Проектирование свариваемой конструкции

Отжиг для снятия внутренних напряжений. После сварки изделие помещают в нагревательную печь, нагрев осуществляют постепенно. Для низко и среднеуглеродистых сталей температура нагрева достигает 600—680°С После нагрева изделие выдерживают в печи при этой температуре в течение 2,5 мин на 1 мм толщины металла, и охлаждают вместе с печью.

Для полного отжига стальное изделие нагревают до температуры 820—930° С, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают. Время выдержки изделия при данной температуре такое же, как и при отжиге для снятия напряжений, но не менее 30 мин. Затем изделие охлаждают вместе с печью со скоростью 50— 75° С в час до температуры 300° С, после чего его вынимают из печи и охлаждают на воздухе. При полном отжиге устраняются внутренние напряжения и улучшается структура металла. Металл становится мелкозернистым и более пластичным.

Нормализация — это термическая обработка, подобная отжигу, но с более быстрым охлаждением изделий, которое обычно проводят на воздухе. При нормализации сварное изделие нагревают до температуры 850—900° С, выдерживают при этой температуре и затем охлаждают на воздухе В этом случае металл шва и околошовной зоны приобретает мелкозернистую структуру, повышается его прочность и твердость.

Отпуск применяется для сталей, склонных к закалке, для уменьшения внутренних напряжений и хрупкости. Изделие нагревают до температуры 400—700° С, выдерживают при этой температуре из расчета 2,5 мин на 1 мм толщины металла, медленно охлаждают вместе с печью до нормальной температуры. Поскольку изделия в этом случае нагреваются до температуры, лежащей ниже критической (723°С), структурных изменений в сварном шве и околошовной зоне не происходит.

Для каждой марки стали существуют свои режимы отпуска и скорости охлаждения, которые указываются в технических условиях на термообработку.

Нагрев для термической обработки может производиться в печах, горнах, ямах, а также с помощью индукторов. Для местного нагрева применяют сварочные горелки. Местный нагрев пламенем сварочной горелки используют также для правки изделий после сварки. Мощность горелки берут из расчета 300 дм3/ч на 1 мм толщины нагреваемого металла. Сварочным пламенем нагревают выпуклую часть изделия, которую необходимо выправить. При нагреве металл стремится расшириться, но этому препятствуют его холодные части, в металле возникают напряжения сжатия, вызывающие деформацию сжатия. При охлаждении на этом участке возникают обратные напряжения растяжения, которые и выпрямляют изделие.

Подогревают стальные изделия до 650—900° С, что соответствует темно-красному цвету. Скорость перемещения пламени при нагреве — 500—600 мм/мин. Чем быстрее выполняется нагрев, тем успешнее проводится процесс правки изделия.

Условно все стали имеют три вида свариваемости:

1. Без ограничений – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки;
2. Ограниченно свариваемая – сварка возможна при подогреве до 100 – 120 0С и последующей  термообработке;
3. Трудносвариваемая – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200 – 300 0С при сварке, термообработка после сварки – отжиг.

Данная сталь 20ХГСА относится к типу свариваемости – без ограничений.  При сварке данной стали в нормальных условиях производства трещин не образуется, но для предупреждения образования трещин необходимо предварительно нагревать до 100 – 150° С.

Также данная сталь склонна к отпускной хрупкости. Практические меры борьбы с обратимой отпускной хрупкостью — быстрое охлаждение с температуры отпуска (в воде или масле).

Таким образом, после сварки производим полный отжиг изделия. Нагреваем до температуры 820 — 930° С, выдерживаем не менее 30 мин. Затем изделие охлаждаем вместе с печью со скоростью 50— 75° С в час до температуры 300° С, после чего вынимаем из печи и охлаждают на воздухе. При полном отжиге устраняются внутренние напряжения и улучшается структура металла. Металл становится мелкозернистым и более пластичным.

 

 

 

 

 

 

11 Разработка приспособления для сборки и сварки

Схема базирования.

Базирование пластины снизу должно осуществляться на основании приспособления, а трубы 3 сверху – прижимным краном с байонетным механизмом. Схема базирования приведена на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 – Схема базирования

Схема закрепления.

Деталь закрепляется на основании приспособления, труба 3 сверху – краном с байонетным механизмом. На деталь действует одна сила:

1. Р1, действие которой осуществляется закручиванием крана с байонетным механизмом;

Схема закрепления отображена на рисунке 11.2.

Рисунок 11.2-Схема закрепления

Конструкция приспособления

Приспособление для сборки и сварки данной детали представляет собой базирующую основную плиту 1 с двумя пальцами 7,8 в которую вставляется пластина 1 и цилиндры 2,4. Затем, в данном случае, с помощью крана 6 с байонетным механизмом подается труба 3 ровно по центру цилиндра 2. Одновременно с этим труба 3 прижимается к цилиндру 2. Цилиндр 4 вставляется в палец 8 и в паз пластины 1, таким образом, цилиндр 4 жестко фиксируется и прижим не требуется.

Конструкция приспособления представлена на рисунке 11.3.

Рисунок 11.3- Приспособление для сборки и сварки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 Расчет планировки участка по сварке изделия

При расчете планировки участка мы исходим из параметров основных элементов – рабочего стола сварщика и трансформатора.

Спроектированный план участка включает в себя:

1. Стол сварщика С100200 (1) – 800х800 мм;
2. Сварочный автомат (7) – 500х720 мм;
3. Стеллаж готовой продукции (2) – 1250х800мм;
4. Стойка с баллонами (3);
5. Урна для отходов (4) – 300х300 мм;
6. Источник питания (5);
7. Вытяжка (6);
8. Аптечка (8);
9. Пожарный щит (9);
10. Сварщик (10);
11. Слесарный верстак (11);
12. Сушильный шкаф (12);
13. Электрощит (13);
14. Оборудование для контроля (14);
15. Печь (15);
16. Тележка (16).

Пример планировки участка приведен на рисунке 12.1.

Рисунок 12.1 – План участка

13 Основные сведения по технике безопасности технологического процесса

Техника безопасности - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Рассмотренный метод сварки требует соблюдения определенного комплекса правил техники безопасности и охраны труда, которые должны находить отражение в технологических картах и строго соблюдаться при выполнении сварочных работ. Для указанного метода сварки в той или иной степени существует возможность опасных воздействий на сварщика в связи со следующими факторами:

1) поражение электрическим током  при прикосновении человека к  токоведущим частям электрической  цепи;

2) поражение лучами электрической  дуги глаз и открытой поверхности  кожи;

3)ожоги от капель металла  и шлака при сварке;

4) отравление вредными газами, выделяющимися  при сварке и при загрязнении  помещений пылью и испарениями  различных веществ;

5) взрывы из-за неправильного  обращения с баллонами сжатого  газа либо из-за производства  сварки в емкостях из-под горючих  веществ, либо выполнения сварки  вблизи легковоспламеняющихся и  взрывоопасных веществ;

6) пожары от расплавленного металла  и шлака в процессе сварки;

7) травмы различного рода механического  характера при подготовке тяжелых  изделий к сварке и в процессе  сварки.

Как показывают статистические данные, 80% травм сварщиков связано с транспортными операциями тяжелых металлических изделий.

Учитывая непостоянную величину электрического сопротивления человеческого тела (так, при сухой коже, например, сопротивление составляет 8000-20 000 Ом, а при влажных руках, повреждениях кожи сопротивление снижается до 400-1000 Ом), безопасным считают напряжение не выше 12 В (переносное освещение). Если сварщик работает в тесном помещении, может иметь большую площадь контакта с металлической поверхностью, с целью уменьшения опасности поражения электрическим током необходимо соблюдение следующих мероприятий:

1. Надежная изоляция всех, проводов, связанных с питанием источника  тока и сварочной дуги, устройство  геометрически закрытых включающих  устройств, заземление корпусов  сварочных аппаратов. Заземлению  подлежат: корпуса источников питания, аппаратного ящика, вспомогательное  электрическое оборудование. Сечение  заземляющих проводов должно быть не менее 25 мм2. Подключением, отключением и ремонтом сварочного оборудования занимается только дежурный электромонтер. Сварщикам запрещается производить эти работы.

2. Применение в источниках питания  автоматических выключателей высокого  напряжения, которые в момент  холостого хода разрывают сварочную  цепь и подают на держатель  напряжение 12 В.

3. Надежное устройство электрододержателя  с хорошей изоляцией, которая  гарантирует, что не будет случайного  контакта токоведущих частей  электрододержателя со свариваемым изделием или руками сварщика. Электрододержатель должен иметь высокую механическую прочность и выдерживать не менее 8000 зажимов электродов.

4.Работа в исправной сухой  спецодежде и рукавицах. При работе  в тесных отсеках и замкнутых  пространствах обязательно использование  резиновых галош и ковриков, источников  освещения с напряжением не  свыше 6-12 В.

Для ослабления резкого контраста между яркостью дуги и малой яркостью темных стен (кабины) последние должны быть окрашены в светлые тона (серый, голубой, желтый) с добавлением в краску окиси цинка с целью уменьшения отражения ультрафиолетовых лучей дуги, падающих на стены.

При работе вне кабины для защиты зрения окружающих, работающих сварщиков и вспомогательных рабочих должны применяться переносные щиты и ширмы.

Для защиты от соприкосновения с влажной, холодной землей и снегом, а также с холодным металлом при наружных работах и в помещении сварщики должны обеспечиваться теплыми подстилками, матами, подколенниками и подлокотниками из огнестойких материалов с эластичной прослойкой.

Высокая температура дуги (6000- 8000° С) неизбежно приводит к тому, что часть сварочной проволоки, покрытий, флюсов переходит в парообразное состояние. Эти пары, попадая в атмосферу цеха, конденсируются и превращаются в аэрозоль конденсации, частицы которой по дисперсности приближаются к дымам и легко попадают в дыхательную систему сварщиков. Эти аэрозоли представляют главную профессиональную опасность труда сварщиков. Количество пыли в зоне дыхания сварщика зависит главным образом от способа сварки и свариваемых материалов, но в известной степени определяется и типом конструкций. Химический состав электросварочной пыли зависит от способов сварки и видов основных и сварочных материалов.

Наряду с пылью при дуговой сварке также образуются и выделяются газообразные продукты - окислы азота, окись углерода.

При механизированных процессах сварки должны соблюдаться все правила, указанные ранее. Кроме того, необходимо обеспечить удобные и безопасные условия труда сварщиков.

1. Сборку и сварку крупногабаритных секций следует выполнять на специализированных местах, постелях, стендах, при этом должны быть обеспечены достаточные проходы с каждой стороны конструкции.
2. При сварке объемных секций на высоте необходимо устраивать леса с расположением сварочного оборудования вне рабочего места сварщика.
3. Все оборудование, которое при неисправном состоянии может оказаться под напряжением, должно иметь индивидуальное заземление с выводом к общему защитному заземлению.
4. Все сварочные установки должны находиться под наблюдением наладчика-монтера. Исправлять дефекты электросварочного оборудования имеет право только монтер-наладчик.
5. При сварке крупногабаритных изделий следует применять защитные щиты-ширмы, ограждающие место сварки со стороны общих проходов.