Технологический процесс сборки и сварки бортовой секции

Введение. Развитие сварочного производства в России на современном  этапе.

Задачей сварочной операции является получение механически неразъемных  соединений, подобных по свойствам свариваемому материалу. Это может быть достигнуто, когда по своей природе сварное соединение будет максимально приближаться к свариваемому металлу.

Свойства твёрдых тел, в том  числе и механические (прочность, упругость, пластичность и др.), определяются их внутренними энергетическими связями, т.е. связями межмолекулярного, межатомного и ионного взаимодействия.

В зависимости от материала сварной  конструкции, её габаритов, толщины  свариваемого металла и других особенностей свариваемого изделия предпочтительное применение находят определённые разновидности электрической дуговой сварки.

Так, при изготовлении конструкций  из углеродистых и низколегированных  конструкционных сталей наибольшее применение находят как ручная дуговая сварка качественными электродами с толстым покрытием, так и автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, а так же сварка в углекислом газе; при сварке конструкций из высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе предпочтительное использование находит аргонно-дуговая сварка, хотя при определённых условиях применяются и некоторые другие разновидности электрической дуговой сварки.

Сварка является широко распространенным и эффективным технологическим  процессом. В машиностроении и стройиндустрии, на транспорте и в сельском хозяйстве процессы сварки, пайки, огневой резки, наплавки и металлизации являются эффективным средством промышленного производства. От технического уровня применяемых сварочных процессов в значительной степени зависит качество и стоимость выпускаемых машин и приборов, аппаратов и изделий, строящихся объектов и другой техники.

Сварке подвергаются самые различные  материалы: углеродистые и нержавеющие  стали, медь, алюминий, никелевые сплавы, бронза, пластмассы и т.д. Толщина  свариваемых изделий колеблется от десятков микронов до сотен миллиметров. Для решения этих задач необходимо использовать самые разнообразные способы сварки. Поэтому постоянно происходит совершенствование известных способов сварки и создание новых.

Особенностью сварочного процесса является то, что в нем объединены самые различные направления: электротехника, металлургия, химия, физика, металловедение, теплофизика, математика, вычислительная техника и многое другое.

Поэтому перед сварщиками встают постоянно  новые задачи. Как сказал великий  датский ученый Нильс Стивен: «Прекрасно то, что мы видим, еще прекраснее то, что мы знаем, но далеко превышает по красоте то, что нам не известно». Таких, неизвестных решений в сварке еще очень много.

В последнее время стали широко использоваться методы плазменной резки, сварки, наплавки, напыления и плазменно - механической обработки, что позволяет  значительно повысить производительность труда и сократить расход дефицитных материалов.

Разработан принципиально новый  для сварочного производства технологический  процесс - лазерная технология. Преимущества данного способа состоят в  том, что энергия лазерного луча может передаваться на большие расстояния, а также от одной точки изделия к другой в соответствии с заданной программой. Лазерным лучом можно варить или резать детали в любой атмосфере и в таких местах, куда невозможно проникнуть ни одним из известных сварочных источников теплоты, за исключением электронного луча.

Надежность и экономичность, быстрота и универсальность - все это делает сварку незаменимым технологическим  процессом. Сейчас невозможно себе представить, как суметь осуществить производство миниатюрных электровакуумных и полупроводниковых приборов, современных самолетов и космических ракет, трубопроводов и высотных зданий, ЭВМ и атомных реакторов без применения сварки. Реальностью стало применение сварки в медицине - сварка сетчатки глаза, сварка и резка костей, других органических тканей.

По заданию кардиологов разработана  технология микроплазменной сварки сердечных клапанов. Заметными преимуществами по сравнению с другими, обычными медицинскими приемами, обладает сварка биологических тканей. В организм не нужно вводить инородные тела, а потом извлекать их, как это делается при сшивании, скреплении стержнями или скобками. Обеспечивается герметичность соединений, упрощается работа хирургов, соответственно уменьшаются страдания пациентов.

Интенсификация производства, увеличение скоростей, давлений и температур - важнейшие требования научно-технического прогресса. И чем дальше идут специалисты по этому пути, тем серьезнее препятствия приходится преодолевать. Одно из них - недостаточная стойкость узлов машин и оборудования. Например, недостаточная стойкость против износа деталей вызывает простои оборудования, понижение режимов его эксплуатации, является причиной брака. Иногда износ или коррозия приводят и к еще худшим последствиям - авариям в промышленности и на транспорте, загрязнению окружающей среды (в результате утечки газов, нефтепродуктов, кислот и т.п.). Конечно, принимаются все меры к тому, чтобы не допускать критических ситуаций. Но цена этих мер еще более высока. Так, на изготовление запасных частей для автомобилей и сельскохозяйственной техники сейчас расходуется столько же металла, сколько и на производство новых машин. Каждая шестая доменная печь в мире работает только для того, чтобы возместить потери металла от коррозии. К этому можно добавить и недополучение продукции в период ремонта и затраты труда на сам ремонт и многое другое.

Чтобы обеспечить нормальную, безопасную работу самых различных изделий, сварщиками предложено использовать наплавку, которая применяется для ремонта  и улучшения качества новых деталей.

Но кроме наплавки сварщиками освоен еще один способ - напыление. Методы термического нанесения покрытий получают в последнее время широкое распространение. Плазменное, газопламенное, лазерное, детонационное напыление, электродуговая металлизация объединены общим принципом. Защитный слой формируется из отдельных частиц материала, нагретых и движущихся к напыляемой поверхности.

Таким способом можно наносить покрытие на металлы, керамику, пластмассы и  даже дерево и ткани. При этом покрытие может быть тугоплавким (карбида, оксиды) и таким же легкоплавким, как пластмасса, потому что скоростью нагрева деталей и частиц можно управлять, не допуская чрезмерного термического воздействия. Толщина напиленного слоя может изменяться от нескольких микронов до десятков миллиметров.

Невозможно перечислить все  проблемы, которые приходится решать сварщикам при производстве различных  изделий. И решить эти проблемы может  только специалист, хорошо подготовленный теоретически, ибо «увлекающийся практикой без науки - словно кормчий, ступающий на корабль без руля и компаса, он никогда не уверен, куда приплывет» (Леонардо да Винчи).

 

 

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1 Общая часть

1.1 Описание и выбор  конструкции секции верхней палубы

Даная конструкция является секцией верхней палубы судна в районе 31- 37-го шпангоутов.

Она состоит из настила и набора (бимсов и карлингсов). Верхняя палуба служит водонепроницаемым перекрытием, является одним из главных элементов прочных связей корпуса, обеспечивает общую прочность и поперечную жесткость судна. На верхней палубе размещаются надстройки, палубные механизмы, вооружение и т. д.

Полотно настила палубы состоит  из 6 деталей толщиной 10мм. Продольный набор (карлингсы) представляют собой сварные тавровые балки, поперечный набор (бимсы) – неравнополочные уголки. В конструкции секции палубы входят кницы (детали россыпи), которые являются подкреплением бимсов.

Для изготовления полотна и набора борта используется сталь 10Г2С1.

Секция имеет следующие габариты:

длина – 6000 мм

ширина – 4000 мм

Эскиз секции верхней палубы в районе 31-37 шп. представлен на рисунке 1.

 

Рис.1

1.2 Выбор и техническая характеристика основных материалов

Для изготовления настила палубы применяют листы металла из стали 10Г2С1, поставляемой по ГОСТ 19281-89 и неравнополочные уголки по ГОСТ 8510-86  . Сталь 10Г2С1  является среднелегированной, конструкционной, качественной.

         Химический состав стали 10Г2С1 должен соответствовать таблице 1.

Марка стали	Массовая доля элементов, в %
	С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S
10Г2С1	Не более 0,12	0,8…1,1	1,3… 1,65	Не более 0,30	Не более 0,30	Не более 0,30	0,035	0,04

          Таблица № 1  Химический состав стали 10Г2С1 ГОСТ 19281-89

         Механические свойства стали 10Г2С1 должны соответствовать таблице 2.

        Таблица № 2 Механические свойства стали 10Г2С ГОСТ 19281-89

Марка стали	Предел текучести, МПа	Временное сопротивление, МПа	Относительное удлинение, %
10Г2С1	345	490	21

 

Временное сопротивление разрыву – напряжение соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению.

Предел текучести – напряжение, при котором образец  деформируется без заметного увеличения нагрузки.

Относительное удлинение – отношение в процентах, приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальной величине.

Предел прочности -  механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала.

Установлены следующие технологические требования к листам:

• на поверхности проката не должно быть трещин, пузырей, пленок, вздутий, отдельных рисок и других дефектов;
• прокат  должен выдержать испытание на излом, а так же испытание на изгиб образцов и оправке диаметром, равным двум толщинам листа на угол 120° без образования трещин и надрывов;
• на поверхности проката допускается слой окалины, не препятствующий выявлению дефектов поверхности, рябизна, отдельные отпечатки и другие дефекты, не выводящие размеры проката за предельные отклонения;
• на поверхности проката после абразивной зачистки допускается переход от шлифовального круга высотой до 0,3 мм.

Прокат изготовляют с обрезной кромкой, на них не должно быть волосовин, расслоений, трещин, расщеплений, следов усадочных раковин, рыхлости, пазовых пузырей, шлаковых включений.

Допускается устранение дефектов поверхности  местной зачисткой на глубину  не более 5% номинальной толщины сверх предельного минусового отклонения, но не более 3мм. В этом случае суммарная площадь зачистки должна составлять не более 2% поверхности проката с каждой их сторон. Удаление поверхностных дефектов огневой зачисткой и заварка дефектов не допускается.

Каждая партия проката сопровождается документом о качестве, содержащим:

• товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;
• наименование потребителя;
• номер заказа;
• дату выписки документа о качестве;
• наименование продукции, размеры, количество мест, их общая масса и, в случае поставки по сдаточной (теоретической) массе, знак ТМ;
• класс прочности;
• фактический химический состав;
• точность прокатки;
• механические свойства;
• вид плоскостности для листа;
• характер кромки для листа;
• группу качества поверхности для сортового проката;
• вид термической обработки (при поставке проката в термически обработанном состоянии);
• номер НТД;
• штамп отдела технического контроля.

Различают физическую  и технологическую  свариваемость. Физической свариваемостью обладают практически все металлы и их сплавы, то есть способностью образовывать монолитное неразъемное соединение с установлением химических связей. Под технологической свариваемостью понимается реакция металла на воздействие конкретных условий сварки и при этом возможность образовывать соединение с заданными эксплуатационными свойствами. Свариваемые металлы должны иметь близкие физические, механические, термические, химические свойства, близость коэффициентов термического линейного расширения металлов в стыке.

На свариваемость стали наибольшее влияние оказывает ее химический состав. Сталь в основном состоит  из железа с примесью углерода. Для  повышения прочностных характеристик и приобретения особых свойств стали применяют легирование металла различными полезными элементами, которые, улучшая ее свойства, вместе с тем, ухудшают ее свариваемость.

         Углерод повышает предел текучести, и временное сопротивление стали, однако пластичность и свариваемость стали уменьшаются. Металл шва закаливается, что может привести к появлению трещин. Окисление углерода во время сварки вызывает появление большого числа пор.