Технологический анализ изделия

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовая работа по дисциплине "Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки" предназначена для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков самостоятельного творческого решения технологических задач, а именно, проектирования технологии сварки плавлением изделий из современных конструкционных материалов.

При решении поставленных задач необходимо максимально использовать современные достижения науки и техники в области сварки плавлением, современные методы проектирования. Технологию выбирают, сравнивая несколько вариантов, способов сварки. Оценку правильности выбора производят по полученной экономической эффективности. Выбирая тот или иной способ сварки, следует оценивать также возможность его применения на данном предприятии, а так же степень ответственности сварного шва конструкции, степень нагруженности, динамику нагруженности и свойства основного металла.

Нахождение полученных проектных решений может оцениваться по достижению заданных показателях качества при наименьших затрат на технологический процесс, или по достижении наилучших показателей качества объекта при ограниченных затратах ресурсов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЯ

 

Технологический анализ сварного соединения производиться в целях подготовки исходных данных для проектирования технологии сварки плавлением, в данном случае - для разработки сварочных операций изучаем и анализируем чертёж изделия, спецификацию, условия эксплуатации изделия.

) Назначение, конструкция, условия эксплуатации.

Емкость для пожарной машины является одной из конструкций, где сварку производят по всему периметру сплошным герметичным швом.

Габаритные размеры берём из чертежа:

длина-2060мм;

ширина-930мм;

высота-995мм.

) Свариваемый (основной) металл

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19282-73 - конструкционная низколегированная сталь. Назначение данной стали - элементы сварочных конструкций и различные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от - 70 до 450оС.

Химический состав представлены в таблице 1. [1]

 

Таблица 1 - Химический состав стали 10ХСНД

С, не более %	Cr %	Si %	Ni %	Cu %	Mn %	S, не более %	Р, не более %
0,12	0,6-0,9	0,8-1,1	0,5-0,8	0,4-0,6	0,5-0,8	0,04	0,035

 

Механические свойства представлены в таблице 2. [4]

Таблица 2 - Механические свойства Стали 10ХСНД

Предел прочности sв, H/мм2	Предел текучести sт, H/мм2	Относительное удлинение d5, %
530	390	19

 

Температура ковки, оС: начала 1200, конца 850.

Склонность к отпускной хрупкости - малая склонность.

Сталь относится к хорошо сваривающимся материалам. Поэтому при сварке никаких ограничений не накладывается. Правда, сварка конструкций без подогрева допускается только при положительной температуре окружающей среды. Равнопрочность металла шва основному металлу достигается в результате легирования элементами, переходящими в шов из основного металла. Чтобы снизить склонность металла шва к кристаллизационным трещинам, стремятся изменять содержание углерода в металле шва и площадь проплавления основного металла.

) Сварные соединения

В данной курсовой роботе будут рассчитаны следующие виды швов:

) двусторонний нахлёсточный шов- Н2-D3;

) односторонний тавровый шов-Т1-D3;

) нестандартный шов.

Сварные соединения выполнять согласно ГОСТ 14771-76.

Доступность сварки - удовлетворительная.

) Организация сварочных работ

Возможность производить сварку снаружи и изнутри емкости, при этом можно кантовать краном.

Место изготовления - сварочный участок цеха, цех закрытый, отапливаемый.

ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Выбор способов сварки и сварочных материалов обусловлен исходными данными, полученными в результате технического анализа. Необходимо учитывать: химический состав свариваемого металла, способ сварки, механические свойства металла и т.д. [3].

Для ручной дуговой сварки Стали 10ХСНД выбираем электроды типа Э42А, марки УОНИ-13/45. Группа назначения - для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 50 кгс/мм2.

Электродный стержень изготовлен из сварочной проволоки Св-08А.

Состав покрытия представлен в таблице 3. [4]

 

Таблица 3 - Состав покрытия электродов марки УОНИ-13/45

Мрамор, %	Плавиковый шпат, %	Кварцевый песок, %	Ферросилиций, %	Ферромарганец, %	Ферротитан, %	Жидкое стекло, %
48,3	13,2	8,0	4,5	4,5	10,7	10,7

 

Электроды обеспечивают механические свойства металла шва представленные в таблице 4.[4]

 

Таблица 4 - Механические свойства металла шва

Временное сопротивление разрыву sв, кгс/мм2	Относительное удлинение d5, %	Ударная вязкость ан,кгс·м/см2
42	18	8

 

Механизированную сварку плавящимся электродом в защитном газе выполняем проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70). Проволока Св-08Г2С применяется для сварки в защитных газах углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталей. Химический состав проволоки представлен в таблице 5 [4].

Таблица 5 - Химический состав проволоки Св-08Г2С

C, %	Mn, %	Si, %	Cr не более, %	Ni не более, %	S не более, %	P не более, %	Al не более, %
0,05- 0,11	1,8-2,1	0,7-0,95	0,2	0,25	0,025	0,03	0,01

 

Свойства металла шва sв = 510 МПа; d = 22 % [2].

В качестве защитного газа выбираем углекислый газ СО2 по ГОСТ 8050 - 85.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом выполняем сварочной проволокой Св-08ГА. Применяем плавленый флюс марки АН-348-АМ. Это стекловидный флюс общего назначения с хорошими сварочными свойствами. Широко используется в машиностроении, вагоностроении, строительстве. Буква "М" в конце марки означает "мелкий" [4].

Химический состав проволоки Св-08ГА приведен в таблице 6.

 

Таблица 6 - Химический состав проволоки Св-08ГА [1]

C, не более	Ni, не более	Mn	Si, не более	Cr, не более	S,не более	P, не более
0,1%	0,25%	0,8…1,1%	0,03%	0,10%	0,025%	0,03%

 

Химический состав флюса АН-348-А приведен в таблице 7 [4].

 

Таблица 7 - Химический состав флюса АН-348-А.

SiO2, %	Mn, %	CaO не более, %	MgO не более, %	Al2O3 не более, %	F, %	Fe2O3,%	P не более, %	S не более %
40 - 44	31-38	12	7	6	3 - 6	0,5 - 2	0,12	0,12

ВЫБОР ТИПОВ ШВОВ И ФОРМ ПОДГОТОВКИ КРОМОК

 

Основные критерии экономичности выбора сварных швов - производительность сварки и качество швов.

Выбираем швы с минимальным количеством проходов и минимальными затратами на скос кромок (без скоса кромок) и кантовку изделия (односторонний шов), с формированием шва преимущественно за счет проплавления основного металла.

В данной работе производим расчеты для сварных швов № 5, № 9, №15, что соответствует сварным соединениям Н2, Т1 и нестандартный шов.

Для всех соединений сварку проводим без разделки кромок.

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИИ

 

Для принятия решения о применении той или иной технологии необходима сравнительная экономическая оценка по технологической себестоимости и производительности процесса.

Технологическая себестоимость включает в себя:

. Зс.м. - затраты на сварочные материалы

. Зт.э. - затраты на технологическую электроэнергию

. Зс.о. - затраты на сварочное оборудование

. Зз.п. - затраты на зарплату основных рабочих и др.

Технологическая себестоимость представляет собой сумму затрат

 

 (18)

 

Целесообразно выполнять расчет на единицу длины шва (на 1 м шва).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данном курсовом проекте оценка технологичности конструкции показала, что никаких ограничений процесс сварки не имеет. Было выбрано три способа сварки плавлением: ручная дуговая сварка плавящимся электродом, механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитного газа СО2 и автоматическая дуговая сварка под флюсом. Далее технологические задачи были решены на основе использования расчетных и аналитических методов проектирования процесса сварки.

Анализ экономической эффективности показал, что наиболее экономичным из выбранных способов является механизированная сварка в СО2.

Высокая технологическая себестоимость ручной дуговой сварки объясняется высокими затратами на покрытые электроды, а так же на заработную плату рабочим из-за низкой производительности процесса. Высокая технологическая себестоимость дуговой сварки под флюсом обусловлена высокой стоимостью сварочных флюсов и оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Д. Сорокина - М.: Машиностроение, 1989 - 639 с.

. Акулов А.И. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. - М.: Машиностроение, 2003. - 560 с.

. Федько В.Т. Дуговая сварка плавлением: Учебное пособие. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. - 241 с.

. Петров Г.Л. Сварочные материалы. - Л.: Машиностроение, 1972. - 280 с.

. Смирнов В.В. Оборудование для дуговой сварки. Справочное пособие. - Л.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовая работа по дисциплине "Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки" предназначена для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков самостоятельного творческого решения технологических задач, а именно, проектирования технологии сварки плавлением изделий из современных конструкционных материалов.

При решении поставленных задач необходимо максимально использовать современные достижения науки и техники в области сварки плавлением, современные методы проектирования. Технологию выбирают, сравнивая несколько вариантов, способов сварки. Оценку правильности выбора производят по полученной экономической эффективности. Выбирая тот или иной способ сварки, следует оценивать также возможность его применения на данном предприятии, а так же степень ответственности сварного шва конструкции, степень нагруженности, динамику нагруженности и свойства основного металла.

Нахождение полученных проектных решений может оцениваться по достижению заданных показателях качества при наименьших затрат на технологический процесс, или по достижении наилучших показателей качества объекта при ограниченных затратах ресурсов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЯ

 

Технологический анализ сварного соединения производиться в целях подготовки исходных данных для проектирования технологии сварки плавлением, в данном случае - для разработки сварочных операций изучаем и анализируем чертёж изделия, спецификацию, условия эксплуатации изделия.

) Назначение, конструкция, условия эксплуатации.

Емкость для пожарной машины является одной из конструкций, где сварку производят по всему периметру сплошным герметичным швом.

Габаритные размеры берём из чертежа:

длина-2060мм;

ширина-930мм;

высота-995мм.

) Свариваемый (основной) металл

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19282-73 - конструкционная низколегированная сталь. Назначение данной стали - элементы сварочных конструкций и различные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от - 70 до 450оС.

Химический состав представлены в таблице 1. [1]

 

Таблица 1 - Химический состав стали 10ХСНД

С, не более %	Cr %	Si %	Ni %	Cu %	Mn %	S, не более %	Р, не более %
0,12	0,6-0,9	0,8-1,1	0,5-0,8	0,4-0,6	0,5-0,8	0,04	0,035

 

Механические свойства представлены в таблице 2. [4]

Таблица 2 - Механические свойства Стали 10ХСНД

Предел прочности sв, H/мм2	Предел текучести sт, H/мм2	Относительное удлинение d5, %
530	390	19

 

Температура ковки, оС: начала 1200, конца 850.

Склонность к отпускной хрупкости - малая склонность.

Сталь относится к хорошо сваривающимся материалам. Поэтому при сварке никаких ограничений не накладывается. Правда, сварка конструкций без подогрева допускается только при положительной температуре окружающей среды. Равнопрочность металла шва основному металлу достигается в результате легирования элементами, переходящими в шов из основного металла. Чтобы снизить склонность металла шва к кристаллизационным трещинам, стремятся изменять содержание углерода в металле шва и площадь проплавления основного металла.

) Сварные соединения

В данной курсовой роботе будут рассчитаны следующие виды швов:

) двусторонний нахлёсточный шов- Н2-D3;

) односторонний тавровый шов-Т1-D3;

) нестандартный шов.

Сварные соединения выполнять согласно ГОСТ 14771-76.

Доступность сварки - удовлетворительная.

) Организация сварочных работ

Возможность производить сварку снаружи и изнутри емкости, при этом можно кантовать краном.

Место изготовления - сварочный участок цеха, цех закрытый, отапливаемый.