваются головкой открытого типа MU IV 76195 P. Она устанавливается на узел №III таким образом чтобы штуцеры находились в нижнем положении это позволит беспрепятственно осуществлять процесс сварки.Рассмотрим сварку шва №2 (соединение узла №1-узла №III). Процесс начинается с выставления сварочной головки относительно стыка перед началом необходимо внешнюю и внутреннюю часть продуть Ar до полного вытеснения кислорода.
Это осуществляется с помощью цилиндров которые вводятся с обеих сторон трубопровода.Только после этого можем приступать к процессу сварки.Сварка шва №2 (соединение узел №III - узел №II) выполняется аналогично предыдущему.Таким образом мы получаем готовый сварной трубопровод который отправляется на рентген контроль и дальнейшие испытания.
15 Рекомендации по контролю сварных соединений и испытания изделия на герметичность
Эксплуатационная надежность и экономичность сварных конструкций в значительной степени определяются качеством сварных соединений.Дефекты сварных соединений часто приводят к нарушению эксплуатационных характеристик изделия и в некоторых случаях могут вызвать аварию в процессе работы или монтажа.Поскольку контроль качества изделий выявление и устранение дефектов - трудоемкие и дорогостоящие процессы снижение вероятности образования дефектов даже за счет увеличения затрат на технологические операции экономически оправдано.
Дефекты сварных соединений нержавеющей стали при сварке плавлением в среде инертных газов различаются по месту расположения (внешним и внутренние) и причинам возникновения.В зависимости от последних они могут быть разделены на две группы.К первой группе относятся дефекты связанные с металлургическими термическими и гидродинамическими явлениями происходящими в процессе образования формирования и кристаллизации сварочной ванны охлаждения сварного соединения.Горячие трещины в металле шва и около шовной зоне отклонения прочностных и пластических свойств металла шва и сварного соединения изменения свойств металла около шовной зоны.
Вторая группа - дефекты формирования швов: не провары подрезы прожоги наплывы кратеры вольфрамовые включения цвета побежалости отклонения размеровшвов и т.д.Возникновение подобных дефектов обусловлено не правильнымвыбором параметров технологического процессасварки нарушением режимов сварки неисправностью оборудования недостаточной защитой зоны сварки иучастков шва плохой подготовкой и сборкой под сварку стыка неточным расположением конца электрода относительносвариваемых кромок и других причин связанных с технологией производства.
К дефектам также относятся отклонения от предусмотренных проектом размеров и формы отдельных элементов или всего изделия вызванные его деформацией в процессе сварки.
Дефекты второй группы.Неполное проплавление основного металла (не провар) в стыковых соединениях может возникнуть в корне шва при односторонней сварке.Не провар сварного соединения – это надрез имеющий вид трещины с радиусом кривизны в вершине 0001-01мм.Ее глубина при радиографии как правило из-за малой ширины не обнаруживается.Поэтому ошибка в определении общей глубины не провара может составлять до 10%.
Причинами возникновения не проваровпри сварке нержавеющей стали являются: неправильно выбранный режим сварки плохая защитаинертным газом обратной стороны валика и некачественная подготовка кромок неточное направление дуги по оси соединения.
Для предотвращения этого дефекта необходимо зачистка до металлического блеска и обезжиривания предыдущего шва перед наложением следующего.
Причинами плохой защиты при сварке могут быть малая подача или применения загрязненного инертного газа малый диаметр сопла горелки и недостаточная длина защитной насадки.
Подрезы и ослабление шва возникают в результате неудачного выбора режима сварки или его нарушений в процессе сварки.Подрез вызывает резкую концентрацию напряжений и существенно снижает прочность сварного соединения для конструкций работающих при циклических нагрузках.
Включение вольфрама в металле шванаблюдаются в случае разрушения вольфрамового электрода при сварке электродом плавится.Разрушение происходит ускоренно при загрязнении защитногоинертного газа кислородом.В связи с высокойтемпературой плавления вольфрама его доли остаются в металле шва в нерасплавленном состоянии служат концентраторами напряжений снижают прочностьи могут быть причиной нарушениягерметичности соединений.
В процессе изготовления трубопровода я выбрал следующие методы контроля: визуальный контроль технологические пробы рентгенографический испытания на герметичность под давлением.
) Визуальный контроль - выполняется на всех стадиях сборки и сварки изделия.Объем контроля 100% для всех швов и соединений.Визуальный контроль осуществляется непосредственно на месте сборки и сварки или на специально оборудованном в цехе столе.Для контроля используется набор в состав которого входят:
Линийка металлическая Л-300.
Штангенциркуль ШЦ-1-125-01 с глубиномером.
Набор щупов для контроля зазоров №4 (01-1мм)
) Технологическая проба выполняется на образцах из того же материала что и изделие перед началом сварки и при настройке головки орбитальной сварки на заданный режим.
) Для выявления внутренних дефектов сварных соединений использую моноблочный рентгеновский аппарат РАП 120-1 (рис.1.34).Контроль проводится в лаборатории объем контроля контролируемых швов 100%.Технические характеристики аппарат РАП 120-1 указаны в табл.1.6.[8]
Рис.1.34. - РАП 120-1
Таблица 1.6 - Техническая характеристика РАП 120-1 [9]
Максимальное анодное напряжениеток кВмА
Максимальная толщина просвечивания Feмм
Диапазон регулирования напряжениятока кВмА
Мощность дозы на расстоянии 05м от фокуса излучателя Рмин
Размер фокусного пятна излучателя мм
Масса излучателяпульта кг
Испытания на герметичность - происходит под давлением P = 1000 кПа.
16 Разработка схемы контроля качества
Схема обеспечения качества (рис.1.35) базируется на пооперационном контроле процесса изготовления продукции и представляет собой четкий алгоритм действий при выявлении несоответствий в ходе технологического процесса.
Схема качества запрещает переход от одной операции к другой если в процессе предыдущей операции возникло недопустимое соответствие.Это позволяет снизить процент брака на выходе готовой продукции а это значит что себестоимость продукции тоже снизится.
Благодаря схеме контроля качества возможно обеспечить стабильность качества продукции на всем протяжении изготовления продукции.
визуальный контроль
Рис.1.35.- схемы контроля качества
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1 Расчет элементов оснастки
Расчет закрепления упоров (Рис 2.1)
Силовые упоры воспринимают силы от веса изделий и от распорных или стягивающих сил возникающих от сварки то есть:
= 2.675 + 100 = 102.675 Н (2)
При закреплении упоров с помощью фиксаторов изгибающий момент:
=102.6750.15 = 15.4 Н м (3)
Фиксаторы работают на растяжение и на срез соответственно от сил N и Рф:
Рис.2.2. –Схема восприятия сил на упоры
Нормальные напряжения от силы растяжения N:
Касательные напряжения от действия поперечной силы Q = Pф
Эквивалентные напряжения:
Условие прочности выполняется.
2 Расчет напряжений и деформаций
Сначала дадим определение понятиям напряжения и деформация. Интенсивность внутренних сил которые возникают при нагрузке тела внешними силами называют напряжением.Интенсивность — это величина силы действующей на единицу площади поверхности на которой эти силы расположены.Рассматривают нормальные и касательные напряжения.Нормальные напряжения имеют места если внутренняя сила действует перпендикулярно сечения а касательные если она действует в плоскости сечения.
Деформация же связана с изменением взаимного положения отдельных точек тела которая приводит к изменению формы и размеров тела без изменения его массы.Рассматривают перемещения и два вида деформаций: линейная деформация и угловая или смещение.Перемещение - это изменение положения координат точки тела при его деформации.Поэтому рассмотрим выше сказанные явления:
Перемещение при сварке кольцевых швов цилиндрических оболочек.
После сварки кольцевого шва распределение круговых остаточных напряжений в сечении цилиндрической оболочки вдоль образующей линии является типичным для распределения продольных напряжений в поперечном сечении стыкового соединения.Зона остаточных пластических деформаций сокращение шириной2bpимеет форму кольца.Обычно круговые реактивные напряжения сжатия вне зоны пластических деформаций сокращение небольшие особенно когда внешний диаметр оболочкиD> 10bpи общая ее длинаL >> 2bp.Поэтому для приближенного расчета предполагают что круговые напряжения в пределах зоны 2bp распределении равномерно и равны пределу текучести материала оболочки.Определяя остаточные радиальные прогибы действие остаточных круговых напряжений в пределах2bpна цилиндрическую оболочку считают эквивалентной воздействия на оболочку равномерно распределенного по ширине2bpи по поверхности кольца внешней нагрузкир.Под действием на кольцо шириной2bpвнешнего сжатияг.в сечении кольца по диаметру образуются для равновесия круговые сжимающие напряжения которые по закону Лапласа определяется по формуле:
Тогда расчетная схема для определения радиального прогибаWоболочки вблизи кольцевого шва согласно теории изгиба тонкостенных оболочек будет выглядеть так как показано на (рис.2.3).
Рис.2.3. - Расчетная схема для определения радиального прогиба
Поскольку предыдущие растягивающие напряжения создаются в пределах ожидаемой зоны пластических деформаций то необходимо определить ее ширину в зависимости от режимов сварки и теплофизических и механических характеристик материала.Пренебрегая потерями тепла на поверхностную теплоотдачу с достаточной для инженерных расчетов точностью ширину зоны пластических деформаций 2bp можно определить по формуле:
где- на полуширина зоны пластических деформации;
-коэффициент термического удлинения;
- объемная теплоемкость;
-удельная энергия нагрева при сварке;
-предел текучести материала;
h- ширина листа (заготовки)
Подставив все данные в формулу значение
Формулы для определения прогибов в точках c и d с координатами соответственно будут иметь вид:
Рассчитав по данным формулам Wc и Wd можно сказать что перемещение не значительны и составляют для точки С 0.00015 м а для точки D 0.000045.
Оценка прочности участков трубопровода.
Как правило трубопроводы рассчитывают в основном на статическую нагрузку.В особых случаях учитывают пульсацию давления транспортируемой среды.Учитывая разного рода усилия действующие в процессе эксплуатации можем оценить прочность участков трубопровода.
Круговые сжимающие напряженияпо закону Лапласа определяют по формуле:
Где R и- соответственно радиус и толщина стенки трубы.
R = 40 мм = 0.04м;= 0.8мм = 0.0008 м;p =2500 кПа = 25 кгс см2;
В кольцевых стыках образуются напряжения обусловленные по формуле:
При снижении температуры в кольцевых стыках образуются напряжения:
Суммарные напряжения в кольцевых швах определяются следующим образом:
Итак рассчитав окружные нормальные напряжения и напряжения возникающие при снижении наружной температуры можем сделать вывод что прочность кольцевого шва и трубопровода обеспечена.
Конструктивно участок изготовления сварного трубопровода расположен в цехе (рис2.4) в котором расположены основные рабочие места для технологических операций по изготовлению трубопровода.Рабочие места по сборке и сварке разделены защитной перегородкой. Вдоль стены расположены инструментальные шкафы слесарей сварочное оборудования комплектующие к оснастке и оборудованию.В цехе для перемещения узлов установлена электрическая тележка.Определены места для сборки заготовок цех оборудован проездом и цеховыми воротами для перемещения изделия на склад готовой продукции.Также в цехе находится рентген лаборатория для быстрого анализа сварных швов.
Рис.2.4. –Планировка участка
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Рассматривается возможность изготовления сварного изделия с использованием альтернативных способов и средств сварки которыми располагает предприятие и когда необходимо выбрать лучший процесс. В подобной ситуации выбор лучшего решения должен осуществляться на основе текущих затрат. При их определении во внимание следует принимать лишь затраты которые будут различаться в сравниваемых вариантах и которые могут повлиять на выбор лучшего варианта. Поскольку сравнение вариантов следует вести из предложения что предприятие располагает соответствующими способами и средствами во внимание не следует принимать затраты на приобретение оборудования и амортизационные отчисления. Критерием выбора лучшего способа сварки будут служить затраты на сварку изделия. Причем во внимание принимаются те затраты которые будут различаться по сравниваемым вариантам. Результаты расчетов проведем в виде следующих таблиц 3.1- 3.7.
Таблица 3.1 – Затраты на сварочные материалы
Исходные данные и расчетная формула
Сравниваемые процессы
-масса наплавленного материала кгизд.
-коэффициент учитывающий отношение веса инструмента к весу наплавленного материала
- цена сварочных материалов (рубкг)
Итак затраты на сварочные материалы по варианту 2 ниже.
Таблица 3.2 – Затраты на защитный газ
норма расхода газа лмин; кгмин
основное время на сварку минм
протяженность сварного шва м
цена за единицу газа руб.л.
Таблица 3.3 – Затраты на заработанную плату рабочих
среднемесячная з.п. рабочих
месячный фонд времени работы рабочих часмесяц Fмр = 170 чмес.
Штучно каль. время минизд
Таблица 3.4 – Отчисления на социальные цели
% отчисл. на соц-е цели от осн. и доп. зар. платы.(30%)
Затраты на заработную плату раб.
Таблица 3.5 – Затраты на электроэнергию
- основное время сварки минм;
- длина сварного шва мизд
- коэффициент полезного действия источника питания
- стоимость 1 квт-ч электроэнергии руб.
Таблица 3.6 – Затраты на ремонт оборудования
-цена оборудования соответствующего вида
- коэффициент учитывающий затраты на ремонт
-штучно- калькуляционное время минм
Продолжение таблицы 3.6
-годовой фонд времени работы оборудования часгод
- коэффициент загрузки оборудования
Таблица 3.7 - Результаты расчетов
Сварочные материалы руб.изд.
Основная зарплата руб.изд.
Социальные цели руб.изд.
Электроэнергия руб.изд.
Выполнив расчеты можно сделать вывод что спроектирована технология изготовления сварного трубопровода эффективна как с технологической точки зрения так и с экономической. Годовая экономия составляет примерно 13055руб с одного изделия это немного но объясняется тем что изготовление трубопровода относится к единичному производству и зависит от спроса на самолеты. В общем анализируя технико-экономические показатели производство является прибыльным и эффективным. Годовой объем производимой продукции может быть принят равным 150 единицам в год.
Годовой экономический эффект от применения лучшего варианта составляет:
Э = 150· 130554= 19583066 руб.год (18)
БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ ТРУБОПРОВОДА САМОЛЕТА АН-148
1 Оценка опасных и вредных производственных факторов
Сварка трубопровода осуществляется с использованием аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом. На проектируемом участке встречаются следующие опасные и вредные производственные факторы по ССБТ ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы» и ССБТ ГОСТ 12.3.003-86 «Работы электросварочные. [10]
Общие требования безопасности»:
-движущиеся сварочные установки приспособления перемещающиеся заготовки и узлы;
-повышенная температура поверхности оборудования и материалов;
-повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
-повышенное направление электрической цепи замыкание которой может пройти через человека;
-повышенная напряженность магнитного поля вблизи источника питания сварочной дуги;
-химически опасные и вредные факторы связанные с выделением вредных и опасных веществ при сварке;
-повышенная пожароопасность;
-недостаток естественного света;
-острые кромки заусенцы шероховатость на поверхность заготовки;
-повышенный уровень ультрафиолетового излучения;
-повышенный уровень теплового излучения.
2 Безопасность производственного процесса
При сварке и резке металлов основными видами производственного травматизма являются поражение электрическим током поражение открытых частей тела излучением дуги ожоги брызгами и каплями расплавленного металла отравление газами образующимися при горении дуги падение с высоты. Перед началом сварочным работ сварщики кроме технологических инструкций должны быть ознакомлены с мерами обеспечивающими безопасное ведение работ. Технологический процесс сборки и сварки разработан в соответствии с требованиями ССБТ ГОСТ 12.3.003-86 «Работы электросварочные. Общие требования безопасности». [10]
Принятое в проекте сварочное оборудование отвечает требованиям ССБТ ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.2.007.8-75 «Оборудование электросварочное и для плазменной обработки. Требования безопасности».
Размещение оборудования производится в соответствии с нормами проектирования сборочно-сварочных цехов и с соблюдением условий обеспечивающих безопасную доставку деталей ко всем рабочим местам. Для этой цели по нормам технологического проектирования предусмотрены проезды проходы:
-проход для рабочих – 1 м;
-расстояние между рабочим местом и складом – 15 м;
-ширина проезда – 3 м;
-расстояние между оборудованием – 15 м.
Оборудование размещается в порядке выполнения технологического процесса.
Производственное здание в котором расположен участок заготовительных операций имеет железобетонное перекрытие и бетонный пол. Стены необходимо окрасить огнеупорной краской серого цвета.
Фактическая площадь производственного помещения на одного рабочего более 13м2 что соответствует требованиям СН 245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» (минимальная площадь 45 м2). Вспомогательные помещения данного производства выполнены по СП 44.13330.2011 «Административные и бытовые здания» – это бытовые помещения (гардеробные душевые умывальные уборные помещения общественного питания здравпункты помещения управления).
Для индивидуальной защиты сварщики используют спецодежду из брезентовой ткани пропитанной огнеупорным составом согласно ССБТ ГОСТ 12.4.005-81 «Ткани и материалы для спецодежды сварщиков» закрытую кожаную обувь на диэлектрической подошве брезентовые рукавицы щитки или маски с затемненными стеклами ослабляющими яркость дуги. Внутренняя сторона щитков или масок должна иметь матовую гладкую поверхность черного цвета. Щитки и маски сварщиков должны быть укомплектованы светофильтрами марки С-2 по ГОСТ 12.4.080-79 «Светофильтры стеклянные для защиты глаз от вредных излучений на производстве». Вспомогательные рабочие должны использовать светофильтры В-2.
При изготовлении трубопровода используют ручные пневматические шлифовальные машины. Работать можно только исправными машинами отвечающими требованиями ССБТ ГОСТ 12.2.010-75 «Машины ручные пневматические. Общие требования безопасности» и применять их только для тех видов работ и на тех режимах которые указаны в паспорте.
Применяемые на шлиф машинах абразивные круги отвечают требованиям ССБТ ГОСТ 12.3.028-82 «Инструмент абразивный. Правила и нормы безопасной работы».
Запрещается применять для зачистки круги толщиной 3 мм предназначенные для резки. Необходимо применять зачистные круги толщиной 6 мм и более.
Для защиты глаз при работе с ручными машинами необходимо применять защитные очки закрытого типа NO33-2.
3 Электробезопасность
В производственных помещениях применяется напряжение питающей сети равное 380В с заземленной нейтралью. Производственные помещения относятся ко второму классу опасности поражения электрическим током т.е. являются помещениями с повышенной опасностью.
Перед началом работы проверяют все токопроводящие контакты. У сварочных установок необходимо периодически проверять сопротивление изоляции проводов обращая особое внимание на отсутствие напряжения на корпусе.
При электросварочных работах необходимо постоянно следить за состоянием сварочных установок и токоведущих приводов. Сварочные провода должны иметь хорошую изоляцию (не менее 5 МОм) их нужно предохранять от механических повреждений: неподвижные провода заключают в металлические трубы; подвижные – в резиновые рукава обшитые брезентом.
Для сухих помещений считается безопасным напряжение до 36В для сырых – 12В. Так как напряжение сварочного источника больше 36В то необходимо строго соблюдать меры против поражения электрическим током.
Для предотвращения поражения током при пробое фазы на корпус источника тока или сварочного аппарата корпусы этих аппаратов занулены в соответствии с ССБТ ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность». Защитное заземление. Зануление». Также занулено сборочное оборудование.
Для предотвращения поражения электрическим током применяют автоматические устройства АСН-ЭО снижающие напряжение холостого хода сварочных аппаратов. Автоматы могут снизить напряжение холостого хода до 12 В при обрыве дуги с выдержкой времени не более 05 с.
4 Безопасность труда при эксплуатации грузоподъемных средств
На заготовительном участке участке сборки и сварки для перемещения заготовок применяют самоходную тележку а также кран балку грузоподъемностью 05т для транспортировки сырья пр. предметов. Эксплуатация производится в соответствии с требованиями ПБ 10-382-00 «Правил устройства и эксплуатации грузоподъемных кранов». Краны снабжен приборами безопасности: ограничителями подъема и концевыми выключателями. Для строповки заготовок применяют облегченные стропы со специальными захватами. Строповку грузов могут выполнять только лица обученные работе стропальщика и имеющие удостоверение. Строповка груза проводится в местах указанных в проекте производства работ. На стропах должны быть бирки указывающие их грузоподъемность и срок испытания. Запрещается применять стропы с разрывами прядей изломами большой коррозией.
5 Производственная санитария
Микроклимат производственных помещений.
Для создания благоприятных условий труда при средней тяжести работ «2б» в соответствии с СанПиНом 2.24.548-96 предусмотрены следующие оптимальные метеорологические условия сведённые в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 - Микроклимат
Температура воздуха оС
Температура поверхностей оС
Относительная влажность воздуха %
Скорость движения воздуха для диапазона температур воздуха мс
Диапазон ниже оптимальных величин
Диапазон выше оптимальных величин
Ниже оптимальных величин
Выше оптимальных величин не более
Для предупреждения переохлаждения организма в холодный период года в производственных помещениях применяется воздушное отопление а в бытовых – паровое.
Производственное освещение.
Правильная организация освещения рабочих мест в производственных помещениях имеет большое значение для безопасного высокопроизводительного труда. Освещение производственных и вспомогательных помещений удовлетворяет требованиям СНиП 23-05-95 “Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение”. Во всех производственных помещениях предусмотрено естественное освещение которое осуществляется через световые проемы в кровле. В вечернее время и при недостаточности естественного освещения в дневное время применяют искусственное освещение. Искусственное освещение общее равномерное. Предусмотрено эвакуационное освещение которое составляет 10% от общего. Для данных условий зрительной работы нормированное значение освещенности составляет Ен = 200 лк норма естественного освещения КЕО = 15%.
Защита от шума и вибрации.
Источники вибрации на участке – кран балка сварочные установки заготовительное оборудование вентиляторы. Присоединение воздуховодов к вентиляторам следует выполнять с помощью виброизолирующих брезентовых вставок согласно ГОСТ 26568-85 — «Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация». Ручной инструмент согласно ССБТ ГОСТ 12.2.010-75 имеет виброизоляционные ручки. Допустимые параметры вибрации не превышают значений по ГОСТ 12.1.012-2004 «Вибрационная безопасность. Общие требования». Источники шума – вентиляционное оборудование сварочные установки заготовительное оборудование кран балка. Уровень звука и звукового давления источников питания и сварочного оборудования устанавливаемых на участке соответствует требованиям ССБТ ГОСТ 12.1.035-81 «Оборудование для дуговой и контактной сварки. Допустимые уровни шума и методы измерения». На источники питания устанавливаются звукоизоляционные корпуса. Вентиляторы и электродвигатели обще обменной вентиляции установлены в звукоизоляционных помещениях своевременно проводится ремонт и смазка трущихся частей. Благодаря данным мероприятиям уровень звука на участке не превышает 85 дБ согласно ССБТ ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования».
Основными профессиональными заболеваниями сварщиков являются пневмокониоз и интоксикация марганцем характер развития которых и тяжесть течения зависят от концентрации и содержания аэрозоля в зоне дыхания сварщика. Следует обратить внимание на выделение вредных веществ при сварке плавящимся электродом в смеси защитного газа. Предельно допустимые концентрации вредных газов и аэрозоли в 1 м3 воздуха приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ
Марганец (в перерасчете на MnO2)
в виде аэрозоля конденсации
в виде аэрозоля дезинтеграции
Окислы азота (в перерасчете на NO2)
В соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91[12] «Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования» вентиляция подразделяется на естественную (через окна и двери) и искусственную. В бытовых помещениях достаточно естественной вентиляции. В цехе предусмотрена обще обменная приточно-вытяжная вентиляция. Обще обменная вытяжная вентиляция находится в верхней зоне на высоте 9м обще обменная приточная – на высоте 05 м от пола. На стационарных рабочих местах предусмотрена местная вытяжная вентиляция. Устройство вентиляции соответствует требованиям СНиП 2.04.05-91.
6 Пожарная безопасность
В соответствии с НПБ 105-03 помещение относится к категории Г первой степени огнестойкости. Предел огнестойкости для несущих конструкций не менее 25 часов.
Возможными причинами возникновения пожара могут быть:
-нарушение техпроцесса;
-нарушение изоляции короткое замыкание;
-искры и капли расплавленного металла;
-конструктивные недостатки оборудования;
-самовоспламенение обтирочных материалов.
Для предотвращения пожаров предусмотрены следующие меры в соответствии со СНиП 21.01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».
На участке для обеспечения противопожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 предусмотрены следующие мероприятия:
-периодический осмотр электрооборудования места сварки не загрязняются мусором проезды всегда свободные;
-предусмотрено оборудование пожарного поста с огнетушителями ОХП-10 ОП-5(г)-2А а также ящиком с песком и пожарным краном;
-проезды держать свободными;
-на линиях силовой и осветительной сетях предусмотрены плавкие предохранители отключающие линию при замыкании;
-в случае пожара эвакуация людей предусмотрена через эвакуационные пути шириной 3 м согласно СНиП 21.01-97; [13]
-в цехе организована добровольная пожарная дружина;
-использованный обтирочный материал складывается в специальные закрытые металлические ящики и вывозится не реже одного раза в смену;
-для эвакуации предусмотреть дополнительные выходы все двери на путях эвакуации должны открываться по ходу движения чтобы не создавать препятствия при эвакуации.
7 Охрана окружающей среды
На проектируемом участке предусмотрены меры по очистке воздуха перед выбросом в атмосферу в соответствии с требованиями Закона ООПС а также очистку сточных вод. Перед выбросом удаляемого из помещения воздуха он проходит очистку в мокрых пылеуловителях.
Для охраны водного бассейна используют систему оборотного водоснабжения. Все сточные воды подвергаются очистке от токсичных веществ согласно Закона РФ ООПС. Очистка сточных вод происходит в отстойниках комбинированным способом. Для спуска производственных и хозяйственных вод предусмотрены канализационные устройства. В проектируемом процессе используются оборотные системы водоснабжения. Сточные воды из водосборных коллекторов по трубопроводу поступают в отстойник откуда насосом подаются на песчаный фильтр и далее поступают в емкость очищенной воды и по трубопроводу направляются для повторного использования.
Расчет искусственного освещения.
В качестве источника света выберем люминесцентные лампы поскольку они обладают большой экономичностью и светоотдачей чем лампы накаливания. В связи с этим наиболее целесообразно выбрать систему общего освещения. Согласно СНИП 23-05-95 выполняемые зрительные работы относятся к IV разряду зрительных работ (способность различать детали от 0.5 до 1 мм). Подразряд зрительных работ – В так как фон средний а контраст объекта с фоном тоже средний. Искусственное освещение нормируется по СНИП 23-05-95[14] согласно которым в сборочных цехах освещенность рабочего места должна составлять 300 лк. Для создания такого уровня освещенности используются светильники ЛВ001 содержащие по четыре лампы ЛБ мощностью по 40 Вт светоотдачей 70 лмВт и разместим их на потолке.
Необходимое количество светильников:
где: N - количество светильников шт.;
Ен - нормируемая минимальная освещенность лк;
К3 = 1.3. - коэффициент запаса зависящий от содержания пыли в помещении раз (принимается в пределах от 1.3. до 2.0 в зависимости от содержания пыли в производственных помещениях с учетом регулярной очистки светильников и вида источника света);
S - площадь освещаемого помещения м2;
z - коэффициент неравномерности освещения;
n = 4 - число ламп в светильнике шт.;
F = 2800 лм - световой поток одной лампы;
- коэффициент использования светового потока зависящий от индекса помещения.
Рассчитаем индекс помещения по следующему выражению:
А - длина помещения м;
В - ширина помещения м;
h - расчетная высота м.
Определим расчетную высоту как
где: Н - высота помещения м; (рис.4.1)
Рис. 4.1. — Схема подвешивания светильника
h2 - высота свеса м;
h1 - высота рабочей поверхности м.
Высота помещения H=8м высота рабочей поверхности h1=15 м высота свеса для данного типа светильников h2=12 м. Подставляя данные величины в формулу получаем:
h = 8-15-12 =53м (22)
При длине А = 20м и ширине В = 15м индекс помещения согласно выражению составит:
Принимая коэффициент отражения от стен и потолка равными 50% и 30% соответственно и с учетом полученного индекса помещения и типа светильника величина использования светового потока составляет = 49%. При норме освещенности 300 лк площади помещения S=300м2 коэффициент неравномерности освещения z=1.1 коэффициент запаса К3=1.3 световом потоке одной лампы 2800 лм количество светильников согласно формуле составит:
Таким образом число светильников равно N=28. Расположим светильники в три ряда вдоль длинных стен по семь светильников.
Общий вывод по разделу. Приведенные в разделе инженерные решения и рекомендации позволяют: повысить производительность труда повысить качество выполняемых работ снизится трудоемкость а качество оказываемых услуг повысится снизится процент травматизма рабочих повысится комфортность работы. При добросовестном выполнении приведенных выше мероприятий риск неблагоприятных последствий сводится к минимуму.
В данном дипломном проекте разработана технологическая последовательность сборки и сварки сварного трубопровода самолета АН-148.
Особое внимание в проекте уделено компенсатору играет важную роль при эксплуатации трубопровода.Среди ряда способов сварки выбран наиболее технологический рациональный и выгодный а именно автоматическая сварка неплавящимся электродом в среде аргона.
Устаревшее оборудование заменено новыми орбитальными головками закрытого MW-115 и открытого MU IV 76195 P типа в свою очередь повышает производительность и качество производства.
Усовершенствованная и разработана специальная оснастка которая позволяет уменьшить трудоемкость в 2 раза увеличить в 1.5 раза производство и значительно облегчить процесс сборки за счет широкого выбора комплектующих.
Выбранное оборудование оптимально расположено на участке цеха.
На разных последовательных этапах технологического процесса сборки и сварки изделие подлежит тщательному визуальному контролю качества а также рентгенографии.
Разработанная технология изготовления трубопровода может быть внедрена в производство.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ГОСТ 5949-75. Сталь сортовая и калиброванная коррозионностойкая жаростойкая и жаропрочная. – Введ. 1977-01-01.
М. : Изд-во стандартов2003.- 11 с.
ГОСТ 23949—80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия. – Введ. 1981–01–01. – М. : Изд-во стандартов 2016. – 8 с.
ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы конструктивные элементы и размеры. – Введ. 1976–28–07. – М. : Изд-во стандартов 2016. – 39 с. с. : ил.
ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Рентгенографический методы. Общие требования. – Введ. 1980–15–05. – М. : Изд-во стандартов 2016. – 16 с. с. : ил.
ГОСТ 12.3.003-86 ССБТ Работы электросварочные. Общие требования безопасности. – Введ. 1986–19–01. – М. : Изд-во стандартов 2013. - 8 с.
СНиП 2.04.05-91 Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха. – Введ. 1994–21–01. – М. : Изд-во стандартов 2010. - 90 с.
СНиП 21.01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений. – Введ. 1997–02–01. – М. : Изд-во стандартов 2012. - 38 с.
СНиП 23.05-95 Естественное и искусственное освещение. – Введ. 1995–23–05. – М. : ДЕАН 2011. - 38 с.

5. свойства материалов 2.cdw

Свойства основного материала изделия трубопровода самолета АН-148
сталь конструкционная криогенная 12Х18Н10Т
Таблица 1 - Массовая доля элементов
В горячекатанном состоянии при НВ
(быстрорежущая сталь)
Флокеночувствительность
Склонность к отпускной
Трубы холоднодеформир.
Трубы горячедеформир.
Таблица 2 - Механические свойства стали 12Х18Н10Т
Массвая доля элементов
Анализируя табличные данные можно сказать
что при толщине стенки
трубопровода 0.8 мм параметры режима сварки будут следующие:
диаметр проволоки: -
сварочный ток: 70 - 90 А
напряжение: 12 - 13 В
скорость сварки: 14 - 18 м ч.
расход газа: 3-5 л мин.
Утвердил: Родионов И.В.
Таблица 3 - Технологические свойства стали 12Х18Н10Т

Установка для орбитальной сварки MW-115.cdw

Плита УСП 2.cdw

Турбопровод АН-148.cdw

Чертеж.cdw

План цеха.frw

Участок сборки и подготовки к сварке
- подведение сжатого воздуха
- подведение электроэнергии
- местная вентиляция
Участок сборки и подготовки
Шкаф с инструментами.
Стол подготовки для сборки и сварки.
Установка для сварки MagicWave 1700
Защитная подвижная стена.
Машина контактной точечной сварки.
Машина контактной шовной сварки.
Стол для визуального контроля компенсаторов.
Стол подготовки под сварку.
Шкаф с комплектующими к установкам MW-115
Стол подготовки под сварку и визуального контроля
Установка для орбитальной сварки MU IV 76195 P.
Установка для орбитальной сварки MW-115
Система управления установок орбитальной
Утвердил: Родионов И.В.
Участок изготовления компенсаторов
Условные обозначения:

List№6(plita YSP).cdw

Технические требования
· Размеры для справок.
Выполнить монтаж узла на стенде обеспечивая
необходимые зазоры между трубой и штуцерами.
При установке штуцеров в трубу поз. 6 ввести
распорное устройство обеспечивая его фиксацию
по всей длине окружности.
Выполнить прихватки каждого из штуцеров в 4-х
После выполнения прихваток прижимы поз. 2
отпустить и перевести в нейтральное положение.

Плита УСП.cdw

List №4(ystanovka MW-115).cdw

Техническая характеристика:
Род тока: постоянный
Внешний диаметр трубы
Технические требования
· Размеры для справок.
Налаживание сварки выполнить на образцах.
Перед началом сварки компенсатор защитить
от внешних повреждений защитной лентой.
Установка для орбитальной

List №2(TEX.PROCESS)2.cdw

Скомплектовать входные детали согласно
комплектующей карты. Монтаж: кардан
Молоток слесарный ГОСТ 2310-77
Примерить посадку сильфона на кардан
посадку колец на сильфон для последующей
Разметить на кардане место установки сильфона.
выдержав размеры: а = 70мм
Штангенциркуль ШЦ-II-250-0.05
разметочный штанген-
циркуль 63700 2-148-7845
Обезжирить места под сварку на сильфоне
Визуально проверить качество подготовки
поверхности деталей под сварку
местах сварки должна иметь металлический и
равномерно матовый оттенок
Собрать кардан с сильфоном и кольцами выдержав
размеры (a-L) 2 = 3мм
Закрепить струбцинами в четырех точках.
Молоток текстолитовый ОСТ
штангенциркуль ШЦ-II-250-0.05
Контролировать промежуток между карданом и
сильфоном. Промежуток должен быть равномерным и
Щуп N 2 ТУ-034-0221197-011-97
Установить сварочные электроды
перекосы не допускаются
поверхности не ниже 1.25 ГОСТ 2.309-73. подобрать
выполнить прихватку.
D точки не менее 2.5 мм
образцов для рентгеноконтроля и металлографии.
Штангенциркуль ШЩ-и-125-166-89
Электроды: 68700 148-039
плоскогубцы ГОСТ 7236-93
Визуально проконтролировать качество прихваток
на образце диаметр точки не менее 2.5 мм
промежуток между деталями после прихватки не
должен превышать 0.16 мм
Выставить детали под прихватку в контактную
Прихватить кардан и сильфон в 8-х точках
придерживая элементы компенсатора.
Визуально контролировать качество прихваток
на образце диаметр точки не
промежуток между деталями после
прихватки не должен превышать 0.16 мм
Подготовить сварочную установку МБП-150
чистота рабочей поверхности не ниже 1.25
подобрать режимы сварки
образцов технологической пробы и их разрыв D не
выполнить сварку образцов для
рентгено контроля и металогрфии.
Плоскогубцы ГОСТ 7236-93
елекроды-ролики: нижний 68700
верхний 68700 148-018
Ключ торцов S = 17 999.7812-
Визуально контролировать качество сварки
по ПБ 1.4.8.53-81 для сварных соединений 2-й
деталям не более 1.6 мм
Лупа 4-10 кратного увеличения
ТУ2-034-0221197-011-91
Выполнить 100% рентгенконтроля сварного
при отрицательном результате
операцию повторить снова на другом образце
Разрезать образцы с шагом 50 мм для
последующей металлографии Lрезкы = 80мм
Собрать разрезанные образцы в пакет для
выполнение металлографических исследований.
Выполнить металлографические опыты
(Макроструктуры) сварных образцов на соответ-
ность ПБ 1.4.8.53-81
согласно ТУ N 103-054 05
Проверить наличие положительных результатов
рентгенконтроля и металлографии сварных
Прокатать прихваченный узел 2-3 раза
до обеспечения равномерного зазора по стыкам
сварных деталей Lпрок. = 1000мм.
детали компенсатора шов №1 и №2
Lшва. = 320мм х 2 = 640 мм. контролировать
шва №1 и №2 компенсатора
швов №1 и №2 компенсатора. длина дефектонои
участка не более 25мм
дефектными участками шва не более 100мм
Контролировать качество чистоты сжатого
воздуха в баллоне на соответствие
ГОСТ 17433-80 Класс 9
Испытать компенсатор на прочность водой
с 2% хромпика в течение 5 мин. под давлением
Pизб. = (3400 +- 100) кПа = (34 +- 1) кгссм.кв
согласно ТТП-19 02-400
а также на герметич.
воздухом в течение 5 мин. Pизб. = (10 +- 0.5) кгссм.кв.
Визуально проверить отсутствие механических
повреждений и выбоин компенсатора
Закрыть концы компенсатора технологичес-
маркировать на бирке
Транспортировать деталь на место сборки
и сварки трубопровода
Утвердил: Родионов И.В.
Схема технологического процесса сборки и сварки компенсатора
Калибровать сильфон по внутреннему диаметру
Сварочная специальная

5. свойства материалов 22.cdw

Свойства основного материала изделия "балон для углеводородных газов"
сталь конструкционная 12Х18Н10Т
Таблица 1 - Массовая доля элементов
В горячекатанном состоянии при НВ
(быстрорежущая сталь)
Флокеночувствительность
Склонность к отпускной
Трубы холоднодеформир.
Трубы горячедеформир.
Таблица 2 - Механические свойства стали 12Х18Н10Т
Массвая доля элементов
Утвердил: Родионов И.В.
Таблица 3 - Технологические свойства стали 12Х18Н10Т

List №3(TEX.PROCESS)2.cdw

Транспортировать детали на место сборки и
Визуально проверить геометрические размеры деталей
согласно заданных чертежей
лупа 4-10 кр. увел. ГОСТ 1486-71.
компенсатор и колено в
зафиксировать их положение при этом
обеспечить равномерный зазор по диам. спец. кольцами.
Проверить точность установки деталей и
Обезжирить все необходимые места под сварку на
ширину 15-20мм от торцов
обезжиривания проводить
до отсутствия следов пятен на салфетке.
Салфетка хб100х100 ГОСТ 11680-
рукавички хб ГОСТ 5007-87
ацетон марки А ГОСТ 2768-84
Прихватить детали в отмеченных местах
прихваток n = 12Качество прихваток
контролировать визуально.
Визуально и с помощью лупы контролировать
правильность и качество выполнения прихваток
Установить и закрепить
прихватить детали в установке.
Выставить положения сварочной головки относительно стыка.
Закрыть концы трубы заглушкой и продуть внутреннюю и
внешнюю часть узла Ar до полного вытеснения кислорода.
Провести сварку шва №1 контролировать все необходимые
Повториты пункты 1-4 для последующих швов
на плакате (Шов №2 сваривается установкой MU IV 76195 P
шов №1 сваривается установкой MW-115).
Установки для орбитальной сварки
Система орбитального управления
Визуально осмотреть шов на отсутствие внешних
дефектов а также выполнить 100% рентгенконтроля
зафиксировать их положение при этом
обеспечивать равномерный зазор по диаметру
прихваток n = 8Качество прихваток
Транспортировать узел №I
сборки и сварки узла №IV
Установить трубу с готовыми двумя отверстиями в
спецоснастку. 2. Очистить под сварку отверстия и
штуцеры. 3. Установить штуцеры на место сварки и
зафиксировать их положение.
Салфетка хб100х100 ГОСТ
рукавички хб ГОСТ5007-
Прихватить штуцеры в отмеченных местах.
Выполнить сварку кольцевых швов штуцеров
а также выполнить 100% рентгенконтроля
Провести зачистку стыков под сварку
Выставить необходимые зазоры
Прихватить узел в отмеченных местах
система орбитального
Визуально осмотреть шов на отсутствие дефектов
также выполнить 100% рентгенконтроль сварних швов
Закрыть концы трубопровода
Транспортировать трубопровод для дальнейшего
изготовления самолета АН-148
Установки для орбитального сварки MW-115
Установить и закрепить прихваченные детали в установку.
Закпыть концы трубы заглушкой и продуть внутреннюю и
Провести сварки шва №1 контролируюя все необходимые параметры.
плакате (Шов №1 сваривается установкой MW-115).
Установить и закрепить прихваченные детали в
Выставить положения сварочной головки относительно
стыка. 3.Закрыть концы трубы заглушкой и продуть
внутреннюю и внешнюю часть узла Ar до полного
вытеснения кислорода. 4.Провести сварку шва №2
контролировать все необходимые параметры. 5.Повторить
пункты 1-4 для последующего шва
плакате (шов №2 сваривается установкой MU IV 76195 P)
Утвердил: Родионов И.В.
Схема технологического процесса сборки и сварки трубопровода
Первое рабочее место - изготовление узла №I
Лупа 4-10 кр. увел. ГОСТ 1486-71
Автоматическая тележка
Транспортировать узел на место сварки
Специально сварочная
Изготовление узла №II
Третье рабочее место - изготовление узла №III
Четвертое рабочее место - изготовление узла №IV