Анализ технических требований сварной конструкции

а)  повышенная трудоемкость;

б)  громоздкость оборудования;

в)  дороговизна;

г)  вредность  для человеческого организма.

Поэтому, учитывая все эти отрицательные свойства, специальные виды сварки не приемлемы  для сварки данной конструкции.

Применение  контактной сварки невозможно по конструктивным причинам.

Поэтому, для изготовления изделия «Борт боковой» наиболее применима электрическая сварка плавлением, которая подразделяется на:

1. Ручная дуговая сварка;

2. Электрошлаковая;

3. Сварка под флюсом;

4. В среде защитного газа.

В массовом или крупносерийном производстве не выгодно применение РДС, так как:

а)  низкая производительность;

б)  большое  выделение вредных веществ;

в)  большой  расход сварочных материалов.

Применение  электрошлаковой сварки не возможно, так как она ведется при  сварке деталей больших толщин.

Автоматическая  сварка под флюсом считается не технологической.

Наиболее применима  полуавтоматическая сварка в среде  СО₂. При данном методе сварки производится механизированная подача сварочной проволоки в зону сварки и защита металла шва подаваемым углекислым газом. Сварка возможна в любых пространственных положениях. На эффективность газовой защиты влияет  тип сварного соединения и скорость сварки. С увеличением скорости сварки защита сварочной ванны снижается.

Для обеспечения надежной защиты зоны сварки и сварочной ванны от окружающей среды важное значение имеет расстояние сопла от изделия, размер сопла расход защитного газа. Чрезмерное приближение сопла к изделию увеличивает разбрызгивание металла, а удаление приводит к нарушению защиты зоны сварки. При существующем оборудовании расстояние сопла от изделия обычно выдерживают в пределах 7-25 мм.

 Она имеет  ряд особенностей:

1. Высокая производительность (приблизительно в два раза выше чем при РДС покрытыми электродами);

2. Малая зона термического влияния и относительно небольшие деформации в связи с высокой степенью концентрации дуги;

3. Возможность сварки в любых пространственных положениях;

4. Высокое качество защиты, отсутствие необходимости применения зачистки швов при многослойной сварке;

5. Простота механизации и автоматизации;

6. Доступность наблюдения за процессом сварки;

7. Возможность сварки металлов различной толщиной (от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров).

Наряду с  другими преимуществами, которые  характерны для сварки в защитных газов, сварка в среде углекислого газа характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью.

Полуавтоматической  сваркой в среде углекислого  газа можно сваривать большинство  сталей, удовлетворительно сваривающимися другими видами дуговой сварки. К недостаткам можно отнести повышенное разбрызгивание и не всегда удовлетворительный внешний вид сварного шва. Данный способ сварки достаточно технологичен и экономичен. Целесообразно оставить данный способ сварки и в проектном варианте.

 

            2.3 Расчет режимов сварки

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров и качества.

Основными параметрами режима полуавтоматической сварки в среде защитного газа проволочным электродом являются следующие:

• сила сварочного тока, I_св;
• скорость подачи электрода, V_п.э.;
• скорость сварки, V_св.;
• толщина свариваемого металла, δ;
• глубина провара, h_пр.;
• диаметр сварочной проволоки, d_эл.;
• сварочное напряжение, U_св.;
• расход газа, q_з.г..

Параметры режима сварки должны обеспечить устойчивость процесса, необходимое проплавление свариваемого металла и оптимальную скорость сварки.

Изготовление  сварной конструкции осуществляется дуговой полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. Соединение элементов конструкции выполнено тавровыми и нахлесточными швами. Сварные швы однопроходные, выполнены в нижнем положении.

Режимы процесса сварки для тавровых, стыковых и нахлесточных соединений рассчитываем по следующей методике:

 

                                                                               

                  а)                                б)                                в)

 

                                  К – катет шва

                                  q – усиление шва

                                  e – ширина шва

Рисунок 2. Сварные соединения: а) тавровое-Т1, б) стыковое-С2, в) нахлесточное соединения-Н1

 

      Определяем параметры режимов сварки для швов Т1 и Н1 с катетом 3 мм.

Площадь поперечного сечения шва вычисляется по формуле:

 

                                    F_сеч =K²/2+0.75*q*L ,                                    [11] стр. 244 (1)

 

где, К- катет  шва, мм;

       q- выпуклость шва, мм;

       е- ширина  шва, мм;

Принятые числовые значения символов:

       К=3 мм 

       q=1,5 мм

       L= 4,5 мм

Решение:          

                                F_сеч =3²/2+0,75*1,5*4,5=6,2 мм²

 

Глубина провара вычисляется  по формуле:

 

                                           hp=(0.4-1.1)*K ,                                      [11] стр. 244 (2)

 

    где,  К- катет шва, мм;

Принятые числовые значения символов:

           К=3 мм

Решение:

 

                                       h_Р=0.8*3=2,4 мм              

 

Диаметр электродной  проволоки определяется по формуле:

 

                                     d_эл= ±0.05h_Р ,                                          [11] стр. 244 (3)

 

Решение:        

 

                                 d_эл= ±0,05*3=1,5±0,15

 

          d_эл принимаем = 1,2 мм

 

Скорость сварки вычисляется по формуле:

 

                                       V_СВ=К_V (h^1.6/L^3.36),                                     [11] стр. 245 (4)    

                                

где, К_V – коэффициент, учитывающий скорость сварки

        h_Р – глубина провара, мм

        L – ширина шва, мм

Принятые числовые значения символов:

       К_V = 1080

       h_P= 2,4 мм

       L= 4,5  мм

Решение:

 

                                V_св=1080(2,4^1,32/4.5^3,36)=13,2 м/ч

 

Сварочный ток вычисляется по формуле:

 

                                              ,                             [11] стр. 245 (5)

 

где,   h_Р- глубина провара, мм

         Кп – коэффициент  пропорциональности.

         Кп - принимается по табличным данным

Принимаем:

Кп=1,8

Решение:

 

 

 

Напряжение  вычисляется по формуле:

 

                                        U_св=14+0,05*I_СВ                                      [11] стр. 246 (6)      

 

Принятые числовые значения символов:

         I_св = 135 А

Решение:

 

                                   U_св=14+0,05*135 = 20 В

 

Вылет электродной  проволоки вычисляется по формуле:

 

                                            L_эл=10*d_эл ± 2*d_эл                                [11] стр. 246 (7)

 

где, d_ЭЛ- диаметр электродной проволоки, мм;

Принятые числовые значения символов:

       d_ЭЛ= 1,2 мм

 

Решение:

 

                                       L_эл= 10*1,2±2*1,2= 12±2,4 мм

 

          Принимаем L_эл=12 мм

 

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется  по формуле: 

 

                            V_эл=0,53(I_СВ/d_эл²)+6,96*10^-4(I_ЭЛ²/d_эл²) ,              [11] стр. 246 (8)

 

Решение:

 

                           V_эл= 0,53(135/1,2²)+6,96*10^-4(135²/1,2²)= 132 м/ч

Принимаем  V_эл= 44 м/ч

 

Расход защитного  газа вычисляется по формуле:

 

                                 q_З,.Г= 3.3*10^-3*I_СВ^0,75                                      [11] стр. 246 (9)

 

где, I_СВ- сварочный ток, А;

Принятые числовые значения символов:

       I_СВ=135 А

Решение:

 

                             q_З,.Г= 3,3*10^-3*135^0,75= 13,5 л/мин

 

Определяем  параметры режимов сварки для  шва С2.

Площадь поперечного  сечения вычисляется по формуле (1):

 

                                      F_сеч =0.75*q*L+s*в                          

 

где, е- ширина шва, мм;

       q- выпуклость шва, мм;

       s- толщина металла, мм;

       в- ширина  зазора между свариваемыми кромками, мм;

Принятые числовые значения символов:

      L= 7 мм;

      Q= 1,5 мм;

      S= 3 мм;

      В= 0,5 мм.

Решение:

 

                               F_сеч= 0,75*1,5*7+3*0,5=10,3 мм²                                                                  

Глубина провара рассчитывается по формуле (2):

 

                                                hp=S – 0,5*в,                                                                             

        

где,  S- толщина металла, мм;

Принятые числовые значения символов:

        S=3 мм

Решение:

 

                                           hp=3 – 0,5*0,5=2,75 мм

 

Диаметр электродной проволоки  вычисляется по формуле (3):

 

                                               d_эл= ±0.05h_Р                                                                                   

 

Принятые числовые значения символов:

        h_Р= 2,75 мм

Решение:

 

                                   d_эл= √2,75±0,05*2,75=1,49±0,13 мм

 

           Принимаем d_ЭЛ.ПР=1,2 мм

 

Скорость сварки вычисляется по формуле (4):

 

                                                V_СВ=К_V(h^1,32/L^3.36)                                                

 

где, К_V= коэффициент учитывающий скорость сварки

Принятые числовые значения символов:

        К_V = 1080

        h_P= 2,75 мм

        L= 7  мм

Решение:

 

                                          V_св=1080(2,75^1,32/7^3,36) = 22,4 м/ч

 

Сварочный ток  вычисляется по формуле (5):

 

                                             ,                                   

 

где,    h_Р- глубина провара, мм

          Кп – коэффициент  пропорциональности.

          Кп - принимается по табличным  данным 

Прин

Кп=1,8

Решение:   

 

 

 

Напряжение вычисляется  по формуле:

 

                                              U_св=14+0,05*I_СВ                                                 (15)

 

где, I_св- сварочный ток, А

Принятые числовые значения символов:

        I_св = 152 А

Решение:

                                             U_св=14+0,05*152 = 22 В

 

Вылет электродной  проволоки вычисляется по формуле (7):

 

                                               L_эл=10*d_эл ± 2*d_эл  ,                                                                    

 

где, d_ЭЛ- диаметр электродной проволоки, мм

Принятые числовые значения символов:

       d_ЭЛ= 1,2 мм

Решение:

 

                                         L_эл= 10*1,2±2*1,2= 12±2,4 мм

 

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется  по формуле (8):

 

                                        V_эл=0,53(I_СВ/d_эл²)+6,96*10^-4(I_ЭЛ²/d_эл²)      

 

где,  I_св- сварочный ток, А

        d_ЭЛ- диаметр электродной проволоки, мм

Решение:

 

                              V_эл= 0,53(152/1,2²)+6,96*10^-4(152²/1,2²)= 138 м/ч

 

Расход защитного  газа вычисляется по формуле (9):

 

                                                q_З,.Г= 3.3*10^-3*I_СВ^0,75                                              

 

где,  I_СВ- сварочный ток, А

Принятые числовые значения символов:

        I_СВ=152 А

Решение:

 

                                     q_З,.Г= 3,3*10^-3*152^0,75= 14,28 л/мин

 

 Расход углекислого  газа в значительной степени  влияет на качество сварного  шва. Необходимое для сварки  количество газа зависит от  режима сварки.

                 

2.4 Установление общей маршрутной схемы технологических операций

Сборка деталей  под сварку должна производиться  в сборочно-сварочных приспособлениях. Детали под сварку должны поступать  очищенными от грязи, масла. Ржавчины и  других загрязнений, принимаемые бюро технического контроля (БТК) цеха изготовителя с обязательным сопровождением документацией. Конструктивные элементы, подготовленных под сварку кромок, их размеры и предельные отклонения по ним должны соответствовать требованиям ГОСТ 14771-76, ГОСТ 14776-79.

Приводим схему маршрутных операций согласно техпроцессу:

 

Труба, поз 1 – 2шт