МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА
Калужский филиал
Кафедра М2-КФ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
по курсу:«Технология изготовления сварных конструкций»
на тему:
«СВАРКА ЛЕВОЙ ПОЛОВИНЫКОРПУСА РЕДУКТОРА МОТОБЛОКА»
Калуга
Оглавление
Введение… 3
Характеристикаизделия… 4
Свойстваматериала… 5
Выборспособа сварки… 6
Технологияизготовления… 11
Выборсварочных материалов… 18
Выборсварочного оборудования… 21
Расчетпараметров режима сварки… 22
Расчетнорм времени на сварочные операции… 25
Выборметода контроля… 29
Проектированиетехнологической оснастки… 30
Списокиспользуемой литературы… 32
Введение
Сварка является одним из ведущих технологическихпроцессов обработки металлов. Сварка широко применяется в основных отрасляхпроизводства, потребляющих металлопрокат, т.к. резко сокращается расходметалла, сроки выполнения работ и трудоемкость производственных процессов.Выпуск сварных конструкций и уровень механизации сварных процессов постоянноповышается. Успехи в области автоматизации и механизации сварных процессовпозволили коренным образом изменить технологию изготовления важныххозяйственных объектов, таких как доменные печи, турбины, суда, химическоеоборудование и т.д.
Высокая производительность сварочного процесса, хорошеекачество сварных соединений и экономическое использование металла способствуеттому, что сварочная техника стала ведущим технологическим процессом приизготовлении металлических конструкций всех видов.
Разработка курсового проекта дает возможность разработатьновые технологии и применение автоматизированных систем для производстваразнообразных изделий машиностроения.
Характеристика изделия
Корпус редуктора мотоблока является одним из основныхсборочных единиц. В корпусе редуктора мотоблока размещается трехступенчатаяцепная передача, обеспечивающая понижение частоты вращения (числа оборотов) отдвигателя ДМ-1 на выходной вал и колеса мотоблока.
К половинкам корпуса мотоблока приварены:
1) несущие угольники (кронштейн), на которых размещены:
двигатель внутреннего сгорания ДМ-1;
планки крепления руля;
кронштейн навесных элементов;
защитный кожух.
2) втулки, в которых послы выполнения операций сварки имеханической обработки размещаются подшипники для установки валов с блокамизвездочек и выходной вал редуктора.
Основными требованиями, предъявленными к данному сварномусоединению, являются:
1) уменьшение короблений при приварке втулок, т.к.невыполнение этого условия приводит к разнотолщинности расточки под подшипник.Для устранения этого применяется фиксация и пневмоприжим втулок в сварочномстапеле;
2) уменьшение коробления при приварке угольника;
3) герметичность сварных соединений (отсутствие сквозныхдефектов нарушающих герметичность);
4) соответствие геометрических размеров швов заданным значениемпо конструкторской документации.
Меры уменьшения угловых деформаций:
фиксация в стапеле;
последовательность выполнения прерывистых швов;
правильных подбор режимов сварки.
Свойства материала
Сталь 20
Классификация: Стальконструкционная углеродистая качественная
Заменитель:15, 25
Назначение: трубы перегревателей,коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листы для штампованныхдеталей, цементуемые детали для длительной и весьма длительной службы притемпературах до 350 град.
Химический состав в % стали 20C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.17 — 0.24 0.15 — 0.17 0.35 — 0.65 до 0.25 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.25 до 0.08
Температура критических точек стали 20 Ac1 = 724, Ac3(Acm)= 845, Ar3(Arcm) = 815, Ar1 = 682
Механические свойства при Т=20oС стали 20Сортамент Размер Напр. σв σT δ5 ψ KCU Термообр. - мм - МПа МПа % %
кДж/м2 - Прокат горячекатан. до 80 Прод. 420 250 25 55 Нормализация Пруток Прод. 480 270 30 62 1450 Отжиг 880 — 900oC, Пруток Прод. 510 320 30.7 67 1000
Нормализация 880–920 oC, Твердость стали 20 после отжига HB 10 -1 = 163 МПа Твердость стали 20 калиброванной нагартованной HB 10 -1 = 207 МПа
Физические свойства стали 20T E 10- 5
α 10 6 λ ρ C R 10 9 Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м 20 2.13 52 7859 100 2.03 11.6 50.6 7834 486 219 200 1.99 12.6 48.6 7803 498 292 300 1.9 13.1 46.2 7770 514 381 400 1.82 13.6 42.8 7736 533 487 500 1.72 14.1 39.1 7699 555 601 600 1.6 14.6 35.8 7659 584 758 700 14.8 32 7617 636 925 800 12.9 7624 703 1094 900 7600 703 1135 1000 695
Технологические свойства стали 20
Температура ковки, °C: начала 1280, конца 750. Охлаждениена воздухе.
Свариваемость – сваривается без ограничений (кроме ХТОдеталей).
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой,КТС.
Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии приНВ 130 КVтв.спл = 1,7; КVб.ст = 1,6.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Выбор способа сварки
При изготовлении корпуса редуктора можно применить 6способов изготовления сварных стыков:
1) Ручная дуговая сварка штучными электродами;
2)Автоматическая сварка под слоем флюса;
3) Лазерная сварка;
4) Электронно-лучевая сварка;
5) Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа(смеси газов);
6) Автоматическая сварка в среде защитного газа (смесигазов).
Анализ 1-го способа.
Ручная дуговая сварка штучными электродами отличаетсяпростотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнениясварки в различных пространственных положениях и в местах, труднодоступных длямеханизированных способов сварки.
Существенный недостаток ручной дуговой сварки – малаяпроизводительность процесса и зависимость качества сварного шва от практическихнавыков сварщика.
Анализ 2-го способа.
Широкое применение этого способа в промышленности припроизводстве конструкций из сталей, цветных металлов и сплавов объясняетсявысокой производительностью процесса и высоким качеством и стабильностьюсвойств сварного соединения, улучшенными условиями работы, более низким, чемпри ручной сварке расходом сварочных материалов и электроэнергии.
К недостаткам способа относится возможность сварки тольков нижнем положении ввиду возможного стекания расплавленных флюса и металла приотклонении плоскости шва от горизонтали более чем на 10-15°.
Данный метод сварки имеет преимущества при выполнениипротяженных швов.
Анализ 3-го и 4-го способов.
Данные методы сварки находят широкое применение присварке тугоплавких и химически активных металлов и сплавов.
Использование данных методов сопряжено с большимизатратами электроэнергии и затратами на закупку нового оборудования. Для сваркитакже требуется наличие высококвалифицированного персонала.
Анализ 5-го способа.
Сварка в защитных газах нашла широкое применение впромышленности. Этим способом можно соединять вручную, полуавтоматически илиавтоматически в различных пространственных положениях разнообразные металлы исплавы толщиной от десятых долей до десятков миллиметров. Защитные газы, какправило, обладают хорошей ионизирующей способностью, поэтому обеспечиваютстабильное горение дуги, в том числе и при малых сварочных токах.
Себестоимость 1кг наплавленного металла при данном методесварки ниже, чем при ручной дуговой сварке. Общее газопылевыделение меньше чемпри ручной дуговой сварке и сварке порошковыми проволоками
В качестве защитного газа целесообразно применятьинертный газ аргон, т.к. инертные газы в процессе сварки почти невзаимодействуют с металлами тогда, как активные газы энергично взаимодействуюсо свариваемым металлом и растворяются в нем, образуя химические соединения.Условия сварки способствуют интенсивному растворению активных газов врасплавленном металле, затрудняют их выделение и приводят к образованию пор. Всреде инертных газов по сравнению с активными газами интенсивность выделениягазов значительно ниже, а скорость охлаждения металла шва повышенная.
Получение высококачественных сварных соединений без пордостигают подбором защитного газа, использованием чистых инертных газов безпримесей водорода, азота и кислорода, введением элементов-раскислителей вприсадочный материал.
Сварка может производится на полуавтоматах различныхмарок, которые могут быть применены, по своим техническим данным, к изготовлениюданной детали.
Данный способ является малопроизводительным, по сравнениюс автоматической сваркой под флюсом, но позволяет выполнить швы, которыеневозможно выполнить на автоматических установках.
Анализ 6-го способа.
Данный способ позволяет получить более высокуюпроизводительность по сравнению с полуавтоматической сваркой. Это вызваноследующими факторами:
– равномерным движением детали, т.е. равномернойскоростью сварки.
– скорость сварки и качество выполнения швов меньшезависят от квалификации сварщика, его физического состояния.
– появляется возможность использования несколькихустановок одновременно, управляемых одним оператором, что в конечном счетеведет к увеличению производительности.
Но технологическое исполнение нашей детали не позволяетвоспользоваться данным типом сварки.
Для изготовления детали используем 5-ый способ: полуавтоматическуюаргонно-дуговую сварку плавящимся электродом, т.к. этот способ позволяетсочетать маневренность ручной сварки с производительностью автоматическойсварки под флюсом. Это позволяет получить сварное соединение заданной качестваи работоспособности.
Сущность способа
Аргонно-дуговую сварку ведут в среде инертного газа –аргона, который защищает металл от воздействия кислорода и азота воздуха. Самаргон с металлами и другими элементами не реагирует.
Аргонодуговой сваркой можно сваривать по двум схемам:неплавящимся и плавящимся электродами. Сварку неплавящимся электродомприменяют, как правило, при соединении металла толщиной 0,1-6 мм; плавящимсяэлектродом – от 2 мм и более.
Сварку в атмосфере аргона плавящимся электродом выполняютпо схеме, приведенной на рис. 2 а, б. Нормальное протекание процесса сварки ихорошее качество шва обеспечивается при высокой плотности тока (100 А/мм2 иболее). При невысоких плотностях тока имеет место крупнокапельный переносрасправленного металла с электрода в сварочную ванну, приводящий в условияхгазовой защиты к пористости шва, малому проплавлению основного металла и ксильному его разбрызгиванию. При высоких плотностях тока перенос расплавленногометалла с электрода становится мелкокапельным или струйным. В условиях действиязначительных электромагнитных сил быстродвижущиеся мелкие капли сливаются всплошную струю жидкого металла. Такой перенос электродного металла обеспечиваетглубокое проплавление основного металла, формирование плотного шва с ровной ичистой поверхностью и разбрызгивание в допустимых пределах.
/>/>
Рис. 2. Схема сварки в атмосфере аргона: 1 – присадочныйпруток или проволока; 2 – сопло; 3 – токоподводящий мундштук; 4 – корпусгорелки; 5 – наплавляющийся вольфрамовый электрод; 6 – рукоять горелки; 7 –атмосфера защитного газа; 8 – сварочная дуга; 9 – ванна расплавленного металла;10 – кассета с проволокой; 11 – механизм подачи; 12 – плавящийся металлическийэлектрод (сварочная проволока)
В соответствии с необходимостью применения высокихплотностей тока сварку плавящимся электродом ведут с использованием сварочнойпроволоки малого диаметра (0,6-3,0 мм) и большой скорости подачи ее в дугу.Такой режим сварки обеспечивается только механизированной подачей проволоки взону сварки. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. В данномслучае электрические свойства дуги в значительной степени определяются наличиемионизированных атомов металла анода в столбе дуги, поступающих туда врезультате испарения электрода. Поэтому дуга обратной полярности при примененииплавящегося электрода горит устойчиво и обеспечивает нормальное формированиешва, в то же время ей соответствуют повышенная скорость расплавления проволокии производительность процесса сварки.
По сравнению с другими способами сварка в атмосферезащитных газов имеет следующие преимущества:
1) высокую степень защиты расправленного металла отвоздействия воздуха; 2) отсутствие на поверхности шва при применении аргонаокислов и шлаковых включений; 3) возможность ведения процесса во всехпространственных положения; 4) возможность визуального наблюдения за процессомформирования шва и его регулирования; 5) более высокую производительностьпроцесса, чем при ручной дуговой сварке; 6) низкую стоимость сварки вуглекислом газе.
Технология изготовления
005 Заготовительная
010 Комплектовочная
Оборудование: сл. верстак (код 5201).
Скомплектовать сборочную единицу согласно комплектовочнойкарты.
015 Контрольная
Оборудование: контр. пост (код 1204).
Проверить внешним осмотром детали на отсутствиемеханических повреждений и коррозии, отсутствие на деталях грязи, масла.
020 Сверлильная
025 Сварочная
Оборудование: св. пост ЭДС (код 3202);
ист. св. тока ВД-303;
горелка РТА-150.
Режимы сварки: сварочный ток 120-160 А;
положение шва – нижнее.
Диаметр электрода ø 1,6 мм.
Св. проволока – Св08Г2С.
Защитный газ – Аргон. Расход 6-7 л/мин.
1. Установить половину корпуса на стапель.
Приспособление и инструмент: 4.0868-06003.
2. Собрать втулки 2 и 3 с корпусом согласно эскиза изакрепить прижимами.
/>
3. Приварить втулки с корпусом согласно эскиза,выдерживая катет 4±1.
Приспособление и инструмент: Шт.циркуль (ШЦI-125).
4. Снять половинку корпуса со стапеля.
5. Произвести контроль сварных швов внешним осмотром в соответствиис ОСТ 2.423-89. Трещины, прожоги, свищи не допускаются.
030 Сварочная
Оборудование: св. пост ЭДС (код 3202);
ист. св. тока ВД-303;
горелка РТА-150.
Режимы сварки: сварочный ток 120-160 А;
положение шва – нижнее.
Диаметр электрода ø 1,6 мм.
Св. проволока – Св08Г2С.
Защитный газ – Аргон. Расход 6-7 л/мин.
/>
1. Собрать в приспособлении ось качалки поз. 1 скронштейном поз. 2.
2. Сварить электрозаклепочным швом детали поз. 1 и 2, выдерживаяразмеры, указанные на эскизе.
3. Снять подузел с приспособления.
4. Отбить шлаковую корку.
5. Произвести контроль внешним осмотром сварногосоединения в соответствии с ОСТ 2.423-89.
035 Сварочная
Оборудование: св. пост ЭДС (код 3202);
ист. св. тока ВД-303;
горелка РТА-150.
Режимы сварки: сварочный ток 120-160 А;
положение шва – нижнее.
Диаметр электрода ø 1,6 мм.
Св. проволока – Св08Г2С.
Защитный газ – Аргон. Расход 6-7 л/мин.
/>
/>
1. Установить половину корпуса 5 на стапель.
2. Установить деталь 1 на половине корпуса. Закрепить.
3. Приварить угольник 1 к половине корпуса 5 в четырехместах в соответствии с эскизом.
4. Установить кронштейн качалки 4.
5. Приварить деталь 4 с двух сторон к угольнику 1согласно эскиза.
6. Установить детали 2 к угольнику 1.
7. Приварить детали 2 к угольнику согласно эскиза.
8. Отбить шлаковую корку.
9. Произвести контроль сварных швов внешним осмотром всоответствии с ОСТ 2.423-89.
040 Сварочная
Оборудование: св. пост ЭДС (код 3202);
ист. св. тока ВД-303;
горелка РТА-150.
Режимы сварки: сварочный ток 120-160 А;
положение шва – нижнее.
Диаметр электрода ø 1,6 мм.
Св. проволока – Св08Г2С.
Защитный газ – Аргон. Расход 6-7 л/мин.
1. Установить половину корпуса в приспособление.
2. Проверить собираемость втулки с фиксаторомприспособления и оси качалки с оправкой приспособления.
3. Рихтовать втулку и ось качалки при необходимости.
4. Установить дет. 1 на половине корпуса, установитьфиксатор приспособления во втулку.
/>
5. Прихватить деталь 1 в трех точках последовательно а,б, в.
6. Приварить деталь 1 в соответствии с эскизом,выдерживая катет 4+1.
7. Проверить собираемость втулки с фиксаторомприспособления.
8. Произвести контроль сварных швов внешним осмотром всоответствии с ОСТ 2.423-89. Трещины, прожоги, свищи не допускаются.
9. Отбить шлаковую корку.
040 Сверлильная
045 Слесарная
Оборудование: Магнитная плита 7208-0019
Шлиф. маш. 7887-4002
Головка шлиф. ГЦ8х10х3
Борфреза сф.-кон. d=12,5 мм
1. Установить деталь на магнитную плиту.
2. Зачистить сварные швы от грубых наплывов и околошовнуюзону от брызг металла, сбить окалину.
050 Слесарная
Оборудование: Магнитная плита 7208-0019
Шлиф. маш. 7887-4002
Головка шлиф. ГЦ8х10х3
Шлиф. шкурка Л230х280
Борфреза сф.-кон. d=12,5 мм
Набор надфилей
Брусок БК8 13х13х150
1. Установить сборочную единицу на верстак.
2. Зачистить заусенцы, притупить острые кромки кругом.
3. Проверить внешним осмотром отсутствие механическихповреждений и зачистить забоины, риски и другие незначительные дефекты, ненарушая геометрии сб. единицы.
055 Моечная
1. Промыть деталь в антикоррозийном растворе МЛ-51 по ТТо-328.
2. Обдуть детали сухим сжатым воздухом.
060 Контрольная
Оборудование: контр. пост (код 1204).
1. Внешним осмотром проверить соответствие шероховатостиобработанных поверхностей эскизу, отсутствие забоин, вмятин, царапин, и острыхкромок.
2. Проверить выполнение всех сварных швов, отсутствиетрещин, подрезов и других дефектов сварки.
3. Проверить соответствие комплектации.
4. Внешний вид сварных швов и качество зачисткиповерхностей околошовной зоны принимать по контрольному образцу.
5. Контролировать размеры.
065 Малярная
1. Произвести покрытие наружных поверхностей узла эмальюПФ-133 синяя согласно 005.45.0100Д по технологии п. 135.
Выбор сварочных материалов
/>
Выбор сварочной проволоки
Для сварки в качестве присадочной проволоки применяемСв.08Г2С, поставляемой по ГОСТ 2246-70. Она рекомендуется для сваркиуглеродистых и среднелегированных сталей, главным требованием к сварным швам исоединениям которых являются равнопрочность и высокая пластичность. Поэтомувыбираем сварочную проволоку, которая содержит элементы раскислители, такие какMn и Si.
Mn – как раскислитель обладает низкой раскислительнойспособностью. При воздействии с элементами металла превращается в нерастворимыесоединение МnО. Марганец повышает прочность и твердость. При содержании более1% сталь становится склонной к закалке, сварка ее затрудняется.
Si – обладает высокой раскисляющей способностью. Приокислении образует соединение SiO2, которое нерастворимо, легко удаляется вшлак. Увеличивает прочность и вязкость. При содержании более 1,2% свариваемостьстали ухудшается.
При взаимодействии в расплаве с Мn повышает раскисляющуюспособность Si.
Введение Мn и Si способствует повышению прочностных ипластических свойств соединения, т.е. оказывают легирующее воздействие.
Химический состав проволоки Св 08Г2СС Mn Si Cr Ni S P 0,5-0,11 1,8-2,1 0,7-0,95 ≤0,2 ≤0,25 ≤0,03 ≤0,03
Свойства металла шва выполненного проволокой Св 08Г2С
/>, МПа
/>, % KCU, Дж/см2 20° -20° 510 22 120 50