--PAGE_BREAK--Поверхность электродной проволоки должна быть очищена от грязи, ржавчины, масла.
При многослойной сварке после наложения каждого слоя необходимо защищать швы и свариваемые кромки от шлака и устранять дефекты.
По окончании сварки швы и прилегающие к ним зоны должны быть очищены от шлака, грязи и натеков металла.
Валики кольцевых швов, работающих в конструкции на знакопеременные нагрузки, а также местные наружные выступы, должны быть сняты зачисткой заподлицо с основным металлом.
Дефектные участки шва следует заваривать только после подогрева металла.
Подача к рабочему месту материала должна осуществляться непосредственно перед сваркой.
2.4 Требования к квалификации сварщика
Все рабочие, допускаемые к изготовлению сварной конструкции должны пройти соответствующие квалификационные испытания. Эти испытания должны повторяться дважды в год по этому распоряжением по цеху создается специальная комиссия, которая проверяет теоретическую подготовку и практические навыки всех специалистов. Практическая подготовка у сварщиков включает в себя умения качественно выполнять сварку соответствующих соединений.
Сварка цилиндра должна осуществляться сварщиком, имеющим высокую квалификацию и пройденным соответствующее испытание.
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ
3.1 Критический анализ существующего на предприятии технологического процесса
Применение электрошлаковой сварки не дает возможности получить стабильных результатов по качеству сварного соединения, требует повышенного расхода металла на припуски и выравнивающие квадраты, необходима сложная термообработка, цикл который составляет восемнадцать суток, усложняет и увеличивает длительность механической обработки.
Разработана технология автоматической сварки под флюсом с применением программного управления процессом сварки и раскладки валиков в узкой разделке с толщиной 350мм, заменой индивидуального подогрева на нагрев нагревателями излучения, что значительно уменьшает цикл изготовления изделий, улучшает условия труда.
Также было разработано специальное сборочно-сварочное приспособление.
3.2 Расчленение конструкции на узлы и подузлы
Собираемый цилиндр расчленяется технологом но отдельные детали, более простые по форме и имеющие меньший вес, чтобы обеспечить удобство работы и минимальные деформации после сварки.
В техпроцессе подробно описывается порядок сборки и сварки деталей и цилиндра в целом.
Сборка и сварка производится на сборочно-сварочном приспособлении.
После сборки (перед сваркой) конструкция должна контролироваться ОТК.
Рис.1 Схема разбивки изделия на детали.
Сварка производится механизированным способом с программным управлением корневой части разделки.
После сварки данное изделие подвергается термообработке и последующему ультразвуковому контролю.
3.3 Заготовительные операции
Так как заготовки цилиндра представляют собой поковки с диаметром внутреннего отверстия 500 мм, то перед сваркой они подвергаются механической обработке, которая состоит из ряда операций.
На первом этапе заготовки подвергаются обработке внешней поверхности, которая производится на токарно-карусельном станке марки 1А532ЛМФ3.
На втором этапе производится растачивание внутренних отверстий до заданного диаметра. Эти операции выполняются на вертикально-расточном станке марки 2777В.
На третьем этапе производится сверление отверстий во второй и первой заготовках. Эта операция производится на радиально-сверлильном станке марки 2М58-11.
На четвертом этапе производится нарезание резьбы в заготовках третьей и первой. Эта операция осуществляется на токарно-винторезном стопке марки 1А670.
Таблица 3. Характеристика токарно-карусельного станка 1А532ЛМФ3
Параметры
Значение
Наибольшие параметры обрабатываемой заготовки:
диаметр
высота
масса, кг
Наибольшее перемещение вертикального суппорта:
горизонтальное
вертикальное
Диаметр планшайбы
Частота вращения планшайбы, об/мин
Подача суппорта вертикальная и горизонтальная, мм/мни
Мощность электродвигателя головного привода, кВт
Габаритные размеры
длина
ширина
высота
Масса, кг
3150
2400
25000
1910
1100
2800
бесступенчатая
регулируемая
0,1-1000
100
8090
6935
5300
55000
Станок 1А532ЛМФ3 двухстоечный с ЧПУ, выполняет с четырьмя управляемыми координатами по программе: дискретность системы управления (цифровой индикации) 0,01мм.
Таблица 4. Характеристика вертикально-расточного станка 2777В.
Параметры
Значение
Диаметр растачиваемых отверстий
Наибольший диаметр сверления в сплошном материале
Размер рабочей поверхности стола
Наибольшее перемещение шпиндельной бабки стола
продольное
поперечное
Расстояние от конца шпинделя в нижнем положении до рабочей поверхности стола
Расстояние от оси шпинделя до салазок шпиндельной бабки
Наибольшие габариты обрабатываемой заготовки
Частота вращения шпинделя, об/мин.
Рабочая подача шпиндельной бабки, мм/мин.
Скорость быстрого перемещения шпиндельной бабки, м/мин.
Мощность электродвигателя, кВт.
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
8-350
800Ч1400
630
630
-4000
2500
2000
1000
6-500
4-300
-1,5-12
2240
1400
4070
Таблица 5. Характеристика радиально-сверлильного станка 2М58-11.
Параметры
Значение
Наибольший условный диаметр сверления в стали
Расстояние от оси шпинделя до образующей колонны
Расстояние от нижнего торца шпинделя до рабочей поверхности плиты
Наибольшее перемещение
вертикальное, рукава на колонне
горизонтальное, сверлильные головки по рукаву
Наибольшее вертикальное перемещение шпинделя
Конус Морзе отверстия шпинделя
Число скоростей шпинделя
Частота вращения шпинделя, об/мин
Число подачи шпинделя
Подача шпинделя, мм/об
Наибольшая сила подачи, МН
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
100
500-3150
370-2500
1500
2650
630
6
22
10
1250
18
0,063-3,15
50
13
4850
1830
4885
Таблица 6. Характеристика токарно-винторезного станка 1А670.
Параметры
Значение
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
над станиной
над суппортом
Наибольший диаметр прутка проходящего через отверстие шпинделя
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки
Шаг нарезной резьбы:
метрической
Частота вращения шпинделя, об/мин
Число скоростей шпинделя
Наибольшее перемещение суппорта:
продольное
поперечное
Подача суппорта, мм/об
продольная
поперечное
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин
продольного
поперечного
Мощность электродвигателя, кВт
Габаритные размеры (без ЧПУ):
длина
ширина
высота
2000
1600
—
10000
2-384
1-125
б/с
10400
715
0,04-84,7
0,02-42,4
2400
2400
100
9000
1800
2850
На пятом этапе производится контрольная операция. С помощью мерительного инструмента контролируются размеры, а также при помощи внешнего осмотра контролируется качество обработки поверхностей.
3.4 Оценка свариваемости материала конструкции и выбор способов сварки
Высокие прочностные и пластические свойства среднелегированной стали обычно сочетаются с высокой стойкостью против перехода в хрупкое состояние, что и определяет их использование для конструкций, работающих в тяжелых условиях, например при ударных или закономерных нагрузках.
Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в энергомашиностроении.
В зависимости от типа конструкции и ее значения к сварным соединениям из среднелегированных сталей предъявляются требования необходимой и достаточной прочности в условиях эксплуатации, плотности, а также специальные требования. В связи с особыми физико-химическими свойствами среднелегированных сталей к закалке, а также высокий уровень механических свойств обуславливают ряд специфических трудностей, возникающих при их сварке.
Первой трудностью, наблюдающийся при сварке среднелегированных сталей, является предупреждение возникновение холодных трещин в околошовной зоне и в металле шва. Низкая сопротивляемость околошовной зоны среднелегированных сталей образованию холодных трещин определяется особенностями происходящих в них структурных превращений. Так как сталь склонна к самозакаливанию, то необходимо установить скорость охлаждения. Это достигается предварительным и сопутвующим изделия. Подогрев заметно влияет на структуру металла в зоне сварки. Уменьшая скорость охлаждения, удается регулировать структурные превращения.
Для определения температуры подогрева, рассчитали эквивалент углерода.
Сэ=0,2+1,4/5+0,15/5+0,6/4+3/15+0,025/2=0,87;
Сэ>0,45, значит подогрев необходим.
С1э=0,005δ· Сэ; С2э= С1э+ Сэ;
Сделаем расчет Тпод:
С1э=0,005·300·0,87=1,3;
С2э=1,3+0,87=2,1.
На основании опытных данных лаборатории сварки АО НКМЗ, Тпод=400-450°С
Поскольку для повышения стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин ограничивают содержание в нем углерода и некоторых легирующих элементов, достигнуть равноценности шва с основным металлом в общем случае весьма затруднительно. Литой металл шва в отличие от катанных и кованных заготовок не подвергается обработке давлением- эффективному средству создания благоприятной структуры и повышение механических свойств металла. Термообработка сварного соединения должна быть возможно более простой и одинаковой для основного металла и металла шва.
Большие трудности могут возникнуть при электрошлаковой сварке сталей, склонных к перегреву. Для устранений последствий перегрева в околошовной зоне в таких случаях приходится разрабатывать специальные режимы термообработки, усложняющие изготовление сварной конструкции, или применять менее производительные методы сварки.
При изготовлении конструкции из среднелегированной стали из всех механизированных процессов сварки, под флюсом нашла наиболее широкое применение. Она обеспечивает более высокую производительность. Особенно значительны ее преимущества при многопроходной сварке. В этом случае можно наиболее полно использовать особенности сварки под флюсом для глубокого проплавления основного металла, а также избежания затруднений при удалении шлаковой корки.
Таким образом, на основании свариваемости стали 20ХН3МФА и исходя из экономических соображений, рациональнее всего будет применить автоматическую сварку под флюсом. Сварку необходимо вести при предварительном и сопутвующем подогреве до t = 400°C. Причем в процессе сварки должно происходить удаление шлаковой корки. После сварки изделие подвергается термообработке отпуску в печи при температуре 600±20°С
Подогрев цилиндра перед сваркой и в процессе сварки производится индукционным методом при частоте 50Гц.
3.5 Характеристика и ообоснование сварочных материалов
Для сварке стали 20ХН3МФА под флюсом применяют низкокремнистый флюс АН75(4МТУ-1-1014-70).
Низкокремнистые флюсы с небольшим содержанием окислов марганца позволяют получать сварное соединение со значительно более высокими показателями ударной вязкости. Улучшение качества обусловлено уменьшением содержания в металле шва фосфора, серы и водорода и неметаллических включений, достигаемых за счет низкого содержания во флюсах фосфора и окислов марганца. Необходимо заметить, что при использовании данного флюса, необходимо выполнять сварку на постоянном токе обратной полярности.
Флюсы перед сваркой обязательно прокаливаются при t = 400-500°C в течении одного часа.
Для сварки под флюсом стали 20ХН3МФА используют сварочную проволоку св-08ХН2ГМЮ, которая обеспечит равнопрочность наплавленного металла и основного.
Химический состав проволоки св-08ХН2ГМЮ, ГОСТ 2246-70
Таблица 7. Химический состав проволоки св-08ХН2ГМЮ ГОСТ 2246-70 в процентах.
С
Mn
Ni
Mo
Сr
Al
Si
S
P
0,06
1,00
2,00
0,40
0,70
0,18
0,25
0,025
0,025
Данная проволока позволяет обеспечить:
1. Получение наплавленного металла требуемого химического состава и механических свойств.
2. Получение шва стойкого против горячих трещин, не склонного к холодным трещинам, плотных и беспористых.
3. Хорошие технологические свойства.
4. Высокую производительность сварки.
5. Не оказывает вредного влияния на рабочих.
3.6 Расчет и выбор режимов сварки
При сварке цилиндров гидропресса используют нестандартную разделку. Глубина разделки составляет 350мм, а ширина в нижней части имеет значение 30мм, в верхней части 38мм.
Таким образом, сварка цилиндра происходит под слоем флюса, автоматом в узкую, но глубокую щель. Следовательно, режимы сварки должны обеспечивать сплавление основного метала с металлом шва.
Величина тепловложения должна иметь среднее значение, которое позволило бы стыку ''не захлопнутся'' во время сварки.
Поэтому на основании опытных данных ИЭС им. Е.О. Патона по выбору оптимальных режимов сварки под флюсом цилиндров гидропрессов, приняли такие параметры режимов сварки
Таблица 8. Режим сварки.
Толщина свариваемых элементов, мм
Тип сварного соединения
Диаметр электродной проволоки, мм
Сварочный ток, А
Напряжение дуги, В
Скорость подачи проволоки, м/ч
Скорость сварки, м/ч
Тпод, °С
350
Узкая
щель
2
320-350
36-40
70
18
350-400
Исходя из экспериментальных данных лаборатории сварки АО НКМЗ, выбираем остальные режимы сварки. Вылет электрода равен 20-25мм. Высота слоя флюса составляет 15-20мм. Грануляция частиц флюса для сварки проволокой диаметром 2мм составляет 0,25-1,0мм.
Рисунок 2. Схема раскладки валиков при ручном управлении процессом.
2. Uд=38 В, Iсв=340 А, Vсв=18 м/час.
1. Uд=40 В, Iсв=350 А, Vсв=18 м/час.
Рисунок 3. Схема раскладки валиков по 2 шт. в слое при рограммном управлении процессом.
3.7 Обоснование и выбор сварочного оборудования
Так как сварка производится под слоем флюса в узкую разделку, необходимо выбрать сварочную головку, которая может работать длительное время в условиях высоких температур и имеющую механизм слежения. На основании прейскуранта № 15- 06. Оптовые цены на оборудование для газовой резки и сварки, выбираем головку.
Таблица 9. Характеристика сварочной головки А – 1569.
продолжение
--PAGE_BREAK--Данное сварочное оборудование обеспечивает следующие требования:
1.является новейшей современной конструкцией;
2.полностью обеспечивает необходимую по технологии производительность;
3.обеспечивает надежность и безотказность в работе, является автоматизированным.
Источником питания служит выпрямитель ВДУ – 1201.
Таблица – 10. Характеристика выпрямителя ВДУ – 1201.
3.8 Проектирование и выбор технологической оснастки процесса сборки и сварки и ее описание
Использование сборочно-сварочных приспособлений предусматривает решение ряда вопросов: получение заданных размеров узла, упрощении технологии сборки и сварки, снижение трудоемкости запланированных операций, исключение вообще или сведение до минимума доли ручного труда, уменьшение сварных деформаций и остаточных напряжений.
Так как мы свариваем тело вращения, то рациональнее всего для выполнения кольцевого шва используют двухстоичный контаватель, который конструктивно выполнен в виде горизонтального пресса, установленного на станину и снабженного приводной бабкой для вращения вобранного и сжатого
с заданным усилием пакета деталей в процессе их нагрева и сварки.
Стенд снабжен подвижной и неподвижной траверсами, соединенными между собой для создания замкнутого силового контура, тягами прямоугольного сечения, системой подвижных макетов для установки деталей, и упорными самоустанавливающимися подшипниками, а также опорами для свободных концов тяг и отдельно стоящей стойкой под оптическую трубу с регулируемым по высоте столом.
Гидросистема стенда состоит из гидростанции с насосами высокого и низкого давления, имеющими индивидуальный привод, гидроаккумуляторы установки, поддерживающие заданное давление в гидросистеме в процессе всего цикла сварки, аппаратуры управления и силовых цилиндров.
Привод вращения деталей механический на базе приводной бабки токарного станка модели 1А670, обеспечивает передачу постоянного крутящего момента в диапозоне бесступенчатого регулирования оборотов, необходимого для сварки с постоянной скоростью.
Управление гидро- и электрооборудованием стенда сосредоточено на двух независимых пультах управления, размещенных на основании подвижной траверсы и кроме этого, предусмотрены два пульта управления вращением детали.
3.8.1 Расчет привода кантавателя.
Деталь своей базовой поверхностью устанавливается в планшайбе с помощью кулачков.
Рассчитаем необходимый приводной момент вращения заготовки во время сварки, для этого определяем, что:
Рисунок 6. Расчетная схема.
Известно:
l1= 1700 мм l2= 300 мм dB=460 мм dD=460 мм
a1=900 мм h2= 1610 мм dA=460 мм l=0,005 м
h1= 1500 мм a2=200 мм dC=460 мм Q=8кН
Наибольший крутящий момент Мкр воспринимаемый приводом кантователя, равен сумме двух моментов грузового М=G·l и сил трения Mтр в подшипниках определяется вырожением:
Mтр=0,5(AdA·fA+BdB·fB+CdC·fC+DdD·fD),
где А, В, С,D – усилия в подшипниках;
dA, dB, dC, dD – соответствующие диаметры шпинделей.
Усилия действующие на хвостовики шпинделей, определяются как реакции опор балки весом G, свободно опертой своими концами в шарнирах передней и задней бабок,
;
;
В соответствии с этим вертикальные усилия в подшипниках передней бабки будут:
;
;
;
.
То же в подшипниках задней бабки:
В подшипниках передней бабки, кроме того возникают радиальные усилия под действием окружной силы Q на зубчатом колесе:
;
Так, как при данном расположении ведущей шестерни усилия А3 и В3 будут направлены горизонтально, т.е. перпендикулярно вертикальным нагрузкам АВ и ВВ, то суммарныерадиальные усилия в подшипниках передней бабки будут равны геометрической сумме двух взаимно перпендикулярных составляющих:
;;
Аксиальное усилие в подшипниках равно силе зажатия задней бабки и зависит от типа изделия, его размеров и способа крепления. В данном случае это крепление равно нулю.
Таким образом определив усилия в подшипниках А1 и приняв коэффициент трения металлических частей f = 0,1, мы можем определить момент сил трения в подшипниках
Mтр=0,5(AdA·fA+BdB·fB+CdC·fC+DdD·fD),
Mтр=0,5·0,1·104(46,01·0,7+15,9·0,46+46,7·0,3+18,7·0,4)=0,5·0,1·104·60,99=
=30500(Н·м),
Mтр=30,5(к Н·м)
Для определения крутящего момента, необходимо определить грузовой момент, который равен:
М=G·li
М=58·104·0,005=0,29·104 (Н·м),
Следовательно, крутящий момент равен:
Мкр=М+Мтр;
Мкр=0,29·104+3,05·104=3,34·104(Н·м),;
Mкр=33,4 (к Н·м)
Мощность привода определяется как, в зависимости от величины крутящего момента Мкр и требуемой частоты вращения шпинделя и (об/мин).
Зная что Mкр=33,4 (к Н·м), n = 0,2 об/мин;
η=0,57
3.8.2 Расчет требуемого диаметра гидроцилиндра
Исходя из того, что усилия закрепления детали составляет 40% от веса детали, определим что:
Р = 230кН.
Расчет силовых цилиндров производится по формулам, основанным на известной зависимости усилия на штоке от диаметра цилиндра D и давления в цилиндре q.
,
Р = 230 кН, требуемое усилие,
q = 4 МПа (давление в гидросети )
η – коэффициент полезного действия оценивает потери на трение в манжетах и уплотнениях, а также направляющих штока. Приблизительно η=0,85.
Из формулы определим диаметр цилиндра:
;
(м).
Принимаем из стандартного ряда Dцил=250 мм.
Определить удельную величину потери усилия в манжете:
где
где
h – высота манжеты = 17 мм;
f – коэффициент трения манжеты о стенки цилиндра, f=0,25-0,35.
P0– усилие на поршне; P0=230 кН;
.
Cледовательно потеря усилия в одной манжете составит 9,3%.
3.8.3 Описание строения портала
Портал представляет собой металлоконструкцию, имеющую привод перемещения и две площадки – рабочую и верхнюю вспомогательную.
На рабочей площадке расположены пульты управления самим порталом, стендом и сварочными аппаратами. На верхней площадке шкафы управления и источники питания, тележки со сварочными аппаратами.
Тележки имеют привод перемещения по направляющим вдоль портала. А также на данных тележка расположен механизм подъема и опускания сварочных головок, который необходим для того, что бы обеспечить возможность достать сварочным мундштуком “дна” разделки, чего не может обеспечить механизм сварочной головки в нужных приделах.
Описание технологического процесса изготовления изделия.
1. Выполнить обдирочное точение наружных поверхностей на токарно-карусельном станке 1А532ЛМФ3.
2. ОТК контролировать соответствие размеров заготовок.
3. Краном установить заготовку на планшайбу вертикально-расточного станка 277В.
4. Произвести растачивание внутреннего отверстия заготовки до заданного размера.
5. ОТК контролировать соответствие размеров заготовок.
6. Краном установить заготовку на радиально-сверлильный станок 2М58-11.
7. Произвести сверление отверстия.
8. ОТК контролировать соответствие размеров заготовок.
9. Краном установить заготовку в токарно-винторезный станок 1А670.
10. Произвести нарезание резьбы.
11. ОТК контролировать соответствие размеров заготовок, при наличии положительного заключения УЗК, чистоту свариваемых поверхностей.
12. Подготовить заготовки к сварке, обеспечить свариваемые и посадочные поверхности от ржавчины, обезжирить уайт-спиртом.
13. Установить краном заготовку на ролики люнетов. Центр тяжести детали должен находится между люнетами.
14. Выставить заготовку на оптическую ось стенда, регулирую и положение перемещением роликов люнетов.
15. Снять визитную марку из отверстия заготовки, расположенного около планшайбы.
16. Включить гидропривод стенда, перемещением нижней тяги переместить люнеты с заготовкой до упора торца заготовки в планшайбу.
17. При помощи кулачков планшайбы закрепить заготовку в планшайбе.
18. Установить краном на люнеты вторую заготовку.
19. При помощи гидропривода переместить люнеты с заготовкой к первой заготовке и установить между ними расстояние 200 мм.
20. Сцентрировать заготовку 2 относительно первой. Разность показаний индикатора не должна быть более 0,5мм.
21. Установить газовые горелки и нагреть посадочные отверстия заготовки до 200°С.
22. Установить краном третью заготовку на люнеты.
23. При помощи гидропривода переместить люнеты с заготовкой ко второй заготовке и установить расстояние между ними 200 мм.
24. Нагреть посадочные отверстия заготовки до 200°С.
25. Отцентрировать подшипник упорный относительно торца заготовки при помощи винтовых домкратов.
26. Установить в гидростанции рабочее давление гидроцилиндра, равное 4Па.
27. Включить перемещение штока гидроцилиндра и сжать заготовки при помощи всех трех тяг, обеспечить горячую посадку до упоров.
28. После остывания заготовок проверить ширину сформировавшейся разделки в диаметрально противоположных точках.
29. Вывести из соприкасновения с деталью ролики люнетов.
30. Проверить индикаторами радиальное биение.
31. Изделие покрыть асбестовым полотном по обе стороны разделки в три слоя.
32. Подготовить к работе и проверить две сварочные головки.
33. Заправить сварочную проволоку.
34. Установить сварочный мундштук.
35. Установить режим сварки.
36. Провести автоматическую многослойную сварку под флюсом с программным управлением корневой части разделки на высоту 20 мм.
37. Проложить сварочный шов по середине разделки. Управление раскладкой валиков производить в ручном режиме. Второй шов проложить под левой стороной разделки и перевести управление раскладкой на программу по 2 валика в слои.
38. Подключить установку для зачистки и в течении всего процесса сварки производить зачистку сварочных швов от шлаковой корки. Температура изделия 400 °С. Шлаковые включения не допускаются.
39. Сварку вести круглосуточно с перерывом на подогрев через каждые два часа. Подогрев заготовок производить в течении двух часов.
40. После окончания сварки снять индукторы краном, опустить кулачки планшайбы, снять изделие со стенда и отправить на термообработку.
41. После термообработки и шлакообработке произвести УЗК сварного соединения.
3.10 Мероприятия по уменьшению сборочно-сварочных напряжений и деформаций
Так как сталь 20ХН3МФА склонна к самозакаливанию, то необходимо установить скорость охлаждению. Это достигается предварительным и сопутствующим подогревом изделия.
Подогрев, помимо снижения остаточных напряжений, заметно влияет на структуру металла в зоне сварки. Уменьшая скорость охлаждения, удается регулировать структурные превращения. Не следует делать низкотемпературный подогрев для снижения остаточных напряжений, так как уменьшение их составляет не более 30-40%. Подогрев понижает предел текучести металла в момент сварки, что и влияет на формирование и величину остаточных напряжений.
Для того, что бы назначить температуру предварительного и сопутствующего подогрева необходимо рассчитать эквивалент углерода:
Сэ=%С+Mn/6+Cr/5+V/5+Mo/4+Ni/15+Cu/13+P/2;
Если Сэ
С1э=0,005·Сэ.
С2э=Сэ+С1э;
Сделаем расчет Тпод, исходя из вышесказанного:
Сэ=0,2+1.4/5+0.15/5+0,6/4+3/15+0,025/2=0,87;
Сэ>0,45, подогрев необходим.
С1э=0,005·300·0,87=1,3;
С2э=Сэ+С1э=0,87+1,3=2,1.
Исходя из опытных данных в лаборатории сварки ОАО НКМЗ, температура предварительного и сопутствующего подогрева составляет 400-450 °С.
Подогрев цилиндра перед сваркой и поддержание температуры в процессе сварки производится индукционным методом при частоте 50 Гц. Индуктор ТПЧ.
Наиболее эффективным методом уменьшения остаточных напряжений является общий высокий отпуск. Он является практически единственным методом когда одновременно с уменьшением напряжений первого рода происходит восстановление пластичности металла и снижение напряжений более высоких родов по всему объему металла сварной конструкции независимо от и сложности и конфигурации. Можно снизить напряжения до 85-90% от исходных значений.
Он состоит из четырех стадий: нагрева, выравнивания температур по длине и сечению деталей, выдержки и охлаждения.
Экспериментальные данные показывают, что при температуре отпуска 650-680 °С пластичность стали полностью восстанавливается через 2-3 часа.
После сварки цилиндра гидропресса, он подвергается высокому отпуску в нем при температуре 650±20 °С, для снятия остаточных напряжений.
Перед посадкой в печь на отпуск не допускается ее охлаждение ниже 300 °С.
Сварка кольцевых швов сопровождается возникновением упругопластических деформаций в зоне сварного шва, что неблагоприятно влияет на протекание сварочного процесса. По этому для поджатия изделий в кантователе нельзя применять обычные жесткий вращающиеся центра. Поджимные вращающиеся центра должны иметь упругое исполнение с регулируемым усилием поджима. Конструкция этих центров не препятствует свободной деформации изделий при их нагреве и охлаждении, обеспечивая надежное их закрепления, и снижает остаточные упругопластические деформации в зоне нагрева.
Эффективным способом предотвращения перемещений при сварке кольцевых швов является, режим кромок к подкладному кольцу роликом, перекатывающимся по поверхности стыка перед сварной дугой.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.11 Обоснование и описание методов контроля качества, исправление дефектов и выбор оборудования
Качество продукции – это совокупность свойств продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с её назначением. Показатели качества сварных соединений определяются той или иной совокупностью следующих свойств: прочностью, надежностью, отсутствием дефектов, структурой металла шва и околошовной зоны, коррозионной стойкостью и. т. п.
Управление качеством сварки должно предусматривать контроль всех факторов, от которых зависит качество продукции. Основное воздействие контроль должен оказывать именно на технологию производства, обеспечивая предупреждение дефектов и брака продукции. Контроль должен производиться по всем ниже перечисленным стадиям.
Контроль качества основного металла.
Проверка металла перед сваркой начинается с проверки наличия сертификата, где должны быть указаны: механические свойства, пластические свойства, химический состав металла. При отсутствии сертификата проводится полная проверка металла и лишь после этого он запускается в производство. Металл перед сваркой должен быть проверен на свариваемость, перед сваркой все заготовки должны быть очищены от ржавчины, окалины, загрязнений, и проверены на отсутствие механических повреждений.
Контроль качества сварочных материалов Качество сварного соединения во многом зависит от качества сварочных материалов, поэтому каждую партию электродов, проволоки, флюсов, баллоны с защитным газом перед началом сварки необходимо тщательно проверять. Сварочные материалы должны иметь сертификат, в котором должны быть указаны данные в соответствии с ГОСТ, ТУ и паспорт.
Контроль качества газа Если газ поставляется в баллонах, то он должен иметь сертификат завода-поставщика с указанием ГОСТ, названия газа, % примесей, % влаги, даты выпуска. Использование баллонов, не имеющих сертификатов, запрещено. Если сертификат имеется, то проверку производят только в тех случаях, когда при сварке возникают поры. Для предотвращения пор при сварке в защитных газах рекомендуется использовать осушители.
Контроль качества сварочной проволоки Проволока поставляется в бухтах с металлической биркой, на которой должны быть указаны: завод-изготовитель, № плавки, марка проволоки. Также должен присутствовать сертификат на проволоку, в котором должно быть указано: марка и диаметр проволоки, завод-изготовитель, № плавки, масса проволоки и её химический состав. При поступлении партии проволоки проводиться её проверка на отсутствие окислов, следов смазки, грязи и если проволока не надлежащего качества её подвергают механической или химической очистке.
Контроль качества оборудования Данный вид контроля осуществляется в несколько этапов.
1. Контроль самим оператором производиться каждый день, перед началом смены.
2. Один раз в неделю оборудование должно осматриваться мастером участка и соответствующие записи должны производиться в журнале осмотра. Если в процессе осмотра выявлены серьезные недостатки, то дается заявка в группу механиков или электриков на их устранение. Работа на неисправном оборудовании запрещена.
3. Один раз в месяц производиться профилактический контроль и ремонт оборудования группой механиков и электриков. Этот контроль производиться по графику, утвержденному начальником цеха.
В процессе всех видов контроля обращают особое внимание на исправность всех контролирующих приборов, проводки, подводящей питание, шлангов (если это полуавтомат), держателей, горелок, редукторов, наличия заземления, а также наличия изоляционного коврика у сварщика. Профилактический осмотр проводиться в нерабочие дни.
Контроль качества технологии
Этот вид контроля предусматривает контроль за подготовкой заготовок, исправностью оснастки, необходимой, для сборки изделия, как поузловой, так и общей. Контроль заготовок производиться выборочно и если выявлены существенные отклонения, то проверяется вся партия. У сборочных и сварочных приспособлений проверяется исправность зажимных устройств, пригодность установочных поверхностей, исправность и пригодность медных, флюсо-медных и других подкладок, теплоотвод элементов. Проверяются режимы выполнения сварочных операций, то есть: сварочный ток, напряжение на дуге, скорость сварки; контроль проводится путем визуального наблюдения за приборами и внешнего осмотра сварного шва.
При изготовлении особо ответственных конструкций, а также при серийном и крупносерийном производстве контроль ведется путем непрерывной записи параметров режима с помощью самопишущих приборов.
Контроль квалификации сварщика или оператора
Этот контроль производится на всех этапах производства сварной конструкции: заготовки, сборки, сварки и контроля готовой продукции. С этой целью производится периодическая аттестация операторов, паспортизация сварщиков, сборщиков, дефектоскопистов. Порядок и сроки аттестации указаны в соответствующих документах, отраслевых нормативах или в соответствующих распоряжениях по цеху или предприятию. В процессе аттестации производиться проверка теоретических знаний и практических навыков выполнения работы. Аттестация производиться комиссией, которая создается приказом по предприятию или распоряжением по цеху и включает ведущих специалистов отрасли.
Контроль готовой продукции
В сварочном производстве для контроля готовой продукции используют 2 группы методов контроля: разрушающие и неразрушающие методы контроля.
К неразрушающим методам контроля относятся: контроль внешним осмотром, радиационный, акустический, магнитный, электромагнитный, ультразвуковой контроль, капиллярные методы контроля, а также контроль течеискателями и другие.
Для контроля качества проектируемого изделия используются контроль внешним осмотром (для всех изделий) и ультразвуковой контроль (выборочно).
4 Организационная часть
4.1 Производственная связь проектируемого участка
Проектируемый участок с одной стороны является приемщиком продукции, а с другой — поставщиком ее в другие цеха и подразделения завода.
Рисунок 7. — Производственная связь проектируемого участка
Из приведенной выше схемы видно, что проектируемый участок цеха получает со складов металл, сварочные материалы, ГСМ, спецодежду; из углекислотной – углекислый и продный газ; из компрессорной – воздух; с электроподстанции снабжается электричеством; из котельной поступает горячая вода и пар; из кислородного цеха поступает кислород.
Готовая продукция, произведенная на участке, поступает на грунтовку и покраску, затем на участки сборки и сварки хребтовой балки, и далее на склад готовой продукции.
4.2 Нормирование технологического процесса сборки и сварки
1. Установить краном заготовку №1 на ролики люнеты. ( карта №4; 6,96 мин).
2. При помощи гидропривода стенда, переместить люнеты с заготовкой до упора торца заготовки в планшайбу (№45; 0,54 мин.).
3. При помощи кулачков планшайбы закрепить заготовку в планшайбе (№45; 054 мин).
4. Повторить п1, для заготовки 2. (6,96 мин).
5. Переместить люнеты с заготовкой к первой. (№45; 0,54 мин).
6. Повторить п1 и п5 для 3 заготовки. (7,5мин).
7. перемещение штоков гидроцилиндра и сжать заготовки (№45; 0,54)
Нвр = Тншт (1+tп.з./100);
где Тншт – норма штучно-калькуляционного времени;
Тншт =tоп(1+(tотд+tобсл)./100);
где tп.з. – подготовительно-заключительное время.
tп.з.=8% (8, карта №180).
tотд – время отдыха кратковременные перерывы в работе в течении смены;
tобсл – время обследования рабочего места в начале и в конце смены, в течении смены;
tотд – 18% (8, карта №180).
tобсл – 22% (8, карта №180).
tоп – оперативное время, определяется расчетным путем:
tоп =6,96+0,54++5,6+6,96+0,54+6,96+0,54+0,54;
tоп =28,1 мин.
Тншт = 28,1(1+(18+22)/100)=39,34 мин;
Нвр = 39,34(1+8/100)=42,5 мин.
Значит, норма времени на сторону цилиндра составляет 42,5 мин.
Нормирование сборочных операций производится с помощью формулы для нормирования кольцевых швов.
Тн =(Tншк. ℓґKґ+tви)·n), мин;
где Tншк. – смешанное штучно-калькуляционное время:
Tншк.=(Tо+tвш)·к;
где То – оперативное время;
То =60·n/vсв, мин;
n – число проходов.
к – коэффициент к оперативному времени к=1,1.
tвш – вспомогательное время, зависящее от длины свариваемого шва, мин.
ℓґ=πD/1000 – приведенная длина кольцевого стыка, мин.
Kґ — общий коэффициент к неполному штучно-калькуляционному времени (к.№163).
tви – вспомогательное время, зависящее от изделия и типа оборудования (к.№170).
То =60·46/18=153,3 мин;
tвш = 0,2+1,0=1,2 мин;
Tншк. =(153,3+1,2)·1,1=169,9 мин.
ℓґ=3,14·2500/1000=7,85 м;
Kґ=1,05;
tви =32 мин.
Тн =(169,9·7,85·1,05+32)·2=2866,1 мин;
Тн =47,8 ч.
4.3 Расчет потребного количества сборочно-сварочного
оборудования, оснастки и рабочих мест
4.3.1 Количество оборудования определяется по формуле:
nоб=Тноб/Тоб·α1·β1;
Tноб –трудоемкость, необходимая для выполнения годовой программы;
Tоб – действительный фонд годовой работы единицы оборудования;
α1 – средний коэффициент выполнения нормы;
β1 – коэффициент загрузки оборудования;
nоб=Тноб/Тоб·α1·β1·σ;
Количество сварочного оборудования:
nоб.св.=47,8·8·500/5755·1,1·0,8=5,7 шт;
принимаем nоб.св.=6 шт;
кз.св.об=5,7/6·100%=97%.
Количество сборочно-сварочного оборудования:
nпр=48,51·500/5755·1,1·0,8·2=2,39.
принимаем nпр=3 шт.
кз.пр=2,39/3·100%=79,66%
Количество рабочих мест:
nр.м.=47,8·500/5755·1,1·0,8·2=2,39 шт
кз.пр=2/2,39·100%=83%
4.4 Определение потребного количества основных и вспомогательных материалов
1. Расход электродной проволоки при автоматической сварке под флюсом: Gэл.пр. =Gн.м.· кґ,
где Gн.м – масса наплавленного металла;
кґ — коэффициент, учитывающий угар и потери;
кґ =1,05; Gн.м =800 кг.
Gэл.пр. =800· 1,05=840 кг;
2. Расход флюса может быть приближенно принят по расходу электродной проволоки с коэффициентом 1,4…1,6
Gф = Gэл.пр · кф;
Gф = 800 · 1,5=1200 кг;
4.5 Выбор и обоснование внутрицехового транспорта
Так как заготовки имеют очень большую массу, примерно по 20т каждая, то целесообразнее всего перемещать их при помощи мостового крана, имеющего максимальную грузоподъемность.
Данное изделие собирается из трех тяжелых деталей, поэтому применение конвейеров и подобного вида транспорта нецелесообразно. Одного мостового крана будет достаточно, потому что деталей, из которых собирается цилиндр всего три.
4.6 Планировка участка цеха и описание технологического потока
При проектировании участка цеха используем типовую схему двухрядного расположения оборудования. При таком расположении, производственная площадь загружена на 67%.
Определим габариты размещаемого оборудования:
1А532ЛМФ3 — 8000Ч6000 мм;
2777В — 2000Ч1500 мм;
2М58-11 6000Ч2000 мм;
1А670 — 9000Ч1800 мм.
Данное оборудование расставляем согласно технологического процесса изготовления изделия.
Принимаем ширину пролета lпр = 24м; lпроезд=4м; шаг колонн =12м; расстояние от оси колонны до оборудования равно 1,6м.
На плане участка показываем подвод холодной воды, природного газа для подогрева заготовок перед сваркой и пожарные листы по нормам пожарной безопасности.
5 ОХРАНА ТРУДА
Проблема безопасности труда должна рассматриваться комплексно, с учетом всех факторов, создающих условия несчастных случаев и профзаболеваний.
Для изучения факторов, влияющих на условия труда, рассмотрим взаимосвязи человека с элементами системы труда. В процессе труда человек средствами труда воздействует на предметы труда, качественно видоизменяя их или меняя положение его в пространстве. В свою очередь, сам предмет труда, материалы, инструменты и оборудование, имеющиеся в распоряжении человека, оказывают влияние на характер условий труда. Кроме того, безопасность и безвредность труда зависят от параметров производственной среды (микроклимата, производственных вредностей), уровня организации труда, от взаимоотношения человека с трудовым коллективом. Все элементы процесса труда находятся в диалектической взаимосвязи и образуют единую систему.
Для обеспечения безопасности труда на рабочем месте каждого человека должны быть обеспечены: электробезопасность, пожаробезопасность, безопасность производственного оборудования и технологических процессов, безопасность устройства и эксплуатации подъемно-транспортных машин и т. д.
Анализ опасных и вредных производственных факторов
При выполнении сварки, наплавки, резки, пайки и напылении металлов на работающих могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы. К вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение сварочной дуги, а также инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых изделий; электромагнитные поля; ионизирующее излучение; шум; ультразвук; статическая нагрузка на руку. При сварке в зону дыхания работающих огут поступать сварочные аэрозоли, содеражащие в составе твердой фазы окислы различных металлов (марганца. хрома, никеля, меди, титана, аллюминия, вольфрама, железа и т.д.), их окислы и другие соединения, а также токсичные газы (окись углерода, озон, фтористый водород, окислы азота и др.). Количество и состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависят от химического состава сварочных материалов и свариваемых металлов, вида технологического прощесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных веществ может явиться причиной острых и хронических проффессиональных заболеваний и отравлений. Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне и его спектр зависят от мощности дуги, применяемых материалов, защитных и плазмообразующих газов. При отсутствии защиты возможны поражения органов зрения (электроофтальмия, катаракта и т.п.) и ожоги кожных покровов. Отрицательное воздействие на здоровье может оказать инфракрасное излучение предварительно подогретых изделий, нагревательных устройств (нарушение терморегуляции, тепловые удары).
При ручных и полуавтоматических методах сварки имеет место статическая нагрузка на руки, в результате чего могут возникнуть заболевания нервно-мышечного аппарата плечевого пояса. К опасным производственным факторам относятся воздействие электрического тока, искры и брызги, выбросы расплавленного металла и шлака; возможность взрыва баллонов и систем, находящихся под давлением; движущиеся механизмы и изделия.
Требования к безопасности производственных процессов Эти требования включают в себя: устранение непосредственного контакта рабочего с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами готовой продукции и отходами производства, оказывающими вредное действие; замену технологических процессов и операций, связанных с возникновением вредных и опасных факторов, процессами и операциями при которых данные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью; комплексную механизацию и автоматизацию производства; применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов, и т.д.
продолжение
--PAGE_BREAK--