Технология сварки двутавровой балки

Не большая разница в цене аргона и углекислоты даёт ощутимые технологические преимущества в  качестве сварного шва.

Выбор сварочной проволоки:

Для сварки Стали 09Г2С рекомендуется использовать сварочную проволоку для способов сварки АП и АФ  близкую по хим. составу к основному металлу и содержащую меньшее количество углерода. Такой проволокой являются СВ –08Г2С высокое легирование проволоки кремнием и марганцем будет являться залогом раскисления сварочной ванны при АП и дополнительное легирование шва для обеспечения равнопрочности при сварке АФ.

                             ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ СВАРОЧНАЯ (ГОСТ 2246-70).

По виду поверхности проволока  производится неомедненой и омедненой. Медное покрытие - 6 мкм. Поверхность  проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, забоин, окалины, ржавчины, масла и др. загрязнений. Допускаются отдельные риски, царапины, местная рябизна, вмятины глубиной не более предельного отклонения по диаметру.

                                                                            Таблица 2. Химический состав сварочной проволоки.

	C	Mn	Si max	P max	S max	Cr max	Ni max	Cu max
Св-08Г2С	0.03	1.80 - 2.10	0.7 - 0.95	0.03	0.025	0.20	0.25	0.20

 

                                                     Применение.

Механизированная сварка в защитных газах конструкций ответственного и общего назначения

6. Выбор стандартной  или разработка не стандартной  подготовки кромок.

В ГОСТах – 14771-76, 8713 – 79, для таврового соединения находим следующие стандартные подготовки кромок:                                                                    

Газ.

 

Из следующего списка для АП выбираем разработку кромок Т1, потому как она удовлетворяет технико – экономическим требованиям, которые поставило перед нами задание. Выберем интересующие нас размеры:

b=0^+1,5 mm ,К=11 mm.

Для АФ выбираем разработку кромок Т1, потому как она удовлетворяет технико – экономическим требованиям, которые поставило перед нами задание. Выберем интересующие нас размеры:                                                                Флюс.

 

Выберем интересующие нас размеры:

b=0^+1,5  mm , К=11 mm.

7. Расчёт режимов сварки.

Расчет режима дуговой сварки под флюсом по площади наплавленного металла.

Расчет ведем по площади наплавленного  металла:

F_н=(80…100) мм²=100 мм²- площадь шва при сварке под флюсом,

Уточняем площадь шва:

F =F₁+F₂=0.7*К*√2*g+0.5*К² =0.7*11*1.41*2+0.5*121=82.3мм², - площадь наплавленного металла.

Найдем диаметр электродной  проволоки:

d=К_д * F_з=(0.036…0.16)*82.3=3…13.2 мм,

где К_д – коэф. учитывающий положение шва.

 Принимаем d= 5 мм.

Скорость сварки:

V_c= 110*(d/F)=110*5/82.3=6.7 мм/с (24 м/ч),

Скорости попали в диапазон рекомендованных 4…16 мм/с.

Скорость подачи эл. проволоки:

V_п=(4* V_c*F)/(п* d ²)= 4*6.7*82.3/(3.14*5²) =28 мм/с (101 м/ч),

Сварочный ток:

Рассчитываем по формуле    

 I_с^(~)= d((√450*d* V_п+5185)-72)=945 А,

Сварочный ток не выходит из рекомендованных  значений  1150 А.

Напряжение сварки:

Рассчитываем по формуле:

                U_cк=22+ 0.02* I_с=41 В.

Вылет электрода:

                             l_в=(8...12)*d=50+-10 мм.   

Расчет режима дуговой сварки в  активных газах.

Принимаем  К=11 мм. Расчет ведем по площади наплавленного металла:

F=(55…65)=60 мм², - площадь шва при сварке в активных газах,

Уточняем площадь шва:

F =F₁+F₂=0.7*К*√2*g+0.5*К² =0.7*11*1.41*2+0.5*121=82.3мм², - площадь наплавленного металла.

Сварка осуществляется в три  прохода на одинаковых режимах. F_ш=F/3=82.3/3=27.4 мм²

Найдем диаметр электродной  проволоки:

d=К_д * Fш ^0.625=(0.15…0.26)*27.4^0.625=1.2…2.2 мм,

где К_д – коэф. учитывающий положение шва.

 Принимаем d=2 мм.

Скорость сварки:

V_c= (8.9*d² +50.6*d^1.5 )/Fш= (8.9*2² +50.6*2^1.5)/27.4=6.5 мм/с (23.5 м/ч).

Скорости попали в диапазон рекомендованных 4…10 мм/с.

Скорость подачи эл. проволоки:

V_п=(4* V_c*F_ш)/(п*d²*(1-ψ_р))= 4*6.5*27.4/(3.14*2²*(1-0.1))=63 мм/с (227 м/ч),

где ψ_р – коэф. разбрызгивания ψ_р=0.9 .

Сварочный ток:

Рассчитываем по формуле    

 I_с⁽⁺⁾= d ((√1450*d*V_п+145150)-382)=380 А,

Сварочный ток не выходит из рекомендованных значений 60…510 А.

Напряжение сварки:

Рассчитываем по формуле

                U_c=14 + 0.05* I_с=33 В,

Расход защитного газа:

g_с= 3.3*10^-3* I_с^0.75=3.3*10^-3*380^0.75=0.28 л/с(17 л/мин).

Все рассчитанные значения примем во внимание при выборе оборудования.

8. Техника сварки.

Балка ставится в кондуктор-кантователь  и последовательно выполняются  швы 1 и 2 по всей длине балки. Балка  вынимается из кондуктор-кантователя и ставится плиту, швом 3 привариваются ребра.

9.Выбор сварочного  оборудования общего или специального  назначения.

Выбираем установку для сварки в среде защитных газов:

Характеристика аппарата А-1197:

Напряжение сети: 220, 380В.

Номинальный сварочный ток: 500А.

Электродная проволока: 0.8-2 сплошная, 1-2,5 порошковая мм.

Скорость подачи: 90-900 м/ч.

Тип ИП: ВДУ -504.

Габариты: 550*360*200 мм.

Масса: 23 кг.

Выбираем установку для сварки под флюсом и источник питания к ней:

 

Наиболее распространенным и широко используемым аппаратами для сварки под флюсом является А -1416, он удовлетворяют всем энергетическим и технологическим параметрам сварки.

Характеристика аппарата А-1416:

Напряжение сети: 380В.

Номинальный сварочный ток: 2000А.

Электродная проволока: 2-5 мм.

Скорость подачи: 50-509 м/ч.

Скорость сварки: 12-120 м/ч.

Тип ИП: ТДФ -1601.

Габариты: 1660*870*1160 мм.

Масса: 320 кг.

10. Расчёт технологической себестоимости сварки по всем выбранным

технологиям.

Рассчитаем технологическую себестоимость дуговой сварки в активных газах:

    С_т= З_с.м+ З_т.э+ З_с.о+ З_з.п,

З_с.м- затраты на сварочные материалы;

З_т.э- затраты на техническую электроэнергию;

З_с.о- затраты на сварочное оборудование;

З_з.п-затраты на зарплату рабочих.

Рассчитаем основное время сварки:

t_c.o= L_шо*(n _пк/V_с.к+ n _пз/V_с.к)= 1*(3/23.5+0)=0.13 ч,

Затраты на сварочные материалы:

Найдем массу наплавленного  метала:

М_эп=К_рп(1+ψ_р)*р*n *F*V_п*t=3*1.02*(1+0.1)*7.8*10^-3*2²*3.14/4*227*0.13*100=0.25 кг,

    З_с.э=М_эп*Ц_эп=0.25*6=1.5 гривен,

где - Ц_эп –цена за 1 кг электродной проволоки.

Затраты на газ:

Q_зг=g_к* t_c =17**0.13=2.21 л,

З_с.г=Q_зг *Ц_эг=2.21*0.2=0.4 гривен,

где - Ц_эг –цена за 1 литр газа.

Затраты на техническую электроэнергию:

W_т.э =(U_c*I_c*t_cо)/ŋ_u + P_x*( t_co /К_у -t_co)=(33*380*0.13*3)*10^-3/0.8 + 0.3(0.13/0.4-0.13)=

= 4.17 кВт,

где - P_x  мощность холостого хода источника питания, ŋ_u- КПД источника питания,

К_у – коэф. использования сварочного оборудования зависящий от способа сварки и типа производства (К_у =0.55…0.75).

З_т.э= W_т.э *Ц_ээ=4.17*0.5=2.1 гривен,

где - Ц_ээ –цена за 1 кВт электроэнергии.

Затраты на сварочное оборудование:

З_с.о= (К_р +На)/Ф_д * t_cо/К_у *Ц_с.о=(0.175+0.3)/1840 * 0.13/0.6*5000=0.3 гр,

где - Ц_ээ –цена за оборудование, К_р – коэф. затрат на ремонт (К_р =0.15…0.2),

 Н_а – норма амортизационных отчислений(Н_а =0.24…0.34), Ф_д – действительный годовой фонд работы оборудования.

Затраты на зарплату рабочих:

З_з.п=К_д* t_cо*Ч_тс/К_у=1.2*5*0.13/0.6=1.3 гр,

где – Ч_тс – часовая тарификация, К_д – коэф. доплат (К_р =1.1…1.3).

Рассчитаем технологическую себестоимость дуговой сварки в активных газах:    С_т= З_с.м+ З_т.э+ З_с.о+ З_з.п=1.5+0.4+2.1+0.3+1.3=5.6 гр.

Рассчитаем технологическую сварки под флюсом:

    С_т= З_с.м+ З_т.э+ З_с.о+ З_з.п,

З_с.м- затраты на сварочные материалы;

З_т.э- затраты на техническую электроэнергию;

З_с.о- затраты на сварочное оборудование;

З_з.п-затраты на зарплату рабочих.

Рассчитаем основное время сварки:

t_c.o= L_шо*(n _пк/V_с.к+ n _пз/V_с.к)= 1*(1/24+0)=0.042 ч,

Затраты на сварочные материалы:

Найдем массу наплавленного  метала:

М_эп=К_рп(1+ψ_р)*р*n *F*V_п*t=1*1.02*(1+0)*7.8*10^-3*5²*3.14/4*101*0.042*100=0.21 кг,

    З_с.э=М_эп*Ц_эп=0.21*6=1.3 гривен,

где - Ц_эп –цена за 1 кг электродной проволоки.

Затраты на флюс:

М_ф = К*М_эп =1.2*0.21=0.25 кг,

З_с.ф=М_ф *Ц_ф=0.25*6=1.5 гривен,

где - Ц_ф –цена за 1 кг флюса.

З_с.м=З_с.э + З_с.ф =1.3+1.5=2.8 гривен - затраты на сварочные материалы;

Затраты на техническую электроэнергию:

W_т.э =(U_c*I_c*t_cо)/ŋ_u + P_x*( t_co /К_у -t_co)=(41*945*0.042)*10^-3/0.8 + 0.3(0.042/0.6-0.042)=2.2 кВт,

где - P_x  мощность холостого хода источника питания, ŋ_u- КПД источника питания,

К_у – коэф. использования сварочного оборудования зависящий от способа сварки и типа производства (К_у =0.55…0.75).

З_т.э= W_т.э *Ц_ээ=2.2*0.5=1.1 гривен,

где - Ц_ээ –цена за 1 кВт электроэнергии.

Затраты на зарплату рабочих:

З_з.п=К_д* t_cо*Ч_тс/К_у=1.2*0.042*5/0.6=0.4 гр,

где – Ч_тс – часовая тарификация, К_д – коэф. доплат (К_р =1.1…1.3).

Затраты на сварочное оборудование:

З_с.о= (К_р +На)/Ф_д * t_cо/К_у *Ц_с.о=(0.175+0.3)/1840*0.042/0.4*30000=0.6 гр,

где - Ц_ээ –цена за оборудование, К_р – коэф. затрат на ремонт (К_р =0.15…0.2),

 Н_а – норма амортизационных отчислений(Н_а =0.24…0.34), Ф_д – действительный годовой фонд работы оборудования.

Рассчитаем технологическую себестоимость  сварки:

С_т= З_с.м+ З_т.э+ З_с.о+ З_з.п=2.8+1.1+0.4+0.6=4.9 гр.

 

11. Принятие решения.

Сделав расчет технологической  себестоимости каждого способа  сварки можно однозначно склонить выбор  способа сварки в сторону сварки в активных газах. Не большая разница в цене одного метра шва, зато время подготовки под сварку и зачистки после сварки даст больший экономический эффект, чем при сварке под флюсом.

Итак, остановим свой выбор на  сварке в активных газах.

12.Выводы.

В данной курсовой работе мы ознакомились с разработкой технологии сварки плавлением. Выполнили поставленные задачи данной курсовой работы:

Произвели конструкторско – технологический  анализ изделия и выяснили, что  вид шва – тавровый, конфигурация швов - прямолинейные, доступность швов – без ограничений;

Рассчитали свариваемость основного  металла и получили, что металл к холодным трещенам – не склонен, к горячим трещенам – несколько склонен;

Выбрали два способа сварки, это АФ и АП;

Выбрали сварочные материалы, это  флюс АН – 348А, проволока СВ – 08Г2С, газовую смесь К-2;

Выбрали тип подготовки кромок из ГОСТов, для АФ – Т1, АП – Т1 ;

Произвели расчёт режимов сварки и  полученные данные занесли в тех. карту;

Оговорили технику сварки, для того чтобы сварщики имели представление  о том как будет выполняться  тех. процесс;

Выбрали сварочное оборудование, для АФ – А-1416, АП – А-1197;

Произвели расчет технологической  себестоимости сварки по выбранным технологиям, и получили максимальный эконом. эффект при следующем способе: АП; 

Приняли решение о том что АП является более корректной в данном случае технологией.

Список использованной литературы.

1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технология и оборудование сварки плавлением» / Сост. И. Ф. Коринець. – К.: КПИ, 1988 – 76с.
2. Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Сварка плавлением» / Сост. И. Ф. Коринець, В. П. Бойко. – К.: КПИ, 1990 – 76с.
3. Аппаратура для механизированной дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки / А. И. Чвертко, В. Е. Патон, М. Г. Бельфор, Г. М. Гологовский. – К.: Наукова думка, 1978. – 200с.
4. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х томах. /

      Б. Н. Конищев,  С. А. Курланов, Н. Н. Потапов  и др.; Под общей ред. 

       Н. Н. Потапова. – М.; Машиностроение, 1989.

5. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. Н. А. Ольшанского. – М.; Машиностроение, 1978.
6. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. А. И. Акулова. – М.; Машиностроение, 1979.
7. Прайс листы отечественных производителей сварочных материалов и оборудования.
8. Корінець І.Ф. Конспект лекцій з дисципліни “Зварювання плавленням”
9. Глобальна інформаційна мережа Інтернет.
10. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. –М.: Машиностроение, 1974.-767с.
11. Акулов А.И., Бельчук А.К., Демянцевич В.П., Технология и оборудование плавлением. Учебник.-М.: Машиностроение, 1977.-432с.
12. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. –М.: Машиностроение, 1974.-767с.
13. Сварка в машиностроении : Справочник в 4-х т./ Т.2. Под редакцией А.И. Акулова. –М.:Машиностроение, 1978. -567с.
14. 4.Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. –Киев: Наук. Думка,1990. -512с.
15. Клячкин Я.Л. Сварка цветных металлов и их сплавов. –М.: Машиностроение, 1967. -336с.
16. Биковський О.Г., Піньковский І.В. Довідник зварника. –Київ:Техніка, 2002. -336с.