Технология сварки балки коробчатого профиля

Содержание

1. Введение 2

2. Назначение конструкции и требования к сварным соединениям 3

3. Основной металл и оценка его свариваемости 5

Общая характеристика основного металла 5

Оценка свариваемости основного металла 5

4. Выбор вида сварки 7

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами 7

Сварка в среде защитных газов плавящимся электродом 8

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса 9

5. Заготовительные операции 10

6. Технологический процесс сборки  и сварки 11

7. Выбор сварочных материалов 13

Сварочная проволока 13

Сварочный флюс 14

Сварочная углекислота 15

8. Расчёт режимов сварки 16

Режимы механизированной сварки в среде СО₂ 16

Режимы автоматической сварки под флюсом 17

9. Выбор сварочного оборудования 19

Оборудование для дуговой сварки в среде CO₂ 19

Оборудование для сварки под флюсом 22

10. Сборочно-сварочные приспособления 25

11. Экология и безопасность жизнедеятельности 26

12. Выводы 28

13. Список литературы 29

 

Приложения:

Чертёж изделия – 1 лист (формат А4)

Маршрутная  карта – 2 листа (формат А4)

 

1. Введение

В настоящее  время одной из актуальных проблем  машиностроения является повышение  качества и надежности конструкций  при одновременном повышение  производительности труда и автоматизации  производства.

Требования  по улучшению качества и надежности сварных конструкций обеспечиваются путем правильного выбора вида сварки, сварочных материалов, расчета наиболее рационального режима сварки.

Сварка - один из ведущих технологических процессов современной промышленности, от степени развития и совершенствования которого во многом зависит уровень технологии в машиностроении, строительстве и ряде других отраслей хозяйства. Правильно разработанный технологический процесс сварки обеспечивает получение не только надежных соединений и конструкций, отвечающим всем эксплуатационным требованиям, но и допускает максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления деталей, экономически выгоден по затратам на энергию, на сварочные материалы и по затратам человеческого труда. Преимущества сварных конструкций в настоящее время общепризнанны, такие конструкции повсеместно применяют взамен литых и клепаных соединений. Эти преимущества сводятся к уменьшению расхода металла, снижению затрат труда, упрощению оборудования, увеличению производительности.

В проектируемом  технологическом процессе изготовления балки коробчатого профиля особое внимание уделено повышению производительности труда, механизации и автоматизации  сварочных работ за счет внедрения  нового высокопроизводительного оборудования и применения новых сварочных  материалов.

 

2. Назначение  конструкции и требования к сварным  соединениям

Балка коробчатого  сечения представляет собой сварную  конструкцию из четырёх металлических  пластин, сваренных между собой  с образованием замкнутого контура. Подобные конструкции нашли широкое  применение в строительной отрасли  в качестве различных видов опор и несущих конструкций. Преимущество применения балок коробчатого профиля  заключается в том, что металл балки более полно работает при  различного рода изгибах (по сравнению  с цельнометаллической балкой), имея при этом сравнительно небольшую массу.

Балка изготавливается  из конструкционной низколегированной  стали марки 09Г2. Условия эксплуатации конструкции нормальные, интервал рабочих  температур от -30 до +50 градусов.

Конструкция должна выдерживать предельно допустимые нагрузки в течение расчетного срока  службы, обеспечить долговечность и  надежность, предусматривать возможность  технического освидетельствования, ремонта  и контроля металла в соединении.

Основные  типы, конструктивные элементы и размеры  сварных соединений выполняемых  сваркой под слоем флюса должны соответствовать ГОСТ 8713-79, ГОСТ 11533-75.

Качество сварных конструкций  определяется:

• рациональной конструкцией;
• качеством основного материала; качеством сварочных материалов, флюса (соответствие сертификату, государственному стандарту или техническим условиям);
• качеством сборки детали;
• качеством подготовки поверхности деталей под сварку;
• уровнем разработанного технологического процесса, степенью автоматизации сборочно-сварочных операций;
• квалификацией сварщиков, операторов и наладчиков, общей культурой производства;

• качеством сварного шва: т.е. выполненного без  дефектов, в соответствии требованию прочности, плавным переходам к  основному материалу.

Входящие  детали под сварку должны удовлетворять  требованиям чертежа. Свариваемые  кромки деталей в местах наложения  швов и прилегающие к ним кромки шириной не менее 20мм в каждую сторону  должны быть очищены от окалины, ржавчины, краски, масла смазки и других загрязнений  до металлического блеска. Контроль  размеров зачистки осуществляется линейкой измерительной металлической или штангенциркулем.

Детали, подготовленные под сварку, не должны иметь острых кромок. Детали, предназначенные для сварки, после штамповки должны  быть очищены от масла, жира, грязи моющими растворами.

Под технологичностью понимают конструктивные оптимальные  формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают работу в пределах заданного ресурса, позволяют  изготовить изделие с минимальными затратами материала, труда, времени.

Конструкцию можно считать технологичной, когда:

• Материал обладает хорошей свариваемостью, не склонен к образованию холодных и горячих трещин, охрупчиванию, не чувствителен к образованию закаленных структур, малая склонность к красноломкости, хладноломкости,  жаропрочен, коррозионно-стойкий.
• Конструкция изделия позволяет применять механизацию и автоматизацию сборки, сварки и транспортных операций.
• Конструкция может обеспечить свободный подход электродов к месту сварки. т.е. тип соединения - открытый.

На основании вышеизложенного  делаем вывод, что конструкция технологична.

 

3. Основной  металл и оценка его свариваемости

Общая характеристика основного металла

Конструкция изготавливается  из стали 09Г2 ГОСТ 19281-89. В таблицах 1, 2 и 3 приведены химический состав, механические и физические свойства стали.

Таблица 1. Химический состав стали 09Г2

Элемент	Si	Mn	Cu	As	Ni	S	C	P	Cr
Сод-е, %	0,17÷0,37	1,4÷1,8	≤ 0,30	≤ 0,08	≤ 0,3	≤ 0,04	≤0,12	≤ 0,035	≤ 0,3

Таблица 2. Механические свойства при Т=20^oС

Сортамент	Размер, мм	σB, МПа	σT, МПа	σ5, %	ψ, %	KCU, кДж / м2
Лист	4	450	310	21	-	-

 

Таблица 3. Физические свойства стали 09Г2

Температура испытания, ºС	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Е, ГПа	204
ρ, кг/см3	7790
λ, Вт/(м·ºС)			38	37	36
Температура испытания, ºС	20÷ 100	20÷ 200	20÷ 300	20÷ 400	20÷ 500	20÷ 600	20÷ 700	20÷ 800	20÷ 900	20÷ 1000
α, 106 1/ºС	11,3

Оценка свариваемости  основного металла

Под технологической  свариваемостью понимают способность  материала образовывать при рациональном технологическом процессе сварки прочное  соединение без существенного снижения технологических свойств свариваемого материала в самом соединении и в прилегающей зоне.

Обязательными критериями при оценке свариваемости  являются стойкость сварного соединения против образования горячих и холодных трещин, а также равноценность механических свойств сварного соединения основному металлу.

Для углеродистых и низколегированных сталей стойкость  сварного соединения против образования  горячих и холодных трещин оценивается  косвенным способом по эквиваленту  углерода.

1. Оценка стойкости углеродистых сталей против образования горячих трещин по эквиваленту углерода

 

 

 

Сталь не склонна  к горячим трещинам.

2. Оценка стойкости углеродистых сталей против образования холодных трещин по эквиваленту углерода

 

 

 

 
Сталь не склонна к холодным трещинам.

 

 

4. Выбор вида сварки

Технологию сварки выбираем исходя из следующих требований:

1. Равнопрочность металла шва с основным металлом;
2. Отсутствие трещин, непроваров, пор, подрезов, шлаковых включений;
3. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние;
4. Изменение форм и размеров (деформации), должны находится в разумных пределах, не отражающихся на работоспособности конструкции;

Рассмотрим три способа  сварки для заданной стали:

1. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
2. Сварка в среде защитных газов плавящимся электродом;
3. Автоматическая дуговая сварка под флюсом;

Ручная дуговая  сварка покрытыми электродами

В настоящее  время остается одним из распространенных методов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Это объясняется  простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в различных пространственных положениях и в местах, труднодоступных  для механизированных способов сварки. Существенный недостаток ручной дуговой  сварки металлическими электродами  с покрытием - малая производительность процесса и зависимость качества сварного шва от практических навыков  сварщика.

Необходимо  также отметить, что ограниченность сварочного тока при ручной сварке приводит к меньшей глубине проплавления, что в свою очередь обуславливает  необходимость применения разделки кромок, а малый коэффициент наплавки приводит к увеличению числа проходов для заполнения разделки. Всё это, в конечном счёте, ведёт к снижению производительности работ и ухудшению  качества сварного соединения. Кроме  того, необходимость периодически обрывать дугу для смены электрода также нарушает однородность шва по его длине и ухудшает общие механические свойства соединения.

Таким образом, достоинства ручной дуговой сварки:

• простота и мобильность способа сварки;
• наличие широкой номенклатуры электродов;
• низкая стоимость сварки.

Недостатки:

• невысокая производительность сварки (3 кг/час);
• невысокое качество металла шва;
• некрасивый внешний вид шва;
• наличие разбрызгивания.

Сварка в среде  защитных газов плавящимся электродом

При сварке плавящимся электродом в среде защитных газов  шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного - электродной проволоки. Дуга горит между концом непрерывно расплавляемой проволоки и изделием. Проволока попадает в зону дуги с помощью механизма со скоростью, равной средней скорости ее расплавления. Расплавленный металл электродной проволоки переходит в сварочную ванну и, таким образом, участвует в формировании шва.