Технология сборки – сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3 (09Г2С)

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

АННОТАЦИЯ

З А Д А Н И Е

ВВЕДЕНИЕ

1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Описание и назначение конструкции

1.2 Выбор и обоснование материалов

1.3 Выбор способа сварки

1.4 Выбор сварочного оборудования

1.5 Подготовка кромок под сварку

1.6 Расчет режимов сварки

1.7 Меры по снятию сварочных напряжений и устранению остаточных деформаций

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Сборочно-сварочная оснастка

2.2 Расчет роликов

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ-СВАРКИ КОРПУСА АППАРАТА 1-4-2,5-

4.1 Декомпозиция опасных и вредных факторов

4.2 Инженерные решения по обеспечению безопасности

4.3 Рекомендации по снижению вредного воздействия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Реферат

Пояснительная записка содержит: страниц - ; рисунков - ; таблиц - ; чертежей и плакатов – .

Ключевые слова: СВАРКА, АППАРАТ, КОРПУС, РЕЖИМЫ СВАРКИ, СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ, ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ.

Объект разработки: технологический процесс сборки и сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3 (емкость) для хранения жидкостей длинной 3700 мм и диаметром 1200 мм.

Цель разработки: разработать технологию сборки и сварки корпуса, разработать способ сварки изделия, который является наиболее выгодным с технической и экономической точек зрения.

Для решения поставленной цели проведен анализ конструкции, проведен анализ и выбраны способы сварки, выбрана конструкция стенда для сварки, разработана технологическая документация в виде операционных карт, проведено нормирование сварочных операций, проведен экономический расчет используемых сварочных технологий, рассмотрены вопросы безопасности сварочных процессов.

Базовая технология изготовления корпуса предусматривает автоматическую сварку и полуавтоматическую сварку в среде защитных газов (СО2) как для прихваток, так и для сварки основных частей корпуса.

Получены следующие результаты: Разработана технология полуавтоматической сварки в защитном газе при изготовлении корпуса емкости 1-4-2,5-3 для хранения жидкостей химической промышленности. Выбраны сварочное оборудование и оснастка для проведения работ.

Аннотация

В настоящей выпускной работе обоснован выбор способа сборки и сварки корпуса емкости 1-4-2,5-3 для хранения жидкостей химической промышленности, произведен расчет режимов сварки, разработан процесс изготовления корпуса с применением полуавтоматической сварки в среде СО2, а также выбрано подходящее оборудование для выполнения сварочных работ и процесса сборки.

В экономическом разделе дан анализ и расчет принятого метода сварки, оценена экономическая эффективность внедрения разработанной технологии.

Разработаны мероприятия по охране труда и пожарной безопасности.

З А Д А Н И Е на квалификационную работу (ВКР)

Т Е М А ВКР

_ _ Технология сборки-сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3______________

Целевая установка и исходные данные:

Данный технологический процесс предусматривает сварку корпуса аппарата 1-4-2,5-3 механизированной сваркой в среде углекислого газа.

В данной работе рассматривается технология процесса сборки-сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3. При выполнении технологического процесса особое внимание следует обращать на соблюдение режимов сварки. Технологический процесс состоит из следующих операций и переходов: - установить обечайки на ролики вращатели; - приварить прихватками обечайки; после этого сваривать обечайки механизированной сваркой в среде СО2; - приварить прихватками днища к обечайкам; после этого сварить механизированной сваркой в среде СО2. Сварочные работы выполнять сварочным полуавтоматом АИС 500ПТ фирмы ELITECH. После проведения сварочных работ следует проверить качество сварного шва.

Введение

Во второй половине ХХ в. произошел переход от машинно-технической революции к научнотехнической, которая характеризуется широким использованием наукоемких технологий. В начале третьего тысячелетия сварка является одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации.

Более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных технологий. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений. Во многих случаях сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии к оптимальной форме готовой детали или конструкции. Непрерывный рост наук емкости сварочного производства способствует повышению качества продукции, ее эффективности и конкурентоспособности.

Сегодня сварка применяется для неразъемного соединения широчайшей гаммы металлических, неметаллических и композиционных конструкционных материалов в условиях земной атмосферы, Мирового океана и космоса. Несмотря на непрерывно увеличивающееся применение в сварных конструкциях и изделиях легких сплавов, полимерных материалов и композитов, основным конструкционным материалом остается сталь. Именно поэтому мировой рынок сварочной техники и услуг возрастает пропорционально росту мирового потребления стали. К началу ХХI в. он оценивается примерно в 40 млрд. долларов, из которых около 70 % приходится на сварочные материалы и около 30 % – на сварочное оборудование.

Дуговая и контактная сварка останутся по-прежнему доминирующими способами соединения металлов. Предполагается, что доля ручной дуговой сварки покрытыми электродами к 2010 г. составит 20 – 25 % от общего объема сварки.

Доля механизированных и автоматических способов сварки в защитных газах, заменяющих ручную дуговую, составит в будущем 50 – 55 % общего ее объема.

Выбор способа сварки

Сварочные полуавтомат для работы в среде защитного газа является относительно новым видом сварки, которая получила широкое распространение за 20 последних лет. При этом способе сваривания применяется два варианта проведения работ:

MIG (Metal Inert Gas) – процесс сварки протекает при воздействии инертного газа (аргона или другой смеси газов).

MAG (Metal Active Gas) – сваривание металла в активном газе (углекислый газ).

Своеобразная привязка к газовому баллону уменьшает возможность применения такого вида сварки на открытом пространстве, но при стационарном способе осуществления сварочных работ аналогов данной сварке нет.

Процесс сварки происходит при участии электродной проволоки, содержащей кремний и марганец, которая подается в область сваривания. Туда же поступает углекислый газ для защиты электрода и свариваемого металла от воздействия внешней окружающей среды.

В процессе сварки полуавтоматом в среде газа сварщик имеет возможность контролировать весь процесс. К достоинствам полуавтоматической сварки в среде газа следует отнести и факт экономии времени, которое могло быть затрачено на смену электродов и зачистку швов от шлака, которые в данном случае не производятся.

Качество сварочных работ полуавтоматом в среде газа значительно лучше, чем без него, но и тут есть свои нюансы. Так, например, сварочный шов, выполненный в среде активного газа (СО2), будет иметь чешуйчатый рельеф или грат (прилипшие шарики), а сварочный шов, выполненный в среде смеси газов аргона и углекислого газа (80% и 20% соответственно), получается гладкими и ровными, практически не требующими дополнительной обработки.

В последнее время для работы сварочных полуавтоматов применяют инверторные источники питания, которые имеют массу преимуществ перед источником переменного тока:

малый вес;

плавная регулировка напряжения;

низкая нагрузка на электросеть.

Подготовка кромок под сварку

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку се отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла; при отсутствии разделки кромок для обеспечения провара электросварщик должен увеличивать величину сварочного тока.

Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций.

Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки.

Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях.

Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва. Отсутствие притупления способствует образованию прожогов при сварке.

Смещение кромок создает дополнительные сварочные деформации и напряжения, тем самым ухудшая прочностные свойства сварного соединения. Смещение кромок регламентируется либо ГОСТами, либо техническими условиями. Кроме того, смещение кромок не позволяет получать монолитного сварного шва по сечению свариваемых кромок.

Подготовку кромок под сварку выполняют на механических станках - токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных - обработка листов и т. д., а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т. д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой.

Перед сваркой особо ответственных конструкций торцы труб или листов после газокислородной резки обрабатывают дополнительно механическим путем; это делается для того, чтобы избежать каких-либо включений в металле.

Меры по снятию сварочных напряжений и устранению остаточных деформаций

Если меры предотвращения образования сварочных напряжений и деформаций оказываются недостаточными, появляется необходимость в устранении (снятии) возникших напряжений и деформаций.

Отпуск. Для снятия напряжений сварные соединения подвергают термообработке. С этой целью при сварке углеродистых конструкционных сталей проводят общий высокий отпуск конструкции (нагрев до 630—650 С с выдержкой при этой температуре в течение 2—3 мин на 1 мм толщины металла). Охлаждение должно быть медленным для того, чтобы при этом снова не возникали напряжения. Режим охлаждения в основном зависит от химического состава стали. Чем больше содержание элементов, способствующих закалке, тем меньше должна быть скорость охлаждения. Во многих случаях деталь охлаждают до температуры 300°С с печью, а затем на спокойном воздухе.

При высоком отпуске сварочные напряжения снимаются вследствие того, что при температуре 600°С предел текучести металла близок к нулю и материал практически не оказывает сопротивления пластической деформации, в процессе которой происходит снижение (релаксация) сварочных напряжений.

В ряде случаев можно ограничиться высоким отпуском отдельных элементов конструкции. Так, при изготовлении сферических резервуаров для хранения различных продуктов ограничиваются только отпуском лепестков с приваренными люками. Отпуск отдельных узлов применяют также при изготовлении сварных рам тележек вагонов и локомотивов. Такие операции значительно проще, чем отпуск всей конструкции, и, как показал опыт, обеспечивают требуемую эксплуатационную надежность.

Высокий отпуск является дорогой операцией, удлиняющей технологический процесс изготовления конструкции, и его следует применять в действительно необходимых случаях. Если механическая обработка проводится на детали, не прошедшей отпуска, то в связи с перераспределением напряжений может произойти изменение ее размеров. В большинстве случаев при сварке изделий из стали с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов можно ограничиться только предварительным местным или общим подогревом и не проводить последующей термообработки. Аргонодуговая обработка. Расплавление участка перехода от шва к основному металлу неплавящимся электродом в аргоне нарушает равновесие внутренних сил напряженного поля вследствие перехода части металла в жидкое и пластическое состояние. Естественно, что при кристаллизации расплавленного металла будут вновь возникать напряжения, однако они сравнительно малы, так как количество этого металла во много раз меньше, чем количество металла шва. Расплавление небольшого количества основного металла и металла шва приводит к уменьшению напряжений на 60—70%. Получаемый при этом плавный переход от шва к основному металлу способствует значительному повышению прочности сварных соединений особенно при переменных нагрузках.

Проковка металла шва и околошовной зоны. Сварочные напряжения могут быть сняты почти полностью, если в шве и околошовной зоне создать дополнительные пластические деформации. Это достигается проковкой швов. Проковку проводят в процессе остывания металла при температурах 450°С и выше либо от 150°С и ниже. В интервале температур 400—200°С в связи с пониженной пластичностью металла при его проковке возможно образование надрывов. Специальный нагрев сварного соединения для выполнения проковки, как правило, не требуется. Удары наносят вручную молотком массой 0,6—1,2 кг с закругленным бойком или пневматическим молотком с небольшим усилием. При многослойной сварке проковывают каждый слой, за исключением первого, в котором от удара могут возникнуть трещины. Этот прием применяют для снятия напряжений при заварке трещин и замыкающих швов в жестких конструкциях. Проковка сварного соединения также способствует повышению усталостной прочности конструкции.

Термическая правка. При термической правке нагрев проводят газокислородным пламенем либо электрической дугой неплавящимся электродом. Температура нагрева деформированного участка при термической правке составляет 750— 850 С. Нагретый участок стремится расшириться, однако окружающий его холодный металл ограничивает возможность расширения, в результате чего возникают пластические деформации сжатия. После охлаждения линейные размеры нагретого участка уменьшаются, что приводит к уменьшению или полному устранению деформаций.

Для правки сварных конструкций требуется определенный навык. Поэтому, если в производственных условиях неизбежна правка конструкций, то для выполнения термической правки необходимо специально обучать рабочих. В случае деформации тонкого листа, приварепного к массивной раме, правку можно осуществлять путем нагрева в симметрично расположенных точках с выпуклой стороны листа. Нагрев следует начинать от центра выпуклости.

Механическая правка. Для устранения деформации механическую правку можно осуществлять на прессах или при толщине металла до 3 мм вручную ударами молотка. Этот вид правки менее целесообразен, чем термическая правка, и его применение следует ограничивать. При механической правке образуется местный наклеп, повышающий предел текучести металла. Пластические свойства металла резко снижаются, особенно у кипящей стали. Вызываемая наклепом неоднородность механических свойств сказывается отрицательно на статической прочности конструкции и при эксплуатации конструкции под переменными нагрузками.

Рекомендации по снижению вредного воздействия

Рекомендации для защиты сварщика от поражения электрическим током. Для защиты сварщика от поражения электрическим током при соприкосновении с металлическими частями, случайно оказавшимися под напряжением вследствие повреждения изоляции, необходимо соблюдать следующие требования. Корпуса сварочных преобразователей, трансформаторов, выпрямителей, вращателей, кантователей, рубильников и т.п. должны быть заземлены. Помимо заземления основного электросварочного оборудования согласно «Правилам устройства электроустановок» при дуговой сварке надлежит заземлять свариваемый узел и тот вывод вторичной обмотки сварочного трансформатора, к которому присоединяется кабель, идущий к этому узлу (обратный провод).

Рекомендации по снижению запыленности. Для контроля запыленности воздуха рабочей зоны могут использоваться различные методы (фильтрационные, седиментационные, электрические и др.). Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны может быть также определена с помощью различных переносных газоанализаторов. Эти средства защиты делятся на фильтрующие и изолирующие. В фильтрующих устройствах вдыхаемый человеком воздух предварительно фильтруется, а в изолирующих – чистый воздух подается по специальным шлангам к органам дыхания человека от автономных источников. К этим устройствам можно отнести различные респираторы, противогазы и т.д.

Рекомендации по снижению шума. Наиболее рациональный способ уменьшения шума – снижение звуковой мощности на источнике. Этот способ борьбы с шумом называется уменьшение шума в источнике его возникновения. Снижение механических шумов достигается улучшением конструкции машин и механизмов, заменой деталей из металлических материалов на пластмассовые, заменой ударных технологических процессов на безударные (например, клепку рекомендуется заменить сваркой, штамповку – прессованием), применением вместо зубчатых передач в машинах и механизмах других видов передач (например, клиноременных) или использованием зубчатых передач, не издающих громких звуков (например, при использовании не прямозубых, а косозубых или шевронных шестерен), нанесением смазки на трущиеся детали и т.д.

Рекомендации по снижению вибраций. К средствам индивидуальной защиты от вибрации относятся специальные рукавицы, перчатки и прокладки. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упругодемпфирующих материалов (пластмассы, резины или войлока). С целью профилактики вибрационной болезни персонала, работающего с вибрирующим оборудованием, необходимострого соблюдать режимы труда и отдыха, чередуя при этом рабочие операции, связанные с воздействием вибрации, и без нее.

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 уменьшается риск неблагоприятных последствий.

Заключение

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была разработана технология сборки-сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3.

Был предложен более выгодный способ сварки, выбраны сварочные материалы и сварочное оборудование, рассчитаны режимы сварки, выбраны приспособления для сборки и сварки корпуса аппарата 1-4-2,5-3.

Разработанная новая технология позволяет повысить производительность труда, снизить затраты на сварочные материалы, электроэнергию, улучшает условия труда работников.