МинобрнаукиРоссии
Государственноеобразовательное учреждение
Высшегопрофессионального образования
Ижевскийгосударственный технический университет
КафедраМ и ТОМД и СП
Пояснительнаязаписка
ккурсовому проекту на тему:
Технологияизготовления секции настила рефрижераторного судна
Ижевск2011 г.
Содержание
Введение
1. Описание сварной конструкции
2. Литературный обзор по изготовлениютиповых конструкций
3. Анализ предлагаемых вариантов
3.1 Правка
3.2 Резка листов
3.3 Вырезка люка
3.4 Вид сварки
3.5 Защитная среда
3.6 Сварочная проволока
3.7 Последовательность сборочно-сварочныхопераций
3.8 Выбор оборудования
3.9 Выбор метода контроля
4 Разработка техпроцесса заготовительныхопераций
4.1 Правка листового и сортовогопроката
4.2 Резка листового и сортовогопроката
4.3 Описание оборудованиядля заготовительных операций
5 Разработка техпроцесса сборочно-сварочныхопераций
5.1 Характеристика и особенностисварки применяемых материалов
5.2 Расчет режимов сваркив среде углекислого газа
5.3 Описание применяемогосборочно-сварочного оборудования
6. Технология контроля
7. Проектирование компоновкиустановки и описание ее работы
8. Техника безопасности научастке
Выводы
Литература
Приложения
Введение
В настоящеевремя все типы судов, в том числе и крупнейшие танкеры водоизмещением200 000т и выше, выпускаются исключительно со сварными корпусами. Большоечисло пересекающихся элементов, в особенности в сочетании стребованием герметичности соединений усложняет конструкцию узлов и технологиюих выполнения.
Огромные размерыцельносварной конструкции и невозможность снятия остаточных напряженийпредопределяют большой запас упругой энергии, накопленнойв корпусе корабля. В этих условиях не исключена возможность самопроизвольногоразвития трещины на большом протяжении, приводящей к разрушению корпуса.При проектирований сварных соединений и узлов используют металлс высоким сопротивлением развитию трещин и предусматриваютустранение концентрации напряжений, а в процессе изготовленияпринимают меры по предотвращению и устранению дефектов сварки.
В основе существующихметодов постройки судов лежит предварительное изготовление частей корпуса суднав виде сборочных элементов, секций и блоков. Каждая отдельная секция должна бытьдостаточно жесткой. При разбивке каркаса на элементы, секции и блоки необходимопредусмотреть выполнение возможно большего объема сборочно-сварочных работ в условияхцеха. [1] Производство узлов и секций корпуса, или так называемое сборочно-сварочноепроизводство, занимает одно из важнейших мест в постройке судна. На его долю приходятся12-18 % общей трудоемкости постройки судна или 40-50 % объема работ по изготовлениюкорпуса. Продолжительное время изготовления узлов и секций в сборочно-сварочныхцехах было связано с широким применением тяжелого физического труда. Технологическаяоснастка для сборки корпусных конструкций была, как правило, индивидуального назначения,а универсальная применялась ограниченно. Специализация производственных участковна многих предприятиях была незначительной, уровень механизации производства определялсяв основном уровнем механизации сварочных работ. В настоящее время на основании результатовразработок создано и успешно эксплуатируется достаточно большое число средств механизациисборочно-сварочного производства, в том числе механизированные участки и поточныелинии изготовления основных типов узлов и секций корпусов судов, комплексно-механизированныесборочно-сварочные цехи. [2]
Большинство сборочныхэлементов состоит из простых листовых деталей или из прокатных и составных балоки рамок. При сборке и сварке листовых полотнищ используют стенды, имеющие передвижныебалки с флюсовыми подушками и электромагнитами.
Различают секцииплоскостные, с прогибью и объемные. Сборку и сварку плоскостных секций осуществляютна плоских стендах. При этом широко применяют способ раздельной сборки и сваркипродольного и поперечного набора, позволяющий увеличить объем сварки, выполняемыйавтоматами. На стенд укладывают полотнище, зачищают места установки набора, устанавливаютнабор главного направления. Затем набор другого направления и приваривают к полотнищуполуавтоматами. Для сборки секций с прогибью используют постели, образуемые наборомлекал, закрепленных на жестком основании и воспроизводящих обводы изготовляемойсекции. Для сборки объемных секций применяют жесткие постели-кондукторы, которыеподдерживают собираемую секцию не только снизу, но и с боков по всей высоте.
1. Описаниесварной конструкции
Данная конструкцияявляется секцией настила основания рубки рефрижераторного судна. Она состоит изполотнища, состоящего из трех сваренных встык листов, и приваренными к нему ребрамижесткости. Эта конструкция относится к корпусным транспортным конструкциям. Длявсех таких конструкций характерен ряд общих конструктивных особенностей – наличиеполотнища, набора, вырезов и др.; естественно, имеются различия в зависимости отназначения и условий работы тех или иных конструкций. Перед проектировщиками всегдастоит задача создания секций, которые не только были бы оптимальными по массе, нои на изготовление которых требовалась бы минимальная трудоемкость. [3]
Собранную секциюв последующем объединяют в жесткую пространственную конструкцию, способную восприниматьвибрационные и динамические нагрузки. Наша конструкция воспринимает только вертикальнуюнагрузку от собственного веса, но так как она является частью корпуса судна, топри ее изготовлении предъявляются высокие требования. В корпусах судов обычно используютуглеродистую сталь обыкновенного качества группы В, так как корпуса судов – ответственныеконструкции. По способу раскисления выбираем спокойную сталь, так как она обладаетболее стабильными свойствами и она менее склонна к хрупким разрушениям. [4]
Для изготовлениясварной конструкции данной для проекта применяю листовой и сортовой прокат.
1. Полотнище:позиция на эскизе (Рис. 1) (1) (2)
Материал: Лист/>
Лист />
2. Шпангоут: позиция(3)
Материал: Тавр/>
3. Шпангоут: позиция(4)
Материал: Уголок/>
4. Шпангоут: позиция(5)
Материал: Уголок/>
5. Шпангоут: позиция(6)
Материал: Уголок/>
Данная конструкцияизготавливается из одной марки стали и ее химический состав приведен в таблице 1.
Таблица 1. Нормируемыйхимический состав углеродистой стали обыкновенного качестваМарка стали Содержание элементов, % С Mn Si Р S Не более ВСт3сп 0,14-0,22 0,4-0,65 0,12-0,3 0,04 0,05
/>
Рис. 1. Секциянастила рефрижераторного судна.
Технические требования
Косновному материалу:
— химический состав должен соответствоватьданной марке стали согласно ГОСТ380-71;
— поверхность и требования ккромке должны соответствовать для листового материала ГОСТу 14637;
— расслоения в листах не допускаются
— при транспортировке и хранениилистового проката исключить его повреждения и деформацию;
— листовой прокат должен пройти контроль и механическими испытаниями в соответствиис ГОСТ 1577-81.
Кзаготовительным операциям:
— перед резкой и сваркой листынеобходимо править;
— схема механической резки должнаобеспечить получение заданных размеров с погрешностью ±0,5 мм;
— перед сваркой зачистить свариваемыекромки всех элементов от окалины, пыли, грязи, воды, масел и т. д., на расстоянии25 — 30 мм по длине шва.
К сборочно-сварочным операциям:
— сборку выполнять только издеталей и элементов, очищенных от заусенцев, грязи, масла, ржавчины, влаги;
— при сборке полотнища обеспечитьзазор между листами;
— при сборке конструкции и деталейне допускать изменение их формы и размеров;
— детали между собой зафиксироватьприхватками минимального размера;
— сборку произвести так, чтобыимелся свободный доступ к выполнению сварочных работ в последовательности, предусмотреннойтехнологическим процессом;
— для сборки использовать механическиеприспособления и прихватки;
— прихватки не должны иметьпоры и трещины;
— сварочные работы ведутся сварщиками,аттестованными в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков».
— для сварки в смеси газов использоватьпроволоку Св — 08Г2С ГОСТ 2246-70 и газ 95% С02 ГОСТ 8050-85 + 5% 02ГОСТ 5583-78;
— собранные и готовые элементыпредъявить ОТК;
— сварное соединение должнообеспечивать прочность и выносливость при статическом нагружении и знакопеременныхнагрузках.
К сварочным материалам:
— проволока должна поставлятьсяс омедненной поверхностью или неомедненной поверхностью;
— проволоку хранить в крытыхсухих помещениях при отсутствии в воздухе складских помещений паров кислот, щелочейи др. агрессивных веществ;
— с поверхности должны бытьобязательно удалены следы мыльной смазки;
— перед использованием проволокупрокалить и просушить;
— содержание химических элементовдолжно соответствовать марке сварочной проволоки [3];
— поверхность проволоки должнабыть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, забоин, окалин, ржавчины и др.
— допускаются риски, царапины,местная рябина и отдельные вмятины. Глубина дефектов не должна превышать предельногоотклонения по диаметру проволоки.
— перед сваркой проволоку прокалить.[4]
— сжатый газ, используемый присварке, хранить в баллонах ёмкостью 40 л.
Кконтролю:
— контроль должен обеспечиватьвыявление наиболее опасных дефектов -трещин и несплавлений;
— визуально-измерительным методомконтролировать все швы;
— для контроля прямолинейныхшвов применить капиллярный метод;
— в сварных швах не допускатьтрещины, непровары, прожоги, поры, а также подрезы более 5% от толщины свариваемогометалла;
— визуальному контролю подвергнуть100% швов.
2 Литературныйобзор по изготовлению типовых конструкций
Полотнища секцийявляются весьма распространенным типом узлов корпусных конструкций. Полотнища можноизготовлять по двум следующим организационно-технологическим вариантам:
— сборка и сваркаполотнищ в виде отдельного самостоятельного узла;
— сборка и сваркаполотнищ на механизированной поточной линии изготовления плоских секций.
Рассмотрим первыйвариант изготовления полотнищ. В этом случае их сборка и сварка осуществляется насамостоятельном участке, оборудованном специализированной оснасткой. При серийномизготовлении полотнищ целесообразно применять не единичные стенды, а поточную линию,состоящую из нескольких позиций (рис. 2). На первых этапах изготовления полотнищосновное внимание уделено сварочным работам. К настоящему времени создано и освоенопромышленностью несколько способов сварки стыков полотнищ.
Весьма распространеннымвсе еще является способ, при котором сварка осуществляется «на весу». В этом случаепроизводится автоматическая сварка (под слоем флюса) одной стороны полотнища, азатем после перекантовки полотнища и зачистки корня шва производится подварка обратнойстороны швов. При сварке «на весу» требуется тщательно подгонять стыкуемые соединенияи применять ограниченные режимы сварки во избежание прожогов. Это обстоятельствоснижает эффективность автоматической сварки. В то же время при таком способе сваркилегко обеспечить качественный шов по всей его длине. В дальнейшем был разработантехпроцесс, предусматривающий автоматическую сварку полотнищ на специальном стендес желобами, заполненными флюсом.
Флюсовая подушка,предохраняющая от протекания сварочной ванны, позволяет иметь повышенный зазор встыковых соединениях. Технология сварки при повышенных зазорах значительно облегчиласборку полотнищ, исключила прирубку или подрезку кромок и обусловила применениедостаточно высоких режимов сварки. В последнее время получила широкое распространениеодносторонняя сварка с двусторонним формированием шва. Этому способствовал целыйряд существенных преимуществ указанного способа по сравнению с двусторонней сваркой.[5]
Технология сборкии односторонней сварки с двусторонним формированием шва на судостроительном заводеим. А.А. Жданова.Рис.2. Сборка полотнища осуществляется в следующей последовательности.Первая пара листов подается козловым краном с вакуумными захватами на стенд сборки.Сборка каждого стыка производится на силовой балке стенда сборки. Кромки листовзачищаются от ржавчины и окалины с помощью пневматической металлической щетки, ориентируютсяпо базовым упорам, прижимаются друг к другу с помощью механизмов перемещения. Выравниваниекромок листов при прихватке производится специальным электромагнитом, укрепленнымна транспортировочной тележке. Прихватка листов и прихватка выводных планок производитсявручную электродами УОНИ-13/45А. после прихватки листы сдвигаются в направленииформирующих устройств, освобождая место для укладки последующего листа. Все технологическиеоперации и управление механизмами линий выполняются бригадой рабочих, состоящейиз трех сборщиков и двух электросварщиков. Собранное под сварку полотнище с помощьюмеханизма передвижения подается на позицию сварки. На медные подкладки предварительнонасыпается флюс с помощью флюсоукладчика. Медные подкладки с насыпанным на них флюсомподводятся под собранный стык и поднимаются до соприкосновения электромагнитов сполотном, затем включаются электромагниты. После опускания магнитной системы подаетсясжатый воздух в пневморукава подкладки и последняя с флюсом поджимается к стыкус заданным усилием. Механизм передвижения и поворота сварочного агрегата автомат«Мир» ориентируется на стык полотнища, после чего производится его сварка. [6]
Сварка листовв полотнище производится автоматами или полуавтоматами (полуавтоматы применяютсялишь в исключительных случаях) на стендах, имеющих флюсовые, флюсомедные или другиеподушки для формирования двустороннего шва за один проход. При отсутствии такихподушек полотнище, заваренное с одной стороны, перекантовывается и подвариваетсятакже автоматами с обратной. Наиболее часто в судостроении применяется односторонняясварка с двусторонним формированием шва, однако, применение этого способа не всегдаудовлетворяет существующим методам. [3]
С учетом важностиширокого применения в судостроении способа односторонней сварки были проведены исследованиятехнологии сварки полотнищ толщиной 4-10 мм, изготовляемых из стали Ст3. Исследовалисьдва способа: сварка на медной подкладке с канавкой и сварка на флюсо-медной подкладке.При сварке стыков без засыпки флюса в формирующую канавку, получить хорошее формированиешва не удалось вследствие слишком быстрого застывания расплавленного металла наподкладке. Введение в канавку различного количества флюса повысило качество обратнойстороны шва; лучшие результаты были получены при полном заполнении канавки флюсом.В результате выполненных исследований были отработаны режимы сварки, позволяющиеполучить удовлетворительное формирование обеих сторон шва, однако полностью избежатьдефектов на обратной стороне шва не удалось. [7]
Важнейшим направлениемявляется комплексная механизация производства сварных конструкций. Работа по механизациисварочного производства на судостроительных заводах ведется в направлении расширенияобъема применения известных способов механизированной сварки; разработки и освоенияновых механизированных методов сварки, а также в направлении создания комплексно-механизированныхлиний для изготовления типовых корпусных конструкций (крупногабаритных полотнищ,различных секций, выгородок и стенок надстроек и др.). Относительный объем примененияразличных видов сварки на Выборгском судостроительном заводе следующий:
— полуавтоматическаяв смеси газов 95% С02+ 5% 0275,7%
— автоматическаяи полуавтоматическая под флюсом 3,6%
— контактная0,5%
— ручная электродуговая19,7%
— газовая и др.0,5%
3. Анализ предлагаемыхвариантов при разработке техпроцесса
3.1 Правка
Правка в валках применяется для выправления в холодном состояний стальныхлистов и листов из цветных сплавов толщиной до 50 мм и шириной до 5000. Листы толщинойболее 50 мм обычно правят под прессами. Холодная правка в валках обеспечивает получениекачества листового проката в соответствии со стандартами на прокатную тонколистовуюи толстолистовую сталь. Рассматриваемый способ правки является наиболее производительнымпо сравнению с другими способами правки поперечным изгибом на прессах с правкойрастяжением, правка осуществляется между двумя рядами валков, причем валки одногоряда размещены в шахматном порядке по отношению валков другого ряда. Расстояниемежду рядами валков регулируется. Просвет между валками верхнего и нижнего рядовустанавливается несколько меньшим толщины листа, подлежащего правке. Лист захватываетсявращением валков и при прохождении между ними получает многократные, чередующиесяв противоположные стороны изгибы (перегибы) с напряжениями, превосходящими пределтекучести материала, благодаря чему и достигается выправление листа. Бывают машиныс параллельными рядами валков и с непараллельными рядами валков. Последние машиныпредназначены не только для правки, но и для изменения размеров листа (уменьшениетолщины, увеличение двух других размеров) из материалов с низким пределов текучести.
/>
Рис.4Схемы расположения валков в машинах с параллельными рядами валков и с непараллельнымирядами валков.
Числовалков зависит от толщины и нужного качества листа. Чем больше толщина листа, темменьшее количество валков необходимо, но при этом увеличивается число заходов правки.Так при правке листов толщиной 6 мм на пяти валковой машине, что бы получить необходимуюкорабоватость нужно пропускать листы два раза, что увеличивает время заготовительныхопераций и понижает производительность. Тоже качество можно получить на семи валковыхмашинах, но уже за один проход. [5] Выбираем правку на семи валковой машине.
3.2 Схема механической резки листов
Кромки ребер имеют прямолинейную форму, и в данном случае будет болеепроизводительной механическая резка. При термической резке деталей с прямолинейнымикромками возможно деформирование металла, что требует дальнейшей правки и механическойобработки. Поэтому целесообразнее применить механический способ резка.
Резка на гильотинных ножницах
Работа на гильотинных ножницах аналогична работе на пресс-ножницахЧастота этих ножниц несколько ниже (11 раз за минуту), однако большая ширина ножа(до 3,2 м) делает их более производительными. К тому же после резки на гильотинныхножницах наблюдается более чистый рез, а заготовки меньше деформируются и не требуютправки. Резке на гильотинных ножницах по упору исключает разметку и при небольшихразмерах деталей обеспечивает получение заготовок заданных размеров с высокой точностью.
Резка на дисковых ножницах
Резка дисковыми ножницами менее трудоемкая, чем на гильотинных Производительностьзависит от скорости вращения дисков, которая обеспечивает скорость резки до 0,2м/с. Толщина разрезаемых листов может достигать 25 мм, но при больших толщинах затрудняетсяначало резки. К тому же отечественная промышленность не выпускает дисковые ножницы,режущие листы толщиной свыше 10 мм. В промышленности их используют, как правило,для резки листов толщиной до 5 мм. Заготовки после резки этими ножницами требуютправки, что увеличивают время заготовительных операций. [ 6 ]
Таким образом выбираем резку на гильотинных ножницах. Перед дисковыми- по затратам, т. к. импортное оборудование дороже отечественного. Также использованиегильотинных ножниц по сравнению с другими рассмотренными схемами не требует правки.
3.3 Вырезкалюка
Для вырезки люкаприменяем термическую резку. При этом возможно применение:
а) кислороднойрезки;
б) воздушно-дуговойрезки.
Производительностьвоздушно-дуговой резки значительно выше кислородной, но при этом плохое качествореза и отрезанные кромки придется подвергать дополнительной механической обработке.Точность соблюдения размеров при кислородной резке значительно выше. Выбираем кислороднуюрезку. [9]
3.4 Вид сварки
При выборе видасварки рассмотрим два варианта:
а) сварка подслоем флюса;
б) сварка в смесигазов 95% С02+ 5% 02.
Анализируя предлагаемыеварианты, принимаю сварку в смеси газов, так как одним из важнейших преимуществ,по сравнению со сваркой под слоем флюса, является возможность стабильно зажигатьдугу, а в нашей конструкции необходимо сваривать прерывистыми швами, в этом случаесваривать под флюсом невозможно. Это преимущество является важнейшим при выборевида сварки. Но существуют и другие преимущества сварки в смеси газов. Это отсутствиеопераций по удержанию и удалению флюса, эти операции трудоемки, а, следовательно,и производительность при сварке в смеси газов будет выше, чем при сварке под флюсом.При сварке в смеси газов возможно контролировать свариваемое соединение при сварке.В связи с выделенными преимуществами применяем сварку в смеси газов. [10, 11]
3.5 Защитнаясреда
В качестве защитныхгазов при сварке плавлением применяют различные газы и их смеси. Для сварки углеродистойстали можно применить:
1 СО2+ 5% О2
2 Ar + 20% СО2[10]
Преимуществомзащитной среды Ar + 20% СО2 над защитной средой СО2 и СО2+ 5% О2 существенно, но при этом ее стоимость значительно выше и применятьзащитную среду Ar + 20% СО2 нецелесообразно. Наиболее широкое применение находитв последние годы смесь СО2 + 5% О2, она оказывает более интенсивноеокисляющее действие на жидкий металл, чем чистый углекислый газ. Благодаря этомуповышается жидкотекучесть металла, что приводит к стабильности струйного процессаи улучшает формирование шва, а также снижает привариваемость капель металла к поверхностиизделия. При добавлении к углекислому газу кислорода уменьшается вероятность образованияпор, кроме того, кислород дешевле углекислого газа, что делает смесь экономическивыгодной. Выбираем защитную среду СО2 + 5% О2. [10]
3.6 Сварочнаяпроволока
Для сварки конструкционныхсталей в окислительных защитных газах обычно применяют легированные кремнием и марганцемсварочные проволоки: Св-08Г2; Св-08ГС; Св-08Г2С. Все они отличаются количествомлегирующих компонентов. Наиболее большое количество марганца содержится в проволокеСв-08Г2С, наиболее большое содержание кремния содержит проволока Св-08ГС и Св-08Г2С.Повышенное содержание марганца и кремния в металле сварочной ванны препятствуетпереходу серы из шлака в металл и устраняет вредное влияние серы в сварном соединении.Реакция окисления углерода проходит в металле сварочной ванны более интенсивно приварке проволоками, содержащими значительные количества марганца и кремния. Окислениеуглерода ведет к уменьшению его концентрации в металле шва, что повышает стойкостьшва против образования кристаллизационных трещин. Выбираем проволоку Св-08Г2С, таккак она содержит больше марганца по сравнению с проволокой Св-08ГС и больше кремнияпо сравнению с проволокой Св-08Г2. При сварке проволокой Св-08Г2С в металле швабудет меньшее содержание серы, и стойкость шва будет выше против образования кристаллизационныхтрещин. [10, 3]
3.7 Последовательностьсборочно-сварочных операций
Последовательностьвыполнения сборочно-сварочных операций может быть различна:
1. Сварка послевсей сборки;
2. Сборка и сваркапоочередно;
3. Сборка и сваркаузлов, а затем их общая сборка и сварка.
Выбираем сваркупоочередно, так как изделие имеет конструктивные особенности. При такой последовательностисборки сварки не возникнет затруднений для наложения сварных швов.
3.8 Выбор оборудования
Для правки листовможно применить листоправильную многовалковую машину. Сравним две модели многовалковыхмашин. [13]
ПараметрыМодельI II
1. Толщина листа,мм4-64-10
2. Ширина листа,мм2500
3. Скорость правки,м/мин12 10
4. Число правильныхвалков, шт 5 7
5. Мощность электродвигателя,кВт70 80
6. Габаритныеразмеры, мм
Ширина36302330
Длина77809850
Высота35303385
7. Масса, кг53,561
По техническимданным оборудование примерно одинаковое, но модель I имеет меньшие габариты, большуюскорость правки, но при этом меньше толщина исправляемого листа. Для нашей конструкциине нужны большие толщины, поэтому мы выбираем модель I.
Для резки листовприменяем гильотинные ножницы. Из номенклатурного справочника «Кузнечно-прессовоеоборудование», можно применить только одну модель ножниц Н407, так как наибольшаяширина разрезаемого листа 5000 мм. В нашей конструкции ширина реза составляет 3500мм. Остальные предложенные там ножницы имеют недостаточную ширину реза, следовательно,они не подходят.
Для сборки можноприменить электромагнитный стенд или механический стенд. Применяем электромагнитныйстенд. Достоинством является то, что собранное на нем изделие полностью открытосверху и легко доступно для любого автосварочного аппарата.[8] При выборе электромагнитногостенда, можно сравнить стенды Р-624 и Р-754.
Технические характеристикиР-624Р-754
1. Толщина свариваемыхлистов, мм 3-8 3-8
2. Количестволистов в полотнище, штдо 6 до 8
3. Размер стенда,мм
Длина 9960 12460
Ширина4260 6860
Высота 690 720
4. Масса стенда,кг1430018500
Сравнивая по техническимхарактеристикам, стенд Р-624 имеет меньшие габариты и на него можно укладывать меньшеечисло свариваемых листов (до 6) по сравнению со стендом Р-754. Для нашей конструкциинаиболее подходит электромагнитный стенд Р-624. [8] Для вырезки люка можно применитьручную машину для кислородной резки или портальную машину. Целесообразно применитьручную машину, чем портальную, так как вырезать отверстие нужно не часто, поэтомуприменение портальной машины экономически не выгодно. [9] Для сварки применяем портальнуютележку со сварочной головкой, так как это позволит сваривать продольные и поперечныешвы, не переналаживая, в отличии от других видов тележек.
3.9 Выбор методаконтроля
Данная конструкция,предложенная для проекта, является частью корпуса судна, применяем капиллярние методыконтроля. Задачей капиллярной дефектоскопии заключается в обнаружении поверхностныхдефектов. Могут быть использованы следующие методы контроля:
1. Люминисцентный;
2. Цветной;
3. Лиминисцентно-цветной.
Выбираем цветнойметод контроля, так как метод выявления дефектов более удобен, не надо использоватьультрафиолетовое излучение и производительность при этом методе контроля выше. [12]
4 Разработкатехпроцесса заготовительных операций
После подбораметалла по размерам и маркам стали необходимо выполнить следующие операции:
1. Правка листовогои сортового проката;
2. Резка листовогои сортового проката;
3. Вырезка люка.
4.1 Правкалистового и сортового проката
Листовой прокаттребует правки в том случае, если его поставляют в неправильном виде, а также, еслидеформации возникли при транспортировании. Правку листов осуществляем на листоправильноймноговалковой машине (модель ИВК10х2500) с числом правильных валков-9. Правка осуществляетсяв холодном состоянии. Устранение волнистости достигается многократным изгибом листапри пропускании его между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шахматномпорядке. Приводим схему расположения валков (см. рис.3) [1]
/>
Рис. 3 Схема правкилистов на листоправильных вальцах.
Правку сортовогопроката проводим на роликовых машинах (рис. 4), работающих по той же схеме, чтои листоправильные.
/>
Рис. 4 Схема правкисортового проката
4.2 Резка листовогои сортового проката
Резку производимна гильотинных ножницах. Разрезаемый лист заводится между нижним и верхним ножамидо упора и зажимается прижимом. Верхний нож, нажимая на лист, производит скалывание.Резка по следующим схемам раскроя см. рис. 5
/>
Рис. 5 Схема резкина гильотинных ножницах 1-нижний нож; 2-разрезаемый лист; 3- прижим; 4- верхнийнож; 5 –упор.
Для резки сортовогопроката применяем ножницы сортовые открытые (модель Н1226А). Резать на длину 3350,1325и 975 мм.
Для вырезки люкаиспользуется ручная машина для кислородной резки (модель ТО1). Режут заготовки последующим схемам раскроя (см. рис. 6, 7).
/>
а) заготовка длялиста поз. 1
/>
б) заготовка длялиста поз. 2
Рис. 6. Схемараскроя листового проката:
/>
а) лист поз. 1
/>
б) лист поз. 2
Рис. 7 Схема раскроязаготовок:
4.3 Описаниеоборудования для заготовительных операций
Для правки листовприменяем листоправильную многовалковую машину модель ИВК 10х2500 [13]
Основные техническиехарактеристики:
1.Размеры выправляемоголиста
толщина, мм4-10
ширина, мм2500
2. Скорость правки,м/мин12
3. Число правильныхвалков, шт.7
4. Шаг правильныхвалков, мм200
5. Диаметр правильныхвалков, мм180
6. Число рядовопорных роликов2
7. Мощность электродвигателя,кВт70
8. Габаритныеразмеры, мм
ширина3630
длина7780
высота3530
9. Вес машины,кг53500
Для резки листовприменяем ножницы кривошипные листовые с наклонным ножом Н407.
Техническая характеристика.
1. Наибольшаятолщина разрезаемого листа, мм 12,5
2. Наибольшаяширина листа, мм 5000
3. Расстояниеот кромки неподвижного ножа до станины, мм 500
4. Число ходовножа в минуту 25
5. Угол наклонаподвижного ножа 1º50'
6. Мощность электродвигателя,кВт 20,6
7. Габаритныеразмеры, мм
длина 4350
ширина 6450
высота 2670
8. Вес, кг[14]35000
Для резки уголкаиспользуем ножницы сортовые открытые Н1226А [14]
Технические характеристики
1. Наибольшеедопускаемое усилие на ножницах, кН400
2. Наибольшиеразмеры обрабатываемого проката, мм
(при σв=500 МПа) 70х70х8
3. Частота ходов,мин-132
4. Мощность привода,кВт2,5
5. Габаритныеразмеры, мм
длина 1280
ширина940
высота760
6. Масса, кг0,7
Для вырезки люкаиз листа используем ручную машину для кислородной резки ТО1 [9]
Технологическиепараметры
1. Толщина разрезаемогометалла, мм 5-70
2. Скорость резки,мм/мин 150-800
3. Горючий газ:ацетилен, пропан, природный газ
5. Разработкатехпроцесса
1. Перед сборкойлисты укладываются на опорные ролики электромагнитного стенда и выставляются так,чтобы стыки были расположены по осям флюсоподушек. После этого опорные ролики опускаются,включаются электромагниты, а затем поджимаются флюсоподушки. После этого проверяетсяплотность поджатия листов. [15]
2. Сборка ведетсяполуавтоматом для дуговой сварки в углекислом газе А1698 с помощью прихваток 20±5/200±10.
3. Собранное изделиесваривается при помощи портала ПТ1, снабженного сварочной головкой А-1408. Сначаласвариваются стыковые швы (рис. 8), затем прерывистым швом 50±5/150±10 тавровые швы(рис. 9).
/>
Рис. 8 Стыковоесоединение без скоса кромок
Обозначение шва.
/>
а) б)
Рис. 9. Тавровоесоединение:
а) Подготовкакромок; б) Сварное соединение.
Обозначение шва.
/>
4. Контролироватьтавровые швы визуально, стыковые швы – капиллярной дефектоскопией цветным методомконтроля.
5.1 Характеристикаи особенности сварки применяемых материалов
В данной конструкцииприменяется конструкционная низкоуглеродистая сталь обыкновенного качества ВСт3сп.
Таблица 2. Составнизкоуглеродистой стали ВСт3сп по ГОСТ 380-71, %.Марка стали С Mn Si P S Cr Ni Cu As не более ВСт3сп 0,14-0,22 0,4-0,65 0,12-0,3 0,04 0,05 0,3 0,3 0,3 0,08
Сталь ВСт3сп относитсяк числу хорошо сваривающихся металлов. Для этой стали технологию сварки выбираемиз условия обеспечения достижения равнопрочности сварного соединения с основнымметаллом и отсутствие дефектов в сварном соединении. Для этого механические свойстваметалла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом должны быть не нижеминимальных механических свойств основного металла. В металле швов не должно бытьтрещин, непроваров, пор, подрезов и других дефектов. Сварное соединение должно бытьстойким против перехода в хрупкое состояние. Для обеспечения необходимых механическихсвойств металла шва и высокой стойкости против кристаллизационных трещин и пор присварке применяют сварочные проволоки Св-08ГС или Св-08Г2С, легированные кремниеми марганцем. Серьезное влияние на свойства шва оказывает качество углекислого газа.Повышенное содержание в нем водяных паров и воды способствует образованию пор дажепри хорошей защите дуги от воздуха. При применении углекислого газа и сварочнойпроволоки соответствующего состава поры в швах не образуются. Устойчивое горениедуги достигается при плотности тока свыше 100 А/мм2. [10]
В качестве присадочногоматериала применяем проволоку Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70, она достаточно легированакремнием и марганцем и по содержанию углерода более подходит к стали ВСт3сп. Присварке стали ВСт3сп этой проволокой поры исключаются.
Таблица 3. Химическийсостав Химические элементы С Mn Si Cr Ni Mo S P Св-08Г2С 0,05-0,11 1,8-2,1 0,7-0,95 0,2 0,25 0,2 0,025 0,03
Сварка производитсяв среде углекислого газа. Углекислый газ по ГОСТ 8050-76, используется сварочнаяуглекислота первого сорта (содержание паров воды в 1 м3 СО2– 0,178).
5.2 Расчетрежимов для сварки в среде углекислого газа
Рассчитываем режимысварки для стыкового соединения.
/>
Рис. 10. Сварноесоединение
1. Устанавливаемтребуемую глубину провара Н = 6 мм, необходимую для проплавления металла. Рис.10
2. Рассчитываемсилу сварного тока, обеспечивающую заданную глубину проплавления
/>,
где Н –необходимая глубина провара, мм;
Kh – коэффициент пропорциональности,величина которого зависит от условий проведения сварки.
Коэффициент Khвыбираем из таблицы в зависимостиот диаметра проволоки и защитной среды.
Kh = 1,75.
Тогда /> (А)
3. Рассчитываемдиаметр электродной проволоки.
/>,
где j – допускаемая плотность тока(j = 160 А/мм2).
/> (мм)
Принимаем диаметрпроволоки 1,6 мм.
4. Для определенияскорости сварки для стыковых соединений можно воспользоваться следующей формулой
/>,
где А –выбирается в зависимости от диаметра электродной проволоки
А = (5÷8)103А·м/ч
/>
5. Для принятогодиаметра электродной проволоки и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжениена дуге
/> (В)
/> (В)
6. Определяемпогонную энергию
/>
7. Определяемкоэффициент формы провара
/>,
где k’ – коэффициент, величина которогозависит от рода тока и полярности.
/>
8. Рассчитываемреальную глубину провара
/>
Рассчитанная глубинапровара обеспечивает полное проплавление основного металла.
9. Рассчитываемплощадь провара
/>
Рассчитываем режимысварки для углового соединения.
/>
Рис. 11. Расчетнаясхема формы шва
1. По заданномукатету шва определяем площадь поперечного сечения шва наплавленного металла. Рис11
/>
2. Для даннойтолщины металла применяем электродную проволоку диаметром 1,6 мм (/>).
3. В зависимостиот диаметра электродной проволоки определяем плотность тока
/>(А/мм2)
4. Определяемток сварки
/>
5. Определяемкоэффициент наплавки
/>,
где αр– коэффициент расплавленного металла;
ψ – коэффициент потерь, зависящийот плотности тока в электроде.
/>(г/А·ч)
/>
6. Зная коэффициентнаплавки определяем скорость сварки
/>,
где j = 7,8 г/см3
/>
7. Для принятогодиаметра электродной проволоки и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжениена дуге
/> (В)
/> (В)
8. Определяемкоэффициент формы провара
/>,
где k’ – коэффициент, величина которогозависит от рода тока и полярности.
/>
9. Определяемпогонную энергию
/>
10. Определяемглубину провара
/>
11. Определяемплощадь провара
/>
Из проведенныхвыше расчетов видно, что режимы сварки стыковых и угловых швов отличаются друг отдруга незначительно, поэтому для удобства выполнения операций мы принимаем следующиережимы сварки:
/> /> /> />.
5.3 Описаниеприменяемого сборочно-сварочного оборудования
1. Для сборкиприменяем электромагнитный стенд (модель Р-624) предназначенный для сборки и сваркиплоских конструкций. Стенд снабжен флюсо-медными подкладками, поджимаемыми электромагнитами,для формирования обратной стороны шва. Листы, укладываемые на стенд, так же поджимаютсяэлектромагнитами. Стенд Р-624 является универсальным и может быть использован нетолько для данной конструкции, но и для других. [15] ( Рис.12)
/>
Рис. 12. Электромагнитныйсборочный стенд
/>
Рис. 13. Установкадля сборки и сварки плоских секций
Техническая характеристика
1. Толщина свариваемыхлистов, мм3-8
2. Количестволистов в полотнице, штдо 6
3. Размеры стенда,мм
длина9960
ширина4260
высота690
4. Сила притяжениялистов толщиной 5 мм на 1 пог. м. стыка, кгс до 4000
5. Мощность генераторапитания электромагнитов
постоянным током,кВт27
6. Масса стенда,кг14300
2. Для сборкис помощью прихваток применяем полуавтомат для дуговой сварки в углекислом газе (модельА1698), представляющее собой самоходное устройство, обеспечивающее подачу электроднойпроволоки в зону дуги, управление подачей защитного газа, перемещение вдоль швас установленной скоростью и копирование полок изделия, автоматическое выключениепри наезде на упор или сходе устройства с изделия. Скорость подачи проволоки устанавливаетсяодним из подающих сменных роликов и регулируется плавно с пульта управления изменениемоборотов электродвигателя. Скорость сварочного перемещения четырехступенчатая, устанавливаетсясменными шестернями.
Полуавтомат представляетсобой малогабаритный сварочный трактор. Источниками сварочного тока могут служитьисточники ВС-300, ВС-600. [17]
Технические характеристики
1. Диаметр электроднойпроволоки, мм1,2-1,6
2. Скорость подачипроволоки, м/ч150-500
3. Скорость сварки,м/ч15-45
4. Напряжениесварочного тока, В25-33
5. Длина шланговогопровода, м15
6. Расход углекислогогаза, м/мин12-30
7. Масса проволокив кассете, кг4
8. Номинальныйсварочный ток при ПВ=60%, А350
9. Номинальноенапряжение питающей трехфазной сети
частотой 50Гц,В380
10. Суммарнаямощность всех электродвигателей, кВ·А0,09
11. Габаритныеразмеры, мм
длина430
ширина292
высота297
12. Масса безпроволоки, кг16
3. Для сваркииспользуем портал (модель ПТ1), снабженный сварочной головкой (модель А-1408),он обеспечивает сварку продольных и поперечных швов. Портал передвигается по двумрельсам, расположенным с обеих сторон стенда, на котором закреплено изделие. Установкапредназначена для сварки прямолинейных швов в среде защитного газа (рис. 12).
Технические характеристики
1. Диаметр электроднойпроволоки, мм1-3
2. Сварочный токпри ПВ=100%, А500
3. Скорость подачиэлектрода, м/ч17-168
4. Регулированиескорости подачи электрода55-558 (плавное)
5. Скорость перемещениятележки, м/мин
маршевая6
рабочая18-74
6. Скорость перемещенияголовки, м/мин
маршевая6
рабочая18-74
7. Расход углекислогогаза, м/мин12-30
8. Габаритныеразмеры, мм
длина4100
ширина6170
высота5750
9. Масса без проволоки,кг13500
6 Технологияконтроля
Данная конструкцияне является ответственной, но она является частью корпуса судна, поэтому никакихдефектов не допускается. Прежде всего применяется внешний осмотр. Он позволяет оценитькачество подготовки к сборке заготовок под сварку, выполнение швов в процессе сваркии готовых сварных соединений. Особенно тавровых соединений, так как они не подвергаютсябольше ни каким способам контроля. Внешний осмотр – это наиболее дешевый и оперативныйметод контроля, во многих случаях достаточно информирует о наличии дефектов.
Стыковые швы контролируемкапиллярной дефектоскопией цветным методом контроля, так как они являются болееответственными, по сравнению с тавровыми, и к ним предъявляются более высокие требования.Задача капиллярной дефектоскопии заключается в обнаружении поверхностных дефектовпри использовании средств, позволяющих изменить светоотдачу дефектных участков.Тем самым искусственно изменяют контрастность дефектного и неповрежденного мест.При отсутствии таких дефектов значит будет и герметичность сварного соединения,что является обязательным условием при изготовлении корпусных конструкций в судостроении,а проверить данную конструкцию на данном этапе ее создания на течеискание не представляетсявозможным. Поэтому и применяем цветной метод контроля.
При контроле наповерхность контролируемого изделия наносят пенетрант, способный проникать в капиллярныенесплошности и имеющий характерный цветовой тон. После нанесения остатки пенетрантасмывают, а если присутствуют дефекты, то они остаются заполненные им, и имеют характерныйцветовой окрас. [12]
7. Проектированиекомпоновки установки и описание ее работы
При проектированиикомпоновки установки необходимо учитывать габаритные размеры оборудования. Для даннойконструкции для сборки и сварки используем электромагнитный стенд и портал, снабженныйсварочной головкой. Стенд и портал выбираем таким образом, чтобы габариты порталапозволили вместить электромагнитный стенд и при этом не оставалось много лишнегоместа. Поэтому выбрали электромагнитный стенд, ширина которого составляет 4260 мм,он позволяет укладывать листы, в нашем случае ширина которых составляет 3450 мм.Затем выбрали портал, ширина которого составляет 6170 мм и расстояние между рельсами5000 мм.
На стенд укладываютсядетали и фиксируются с помощью электромагнитов. Затем с помощью прихваток собираются.И затем с помощью портала со сварочной головкой свариваются детали. Портал обеспечиваетскорость сварки и имеет маршевую скорость. С помощью портала имеется возможностьсваривать продольные и поперечные швы.
8. Техникабезопасности на участке
Выполнение работв сварочном производстве при неправильной организации труда и производства приводитк появлению опасных и вредных производственных факторов:
1 – несчастныеслучаи;
2 – производственныетравмы;
3 – отравления.
При сварке металлавоздух производственного помещения может быть загрязнен сварочными парами, вреднымигазами, влияющими на здоровье рабочего персонала. При работе оборудования возникаютшумы, вибрации.
Неправильное обращениес электрооборудованием может привести к поражению рабочего электрическим током.Применение открытого газового пламени, открытых дуг, наличие брызг расплавленногометалла может привести не только к пожарам, но и к ожогам рабочего персонала. Припроектировании предприятия со сварочным оборудованием, должны быть предусмотренымеры по профилактике профессиональных заболеваний, производственного травматизма,контроль за соблюдением правил техники безопасности и промышленной санитарии.
К требованиямк технике безопасности на участке относятся:
1. Микроклиматвнутри помещений должен соответствовать требованиям стандартов безопасности труда.
2. концентрациявредных веществ в воздухе не должна превышать предельно допустимой концентрации.
3. Уровень шумови вибраций не должен превышать установленных санитарных норм.
4. Электрооборудованиедолжно соответствовать «Правилам устройства электроустановок» и ГОСТам, эксплуатацияэлектрооборудования должна соответствовать «Правилам эксплуатации электроустановок».
5. Применениеиндивидуальных средств защиты, соответствие их предусмотренным техническим нормам.Соответствие спец. одежды «Типовым отраслевым нормам», выдача спец. одежды, специальнойобуви, предохраняющих приспособлений рабочим и служащим.
6. Соблюдениеправил техники безопасности при работе.
7. Для сварочныхустановок индивидуальная система вентиляции, защитные ограждения.
Выводы
1. По литературнымданным проработал вопросы технологии изготовления типовых конструкций.
2. Для даннойконструкции выбрал технологию изготовления, оборудование для выполнения заготовительных,сборочных, сварочных и контрольных работ.
3. Использовалрасчетные методы для определения режимов сварки.
4. Разработалкомпоновку сборочно-сварочного оборудования.
5. Ознакомилсяс оформлением техдокументации.
Литература
постройка судно рефрижераторный оборудование
1. Г.А. Николаев, С.А. Куркин,В.А. Винокуров. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производстваи проектирование сварных конструкций. М.: Высш. школа, 1983.
2. Г.В. Бавыкин и др. Основымеханизации и автоматизации судостроительного производства. Л.: Судостроение, 1989.
3. Б.А. Буданов, М.К. Глозман.Повышение технологичности конструкций плоских сварных перекрытий. Л.: ЛДНТП, 1980.
4. Г.А. Николаев и др. Сварныеконструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций. М.: Высш. школа,1982.
5. Г.В. Бавыкин, В.П. Доброленскийи др. Основы механизации и автоматизации судостроительного производства. Л.: Судостроение,1989.
6. Я.И. Вейнбрин, Ю.В. Степанов.Опыт механизации процессов сварки на судостроительном заводе им. А.А. Жданова. Л.:1977.
7. В.Д. Веселков и др. Опытмеханизации сварочного производства в судостроении. Л.: Судостроение, 1976.
8. А.Д. Гитлевич, Л.А. Этингоф.Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение, 1979.
9. Справочник по сварке, пайке,склейке и резке металлов. Под ред. А. Ноймана. М.: Металлургия, 1980.
10. Технология электрическойсварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение 1980.
11. А.И. Акулов, Г.А. Бельчуг.Технология и оборудование сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1977.
12. Контроль качества сваркипод ред. В.Н. Волченко. М.: Машиностроение, 1975.
13. Е.Н. Мошнин. Гибка и правкана ротационных машинах. М.: Машиностроение, 1975.
14. Номенклатурный справочник.Кузнечно-прессовое оборудование. М.,1971.
15. П.И. Севбо. Конструированиеи расчет механического сварочного оборудования. Киев: Наукова думка, 1978.
16. Г.А. Бельчуг, Н.Я. Титов.Механизированная сварка по узкому зазору толстолистовой стали плавящимся электродомв смеси защитных газов. Л.,1972.
17. Сварочное оборудование:каталог-справочник под ред. Чвертко. Киев: Наукова думка.
18. А.И. Красовский. Основыпроектирования сварочных цехов. М.: Машиностроение, 1980.