Описание свариваемой конструкции

Содержание

Введение

Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках. В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно – лучевая, лазерная, газовая и др.). К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.). Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Современный технологический процесс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка, как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных водопроводов, в машиностроении и других конструкциях.

Сварка такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резание, литье, ковка, штамповка. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Ее применение способствует совершенствованию машиностроения и развитию ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники. Не только на земле, но и под водой, а так же в открытом космическом пространстве проводятся сварочные работы. Производство сварочных работ проводится там, где необходимо прочное соединение, каких либо материалов. Наиболее экономичный и эффективный способ соединения металлов – это сварка. Нет другого существующего способа соединить несколько металлических деталей, делающих их единым и целым изделием.

Производство сварочных работ - это важнейший технологический процесс. Не последнюю роль в этом процессе отводится специалистам, занимающимися сварочными работами. Высококвалифицированные сварщики были востребованы во все времена, в какой бы экономической ситуации не находилась страна. В настоящее время развития высоких технологий не осталась в стороне и сварочная индустрия. Идёт постоянное улучшение технологии сварочных работ. Производится оптимизация времени, отводящимся на сварочные процессы, с уменьшением затрат на них.

Сварочное производство занимает обширнейшую область в производственных технологиях любой отрасли. Сварочные технологии применяются не только при строительстве, но при реконструкции и демонтаже металлоконструкций. В зависимости от назначения металлических конструкций производство сварочных работ проводится различными способами. Всё зависит от объёма сложности проводимой сварки и объекта, на котором проходят сварочные работы.

Широко распространён вид ручной электродуговой сварки. Этот способ востребован при проведении строительных работ. Такие сварочные работы востребованы при монтаже металлических каркасов, балок, перекрытий, лестничных ограждений и прочих металлоконструкций. Для более тонких работ востребован другой вид сварки. Аргонодуговая электросварка нужна при производстве сварочных работ по особым проектам, где эстетический вид изделий играет наиглавнейшую роль. Кроме электросварки имеется и газовая сварка. Это тоже часто востребованный метод проведения сварочных работ при сварке труб теплотрасс и водоснабжения, а так же там, где нужны мелкие ремонтные работы.

Сварочные работы играют заметную роль в развитии индустриальных проектов и развитии городов и посёлков. Проведение сварочных работ одно из быстроразвивающихся отраслей народного хозяйства. На текущий момент существует и такой вид сварки, как лазерное сварочное производство. Применение лазера заняло устойчивую позицию в медицине. Точечная лазерная сварка применяется в офтальмоталогии и не только. А развитие электроники? Ни одна высокая технология в электронной промышленности не обошлась без задействования сварки. Всеми признанные компьютеры, без которых, трудно представить теперь какую либо сферу деятельности. А ведь созданы они тоже с применением сварочных работ.

Описание свариваемой конструкции

Корпус клина - это один из элементов ловителя подъемника клинового типа, который обеспечивает безопасную работу подъемника и является ловителем резкого торможения. Корпус клина состоит из последовательно собранных пластин, направляющих, ребер, боковин и перемычек.

Выбор марки стали для конструкции зависит от множества различных факторов, главным из которых являются условия, в которых она будет работать, и свариваемость стали. Все детали, входящие в сварочную конструкцию, изготовлены из стали ВСт3сп. Сталь ВСт3сп – это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, спокойная по раскислению,которая сваривается без ограничений, способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС.:

Для марки Сталь 3 ВСт3пс выбираем ГОСТ 2590–71(сортовой прокат в горячекатаном или термически обработанном состоянии сталь).

1) Определяем химический состав основного металла

Таблица 1

2) Определяем механические свойства в данной стали

Таблица 2

где у0,2 ‑ условный предел текучести, ув - временное сопротивление, д - относительное удлинение.

Сборка сварных конструкций представляет собой весьма ответственный и трудоемкий процесс. Хорошее качество сборки — первое и необходимое условие высокого качества сварки. При индивидуальном производстве сборка может занимать 30—50% общего времени изготовления сварной конструкции. При хорошем оснащении сборочных операций приспособлениями и кондукторами затраты времени на сборку сварных конструкций могут быть значительно уменьшены. При выполнении сборочных операций необходимо: 1) точно выдерживать проектные размеры; 2) правильно и постоянно выдерживать зазоры; 3) точно располагать детали по отношению друг к другу в соответствии с проектом; 4) обеспечивать точное положение плоскостей собираемых элементов под углом их пересечения; 5) обеспечивать минимальный допуск на смещение поверхностей деталей стыковых соединений.

Особенно жесткие требования к обеспечению зазоров и совмещений поверхностей предъявляются при сборке под автоматическую сварку. При установлении последовательности сборочных операций необходимо руководствоваться следующим. 1. Выполняемая сборочная операция не должна затруднять осуществление последующей операции. 2. Размеры поступающих на сборку деталей и подготовка их кромок под сварку должны быть тщательно проверены. 3. Выполнение дополнительных работ, в случае надобности, по пригонке деталей в целях точного соблюдения запроектированных зазоров, перекрытий и взаимного расположения их согласно чертежу должно осуществляться легко и быстро. 4. Обеспечение соответствующими инструментами и приспособлениями, облегчающими правильность установки деталей и закрепление их в требуемом положении.

Разработка технологического процесса сборки конструкций тесно связана с выбором рациональных типов имеющихся в цехе приспособлений и проектированием новых приспособлений и кондукторов в зависимости от особенностей изделия и принятого метода сварки. К разработанным технологическим процессам сборки и сварки должны быть приложены операционные, инструкционные и нормировочные карточки. Сборка сварных конструкций может осуществляться; 1) по разметке; 2) по контрольным отверстиям; 3) при помощи шаблонов, упоров, фиксаторов и специальных приспособлений (кондукторов), облегчающих сборочные операции.

Сборка по разметке состоит в том, что на одних деталях путем промера линейкой размечают места расположения других деталей. При сборке эти детали ставятся на размеченные места, закрепляются струбцинами или зажимами и прихватываются. При сборке по контрольным отверстиям заданное расположение деталей достигается путем соединения их болтами и штырями, входящими в контрольные отверстия. Такой метод сборки применяется в тех случаях, когда другими путями затруднительно осуществить точное расположение деталей или когда имеются в соединяемых деталях готовые отверстия, которые можно использовать при сборке. Сборка по разметке и сборка по контрольным отверстиям применяется при индивидуальном производстве, когда изготовление специальных приспособлений нерационально.

Сборка однотипных конструкций серийного и массового производства осуществляется при помощи шаблонов, различных фиксаторов и специальных кондукторов, облегчающих и ускоряющих выполнение рабочих операций при сборке. По характеру сборочно-сварочных работ при изготовлении конструкций сборка делится на сборку всей конструкции, сборку узлов (узловая сборка) и монтажную сборку. Собирать всю конструкцию на прихватках не рекомендуется даже при изготовлении ее с применением ручной сварки. Она может быть допущена только при изготовлении простейших сварных конструкций, составляемых из небольшого количества деталей.

Недостатки сборки всей конструкции следующие: 1). Невозможность применения механизированных методов сварки для многих швов, находящихся в различных положениях в пространстве (горизонтальные, вертикальные и потолочные) и находящихся в труднодоступных местах. 2). Громоздкая и трудоемкая кантовка тяжеловесных конструкций и конструкций с большими габаритными размерами. 3). Неудобное положение сварщика при выполнении швов в труднодоступных местах, что снижает производительность и понижает качество сварных швов. 4). Высокие остаточные напряжения, которые образуются из-за невозможности осуществления свободной усадки швов и которые иногда могут привести к образованию трещин и даже к самопроизвольному разрушению конструкций в цехах после окончания сварочных работ. 5). Накапливание остаточных деформаций, которые могут достигнуть такой величины, что правка станет невозможной и конструкция будет забракована.

Наиболее целесообразными видами сборки и сварки конструкций является сборка и сварка отдельных узлов, а затем сборка и сварка этих узлов в целую конструкцию в цехах или на монтаже. Узловая сборка и сварка дают возможность механизировать сборочно-сварочные операции, повысить качество сборочно-сварочных работ и производительность труда.

Преимущества узловой сборки: 1) возможность автоматизации сварочных работ, так как швы более доступны и кантовка узла значительно легче, чем кантовка всей конструкции; 2) детали свариваются в свободном состоянии и остаточные напряжения от поперечной усадки незначительны; 3) возможность создания поточных линий производства; 4) технологические недостатки сборочно-сварочных работ (деформации, напряжения и др.) могут быть легко исправлены в отдельных узлах и не создавать накопления этих недостатков в целой конструкции; 5) возможность механизации сборочных операций и поднятия культуры производства на более высокую ступень.

Дальнейшее развитие изготовления сварных конструкций требует создания механизированной оснастки сборочно-сварочных работ, повышения точности размеров узлов, которые в цехах и на монтаже соединяются в целую сварную конструкцию.

Выбор способа сварки

При выборе способа сварки для изготовления сварной конструкции на предприятии необходимо руководствоваться следующими условиями:

- экономическая целесообразность,

- технологичность,

- наличие необходимого оборудования,

- наличие квалифицированных кадров,

- экологичность и безопасность.

Под технологичностью способа понимается возможность создавать сварное соединение, удовлетворяющего требованиям к нему, на современном оборудовании, удобном в эксплуатации и обслуживании и наиболее эффективном в экономическом отношении. Технологичность способа понятие относительное и зависит от производственных условий.

Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом–дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится поктрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и образуется сварочный шов. Жидкий шлак после остывания образует твердую шлаковую корку.

Электроды для ручной сварки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень изготовляют из сварочной проволоки повышенного качества. Сварочную проволоку всех марок в зависимости от состава разделяют на три группы: низкоуглеродистая, легированная и высоколегированная.

Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях–нижнем, вертикальном, горизонтальным, потолочном, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом.

Производительность процесса в основном определяется сварочным током. Однако ток при ручной сварке покрытыми электродами ограничен, так как повышение тока сверх рекомендованного значения приводит к разогреву стержня электрода, отслаиванию покрытия, сильному разбрызгиванию и угару расплавленного металла. Ручную сварку постепенно заменяют полуавтоматической в атмосфере защитных газов.