РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЛОНЫ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ
МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций» 150415 Сварочное производство КП 150415.04 ПЗ
Студент И.С Киров 00.00.2015 г. Оценка выполнения и защиты курсового проекта ___________ Руководитель С.В. Зайцева 00.00.2015 г.
Кировград, 2015
В настоящее время из всех способов неразъемного соединения материалов преимущественное применение имеет сварка. Она менее трудоемка и позволяет значительно экономить металл. В частности, замена клепаных соединений сварными позволяет уменьшить массу конструкции из низкоуглеродистых сталей на 10-25% за счет уменьшения площадей поперечного сечения в месте соединения. Важно, что сварочное оборудование для многих массовых способов сварки отличается простотой устройства и обслуживания, а дефекты сварных швов в большинстве случаев исправимы. Поэтому заклепочные соединения вытесняются сваркой в транспортном машиностроении, автостроении, в производстве котлов и др. Балки коробчатого сечения сложнее в изготовлении, чем двутавровые, но они имеют большую жесткость на кручение и поэтому находят широкое применение в конструкциях крановых мостов. При большой длине таких балок полки и стенки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовых элементов. Целью курсового проекта является разработать технологию изготовления колонны коробчатого сечения. Для достижения целей поставленные в курсовом проекте были определены следующие задачи: Выявить пути выбора оборудования, инструментов, и приспособлений, параметров режима и технологии изготовления колонны коробчатого сечения. Провести расчеты, утверждающие работоспособность и надежность технологии изготовления колонны коробчатого сечения. Разработать и обосновать работу технологического процесса и технологию изготовления колонны коробчатого сечения.
1.1 Назначение и описание колонны коробчатого сечения и технические условия на ее приемку и изготовления В данном курсовом проекте рассчитывается и проектируется колонна коробчатого сечения. Колонной называется вертикальный стержень, работающий на сжатие и передающий давление на фундамент (или на нижележащие части сооружения, если колонна многоярусная). Колонны широко применяются во всех видах сооружений: в промышленном строительстве - в качестве элементов каркаса цехов и опор рабочих площадок, в гражданском строительстве - в качестве вертикальных элементов каркасов многоэтажных зданий и опор большепролетных покрытий, в мостостроении - для опор эстакад и т. д. Металлические колонны, как правило, выполняют из стали. В качестве соединений для колонн применяют сварку. Существует три типа колонн применяющихся в каркасах зданий: 1 колонны постоянного сечения; 2 колонны переменного сечения (ступенчатые); 3 колонны раздельного типа. Колонны постоянного сечения используются в бескрановых зданиях и в зданиях с возможностью применения подвесных и мостовых электрических грузоподъемных механизмов грузоподъемностью до 20т, как правило с полезной высотой от уровня пола до низа стропильных ферм не более 12м. Стержни колонн выполняют из одиночных широкополочных двутавров или составляют из нескольких прокатных профилей, составные стержни подразделяются на сквозные и сплошные. Сквозные в свою очередь делятся на безраскосные, решетчатые и перфорированные. По сечению колонны делятся на: сплошные колонны наиболее часто представляют собой сварной или прокатный широкополочный двутавр, где
Прямоугольные коробчатые профили применяют при больших продольных усилиях и изгибе в обоих направлениях или при большой свободной длине колонны, имеющей ограниченное поперечное сечение. Площадь поперечного сечения в этих профилях можно регулировать путем изменения толщины листа. Благодаря ровным наружным плоскостям возможно использование таких колонн без облицовки. При больших нагрузках иногда рационально применять сплошной квадратный профиль (сляб), который обладает высокой степенью огнестойкости при небольших габаритных размерах. Сечение из двух спаренных швеллеров пригодно только при относительно небольших нагрузках. Технические условия на изготовление и приемку колонны коробчатого сечения
Рисунок 1 - Колонна коробчатого сечения
Таблица 1 - Технические условия
1 Колонна работает в условиях статических нагрузок 2 Допускаемые дефекты согласно РД 34.15.132-96 (Приложения П14) 3 Швы должны иметь сквозное проплавление с хорошим формированием корня. Катеты швов равны половине толщины осивого металла с допуском ±1 мм. 1.2 Выбор и описание основного материала и применяемых сварочных материалов их физических, химических, и специальных свойств Основные характеристики стали 10ХСНД указаны в таблице 2 Таблица 2 - Основные характеристики стали 10ХСНД
Химический состав стали 10ХСНД указан в таблице 3 Таблица 3 - Химический состав стали 10ХСНД
Технологические свойства стали 10ХСНД указаны в таблице 4 Таблица 4 - Технологические свойства стали 10ХСНД
Таблица 5 - Механические свойства при Т=20 °С стали 10ХСНД
Физические свойства стали 10ХСНД указаны в таблице 6 Таблица 6 - Физические свойства стали 10ХСНД
Сварочная проволока Для сварки своей стали я использую проволоку марки СВ08Г2С. Проволока должна быть хорошо очищена от ржавчины, жиров, грязи и не иметь резких перегибов, затрудняющих ее подачу. Данная проволока предназначена для сварки низколегированных сталей, относящихся к группе 1 с классом прочности до К54. Использование данной проволоки снижает риск «залипания» электрода и уменьшает интенсивность разбрызгивания металла. Обеспечивается возможность работы с различными видами сварочного оборудования.
Рисунок 2 - Сварочная проволока Характеристика сварочной проволоки СВ08Г2С указана в таблице 7 Таблица 7 - Характеристика сварочной проволоки СВ08Г2С
Сварочный флюс Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. Материал, используемый при сварке для защиты зоны сварки от атмосферного воздуха, обеспечения устойчивости горения дуги, формирования поверхности сварного шва и получения заданных свойств наплавленного материала. Для изготовления колонны коробчатого сечения я выбрал сварочный флюс марки АН-60 / АН-60М. Назначение сварочного флюса АН-60: Сварочно-технологические свойства: Устойчивость дуги хорошая, разрывная длина дуги до 11 мм, формирование шва хорошее, склонность к образованию пор и трещин низкая, отделимость шлаковой корки хорошая, при сварке корневых швов в разделке удовлетворительная.
Устойчивость дуги хорошая, разрывная длина дуги до 11 мм, формирование шва хорошее, склонность к образованию пор и трещин низкая, отделимость шлаковой корки хорошая, при сварке корневых швов в разделке удовлетворительная. Технологические свойства флюса указаны в таблице 8 Таблица 8 - Технологические свойства флюса
Химический состав флюса АН-60 указан в таблице 9 Таблица 9 - Химический состав флюса АН-60
Металлургические свойства АН-60: Высококремнистый высокомарганцовистый оксидный флюс с химической активностью Аф = 0,75-0,8. При сварке на повышенных скоростях кремне-и марганце-восстановительные процессы протекают сравнительно медленно. В результате наплавленный металл в значительной степени обогащен мелкодисперсными оксидными включениями. Содержание кислорода в металле шва в составляет 0,05%. Данные для применения АН-60: Постоянный или переменный ток до 1800А, Vсвmax до 220 м/ч; Uхх источника питания 70 В; сушка при Т= 400 0С, 2 ч. Рекомендуемые проволоки для сварки под флюсом АН-60: СВ08Г2С , Св- 08А, Св-08ГА, Св- 08ХМ, Св-10НМА. Технология изготовления флюса АН-60: Плавлением в дуговых печах, грануляцией мокрым способом.
Таблица 10 - Химический состав наплавленного металла
Механические свойства наплавленного металла: Временное сопротивление разрыву, МПа - 580-600; Относительное удлинение не более - ≥23 1.3 Выбор способа сборки и сварки, технико-экономические обоснования Для изготовления колонны коробчатого сечения я выбрал способ сборки при помощи кондуктора для сборки стержней коробчатого сечения. При большой длине таких колонн, полки и стенки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовых элементов. Рисунок 3 - Изготовление колонны коробчатого сечения: а - сечение колонны; б - установка боковых стенок; в - сварка внутренних швов. Сначала на стеллаж укладывают верхний пояс (полку), расставляют и приваривают к нему диафрагмы. Такая последовательность определяется необходимостью создания жесткой основы для дальнейшей установки и обеспечения прямолинейности боковых стенок, а также их симметрии относительно верхнего пояса. После приварки диафрагм устанавливают, прижимают (рис. 3, б) и прихватывают боковые стенки. Затем собранный П - образный профиль кантуют и внутренними угловыми швами приваривают стенки к диафрагмам (рис. 3, в). Сборку заканчивают установкой нижнего пояса. Сварку поясных швов осуществляют после завершения сборки и ведут
Для изготовления колонны коробчатого сечения я использовал автоматическую сварку под флюсом. Автоматическая сварка под слоем флюса это высокопроизводительный способ сварки, который применяется для быстрой и качественной сварки за один проход продолжительных швов, длиной от нескольких метров и толщиной свариваемых кромок до 30 мм. При автоматической сварке под флюсом автоматизированы все операции: A. возбуждение и поддержание горения дуги; B. подача сварочной проволоки; C. перемещение проволоки вдоль свариваемых кромок с заданной скоростью; D. защита дуги и сварочной ванны от действия воздуха (дуга горит под слоем флюса); E. прекращение сварки и заварка кратера в конце шва. Данный способ сварки обеспечивает высочайшее качество сварного шва при правильно настроенном режиме. Шов получается идеально гладкий и ровный, это обеспечивает автоматическая равномерная подача проволоки и непрерывная скорость сварки. Использование больших сварочных токов до 1250 А обеспечивает сплошной и глубокий провар. Зона сварки надежно защищена от воздействия воздуха слоем расплавленного флюса, что гарантирует отсутствие пор, включений и других внутренних дефектов. Производительность автоматической сварки в 5 - 10 раз выше по сравнению с ручной. Коэффициент полезного использования тепла дуги для
Технико-экономические показатели способа Максимальная скорость сварки однофазной дугой под флюсом при удовлетворительном формировании шва - 75 м/ч. Производительность механизированной сварки под флюсом 6.50-21 кг/ч. Коэффициент наплавки 15-19 г./(А.ч). Потери на угар и разбрызгивание составляют 1-2%. При точном соблюдении технологического процесса сварки на выбранном оборудовании мы изготавливаем конструкции, отвечающие всем нормам и требованиям чертежа на данное изделие. Применение механизированных сборочно-сварочных приспособлений облегчает труд сварщика, повышает производительность. 1.4 Выбор сварочного оборудования, инструментов, и приспособлений Рисунок 4 - Кондуктор для сборки колонн коробчатого сечения: а - сечение стержня; б - схема кондуктора. Сварочный инвертор Для изготовления своей сварной конструкции я выбрал сварочный источник инверотного типа «БИЗОН 205ПН». Сварочный инвертор БИЗОН-205ПН - это компактное устройство, которое применяется как профессиональными сварщиками в условиях строительной площадки или цеха. С помощью данного устройства можно осуществить быстрое, а главное качественное сварное соединение металлических деталей ММА методом (ручная дуговая сварка штучным
Рисунок 5 - Сварочный инвертор «БИЗОН 205ПН» Преимущества 1) Диапазон рабочих температур - от +10 до +40 0С; 2) Возможна работа в сетях с пониженным напряжением (до 160 В); 3) Род тока - переменный; 4) Максимальная потребляемая мощность - 6.3 кВА; 5) Максимальный потребляемый ток - 26 А; 6) Коэффициент мощности - 0.85; 7) КПД - 85%; 8) Толщина свариваемого металла - от 1.5 до 20 мм. Технические характеристики БИЗОН 205ПН: 1) Max ток - А 200 2) ПВ на максимальном токе - % 30 3) Max мощность - кВт 5.3 4) Напряжение - В 160-230 5) Количество постов - 1 6) Min ток - А 40 7) Диаметр электр/провол - мм 1.6-4.0 8) Степень защиты - IP21S Для изготовления колонны коробчатого сечения я выбрал сварочный трактор АДФ-1002
Рисунок 6 - Сварочный трактор АДФ-1002 Автомат в процессе работы передвигается по изделию. Сварка осуществляется на постоянном токе плавящимися электродами под слоем флюса прямолинейными швами. Автомат комплектуется блоком управления и двумя источниками питания – сварочными выпрямителями. Изменение скорости подачи проволоки и скорости сварки производится ступенчато – при помощи сменных шестерён в редукторных приводах. Трактор может поставляться как с полным комплектом сменных шестерён, так и с шестернями, сопрягаемые пары которых рассчитаны на скорости подачи проволоки и скорости перемещения трактора, необходимые конкретному потребителю. Поставляется с блоком управления для источника питания типа ВДУ-1202 или ТДФЖ-1002 Сварочный трактор состоит из следующих основных частей: 1) тележки, включающей в себя: электродвигатель, подающий механизм с распределительным валом, ходовой механизм с цепными передачами и ведущими колёсами; 2)
3) набора копирующих устройств; 4) двух бункеров для флюса с флюсоподводами; 5) двух устройств для размещения электродной проволоки; 6) пульта управления. В тракторе изменены элементы конструкции, которые реализуют следующие его преимущества по сравнению с существующими аналогами: 1) усовершенствована электрическая схема, позволяющая оператору оптимально управлять подачей электродных проволок и работой трактора в целом; 2) модернизирована мотор-редукторная часть, в частности усилены места соединений вала электродвигателя с входными элементами редуктора заднего моста и редуктора подающего механизма; 3) увеличена твёрдость червяков; 4) прошлифованы витки их зубьев для уменьшения потерь, связанных с трением; 5) улучшена регулировка зацепления червячных пар; 6) усилена выходная часть редуктора подающего механизма; 7) в редукторе заднего моста применена торцевая муфта, не допускающая проскальзывания.
Таблица 11 - Краткие технические характеристики:
2.1 Расчет режима сварки Режимы сварки под флюсом имеют основные и дополнительные параметры. К основным относят: ток, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки, скорость сварки. Дополнительные параметры режима - вылет электродной проволоки, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке. Критерием оптимального выбора режимов служит максимальная производительность процесса сварки при условии получения требуемых геометрических размеров поперечного сечения шва, регламентированных ГОСТ 14771-76 и достаточно низких потерь металла на угар и разбрызгивания. Выбор режима сварки зависит от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. К основным параметрам режима сварки относятся: 1) сила сварочного тока (Iсв, А); 2) напряжение на дуге (Uс,В); 3) диаметр электродной проволоки (d эл, мм); 4) вылет электрода (Lэл, мм); 5) скорость сварки (Vс, м/ч). Произведем расчет режимов сварки: Определяем расчетную длину проплавления по формуле: Hp=(0,4÷1,1)K (1) где, К-катет шва, мм. К=4 мм hp=0,75*4 мм=3 мм. Площадь поперечного сечения шва за один проход принимаем: Fн=26 г/см3 Определяем диаметр электродной проволоки по формуле:
dэл=4√12мм+0,05 * 4 =1,8+0,5мм=2,3 мм Принимаем среднее значение диаметра электродной проволоки dэл=2,3 мм. Производим расчет скорости сварки по формуле: υсв =Кv(hp1.75 / ℓ3.36) (3) ℓ=К√2 где Кv - коэффициент, учитывающий скорость сварки; ℓ-ширина шва, мм. Кv=1120 ℓ=12*√2=16,8 мм; υсв =1120*(121 /16,83 мм)=33,6 м/ч. Принимаем скорость сварки 34 м/ч. Определяем силу сварочного тока по формуле: Iсв=Ki (hp1.31 /ℓ1.07) (5) где Ki - коэффициент, учитывающий плотность ток принятые числовые значения Ki=460 Iсв=460*(122 /16,81 )=234,6 А Принимаем силу сварочного тока - 234 А Определяем напряжение сварочной дуги по формуле: Uсв=16+0,05*Iсв Uсв=16+0,05*234А=27,7 В Принимаем Uсв=27,7 В Определяем вылет электродной проволоки по формуле: ℓэл=10*dэл ±2*dэл (6) ℓэл=10*2,3+2*2,3=41,1мм+3,2мм=44,3 мм ℓэл=10*2,3 – 2*2,3=32,2мм-3,2мм=29 мм Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле: Υэл=0,53*Iсв/dэл+6,94*10-4(Iсв/dэл3) (7)
Принимаем υэл =59 м/ч Определяем оптимальный расход подачи флюсы по формуле: G=3,3*10-3 *Iсв0,75 (8) G=3,3*10-3 *2351=0,7 л/мин. Штучное время определяется по формуле: Тшт=(Тнш*L+Тви)К1-n (9) где Тшт – время, связанное со швом, мин L - длина шва, м. Тви - время связанное с изделием, мин. К - коэффициент, учитывающий условия работы Принятые числовые значения символов Тви = 0,7 мин. L = 1,600 мм. Тнш =11мин. К1-n = 1,2 Тшт=(11*1,600+0,7)1,2=21,9 мин Определяем норму времени на сварку изделия по формуле: Нвр = Тшт +Тпз/n (10) где Тпз – подготовительно – заключительное время, мин. n – количество изделий, шт. Тпз =10200 мин n = 600 шт Нвр = 21,9+10200/600=38,9 мин. Для различных методов сварки норма Нэ(кг) электродов и электродной проволоки определяется произведением удельной норм расхода qэ (кг/м) на длину шва L (м). Нэ=qэ*ℓ,кг (11) Нэ=0,46*1,600=0,736 кг Удельную норму расходов материалов определяем по формуле:
где, Кр – коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки; mn – масса наплавленного металла, кг/м. qэ=1,15*0,4=0,46 Массу наплавленного металла определяем по формуле: mn = ρ*Fн*10-3, кг/м (13) где ρ – плотность наплавленного металла шва, г/см3 ; ρ=7,8 Fн – площадь поперечного сечения, 2 мм Принятые числовые значения Кр=1,15. mn = 7,8*51,7*10-3=0,4кг/м Определяем основное время сварки по формуле: to = Fн*ρ*60/Iсв*αн (14) где αн – коэффициент наплавки, г/А*ч. to = 51,7*7.8*60/235*8=8.4мин = 823,68 Расчет массы наплавленного металла G = FL (15) G 8 = 0,9*129,6*7,85 = 915,6 (г); Gобщ = 2215,6 + 915,6 = 2131,22 (кг) = 130 (г).
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (5357)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |