Расчёт и разработка технологического процесса сварки симметричной балки с двумя симметричными рёбрами жёсткости

1. Введение 2
2. Характеристика стали 7
3. Расчет конструкции 11
4. Технологический процесс сварки конструкции 13
4.1 Основные операции технологического процесса подготовки металла, сборки и сварки для автоматической сварки под флюсом 13
Лазерный станке с ЧПУ TRUMPF TruLaser 5000 17
4.2 Выбор материалов и параметров режимов сварки 23
4.3 Определение времени сварки, расхода сварочных материалов и электроэнергии 25
4.4. Контроль качества сборки и сварки 28
5.Техника безопасности при выполнении сварочных работ 33
6. Заключение 38
7. Список использованной литературы 40





















1. Введение

В настоящее время машиностроение играет одну из важнейших ролей в промышленно-производственном секторе экономики, напрямую участвуя в создании и совершенствовании основных производственных фондов, орудий труда и во многом определяя рост и эффективность развития экономики государства.
Одним из важнейших направлений развития машиностроения является совершенствование способов соединения между собой различных металлов и сплавов, среди которых одним из наиболее широко распространенных является сварка. Это объясняется тем, что сварка как технологический метод сочетает в себе такие важные качества, как простоту и высокую технологичность процесса с прочностью получаемого сварного шва. Развитие теории сварки позволило получать соединение практически всех металлов и сплавов, используемых современной промышленностью и сваривать металлы толщиной от нескольких микрон до нескольких метров. Без сварки невозможно представить себе современное корабле- и автомобилестроение, сварка используется в строительстве зданий и трубопроводов.
Мысль о возможности практического применения «электрических искр» для плавления металлов впервые высказал в 1753 г. академик Российской Академии наук Г. Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802 г. профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал возможные области ее практического применения.
Для практического осуществления электрической сварки металлов потребовались многие годы совместных усилий физиков и техников, направленных на создание электрических генераторов. Важную роль сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.
Наши соотечественники первыми в мире во многих странах запатентовали способ дуговой сварки. В 1882 г. Н. Н. Бенардос предложил способ электрической дуговой сварки угольным электродом, а в 1888 г. Н. Г. Славянов предложил способ электрической дуговой сварки металлическим электродом. Они же изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности устройство для механизированной подачн электрода в дугу, применение дробленого стекла в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздуха и др.
В дальнейшем в Швеции в 1907 г. Д. Кельберг предложил применять толстое покрытие на электродах с целью защиты сварочной ванны и стабилизации дуги.
В нашей стране в середине двадцатых годов начались довольно интенсивные исследования в различных областях сварки: во Владивостоке (В. П. Вологдин, Н. Н. Рыкалин, Г. К. Татур, С. А. Данилов), в Москве (Г. А. Николаев, К. К. Хренов, К. В. Любавский), в Санкт-Петербурге (В. П. Никитин, А. А. Алексеев, Н. О. Окерблом). Особую роль в развитии и становлении сварки в СССР сыграл академик Е. О. Патон, организовавший в 1929 г. лабораторию, а затем Институт электросварки АН УССР, в котором в конце 30-х годов и позднее были разработаны многие процессы механизированной сварки под флюсом, создан метод электрошлаковой сварки и электрошлакового переплава металла и др. Этот институт, являющийся ныне в России головным институтом по сварке, координирует всю работу по развитию, широкому внедрению и дальнейшему исследованию сварки в масштабе всей страны.
Газовая сварка основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов высокотемпературным газокислородным пламенем. В качестве горючего для сгорания в кислороде применяют ацетилен, водород, пропан-бутановую смесь, пары керосина, бензина, природный, светильный, нефтяной, коксовый и другие газы.
Термитная сварка состоит в том, что свариваемые детали помешают в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпают термит - порошкообразную смесь алюминия с железной окалиной. При горении термита развивается высокая температура (более 2000 С), образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий, заполняет зазор, образуя сварной шов.
Электрошлаковая сварка основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через расплавленный шлак в период установившегося процесса сварки.
В начале процесса возникает дуга, которая, расплавив небольшое количество флюса, шунтируется, прекращается горение дуги и начинается прохождение тока через расплавленный шлак.
Электрошлаковую сварку классифицируют по виду электрода, наличию колебаний электрода, числу электродов с общим подводом сварочного тока.
По виду электрода электрошлаковая сварка делится на сварку проволочным, пластинчатым электродом и плавящимся мундштуком; по наличию колебаний электрода - без колебаний и с колебаниями электрода; по числу электродов с общим подводом сварочного тока - одноэлектродную, двухэлектродную и многоэлектродную.
Плазменная сварка основана на пропускании электрического тока большой плотности через газовую среду, находящуюся под некоторым давлением, в результате чего газ получает ионизированное состояние, называемое плазмой. Температура плазменной струи достигает 50 000С Плазменную сварку можно выполнять с поперечными, продольными и сложными колебаниями плазменной струи, а также без колебаний плазменной струи.
Электронно-лучевую сварку выполняют в камерах с разрежением до 133Х (10-4 – 10-6) Па. Теплота выделяется в результате бомбардировки поверхности металла электронами, имеющими большие скорости; анодом служит свариваемая деталь, катодом - вольфрамовая спираль.
Электронно-лучевую сварку можно выполнять без колебаний и с колебаниями электронного луча. По направлению колебаний различают электронно-лучевую сварку с продольными, поперечными, вертикальными и сложными колебаниями электронного луча.
Лазерная сварка осуществляется мощным световым лучом, получаемым от специальных твердых и газовых излучателей. Вакуум при сварке лазером не нужен, и ее можно выполнять на воздухе даже на значительном расстоянии от генератора.
Контактная сварка состоит в разогреве и расплавлении места соединения теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через контактируемые места свариваемых деталей; при приложении в этом месте сжимающего усилия образуется сварное соединение. По форме сварного соединения различают точечную, шовную, стыковую, рельефную, шовно-стыковую контактную сварку. Точечная сварка в свою очередь подразделяется на одно-, двух- и многоточечную. Стыковая сварка по характеру протекания процесса делится на сварку с прерывистым и непрерывным оплавлением и сварку сопротивлением.
Контактную сварку можно выполнять постоянным, переменным и пульсирующим током. По виду источника энергии контактная сварка подразделяется на конденсаторную, энергией, накопленной в магнитном поле и в мотор-генераторной системе и др.
Диффузионную сварку осуществляют в вакууме за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.
Газопрессовая сварка основана на нагреве концов стержней или труб по всей длине окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления и последующего сдавливания стержней внешним усилием.
Ультразвуковая сварка основана на совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний ультразвуковой частоты и небольших сжимающих усилий.
Сварку трением осуществляют при вращении одного из стержней и соприкосновении его торца с торцом закрепленного стержня; концы стержней разогреваются и с приложением осевого усилия свариваются.
Холодная сварка основана на способности схватывания металла при значительном давлении.

Оглавление
1. Введение 2
2. Характеристика стали 7
3. Расчет конструкции 11
4. Технологический процесс сварки конструкции 13
4.1 Основные операции технологического процесса подготовки металла, сборки и сварки для автоматической сварки под флюсом 13
Лазерный станке с ЧПУ TRUMPF TruLaser 5000 17
4.2 Выбор материалов и параметров режимов сварки 23
4.3 Определение времени сварки, расхода сварочных материалов и электроэнергии 25
4.4. Контроль качества сборки и сварки 28
5.Техника безопасности при выполнении сварочных работ 33
6. Заключение 38
7. Список использованной литературы 40

6. Заключение

В выполненной работе нами был рассмотрен тех. процесс изготовления сварной балки главного настила. Данная балка имеет двутавровое сечение с ребрами жесткости и предназначена для восприятия основных нагрузок от оборудования, устанавливаемого на рабочей площадки промышленного здания.
Балка изготовлена из стали С-245 - углеродистой конструкционной стали, применяемой для производства горячекатаного фасонного (уголки по ГОСТ 8509; двутавры по ГОСТ 8236, швеллеры по ГОСТ 8240), листовой по ГОСТ 19903, широкополосный универсальный по ГОСТ 82 проката и гнутых профилей, предназначенных для использования в строительных стальных конструкциях со сварными и другими соединениями.
Исходя из конструкции балки и материала из которого она изготовлена, нами был разработан тех. процесс подготовки материала, сборки и сварки балки.
В качестве метода раскроя нами был выбран прогрессивный метод раскроя при помощи лазера на специальном станке с ЧПУ. Этот метод позволяет существенно сократить время, требуемое для подготовительных операций, повысить точность и качество поверхности кромок.
Для сборки балки нами был использован кондуктор с винтовыми прижимами, который должен обеспечивать положение деталей друг относительно друга в заданных чертежом и тех. требованиями размерах.
Учитывая прямолинейность сварных швов в качестве метода сварки нами был выбран метод автоматической сварки под флюсом по ГОСТ 8713-79. Такой выбор обусловлен толщиной свариваемых деталей (до 20 мм), ответственностью конструкции, формой сварного шва (прямолинейная). Это наиболее производительный способ электродуговой сварки; его применяют для прямолинейных стыковых швов длиной более 500 мм, продольных и кольцевых швов листовых конструкций и угловых швов длиной более З м.
Сварку будем выполнять при помощи сварочного трактора АДФ-1000, представляющего собой самоходное устройство, в котором подача сварочной проволоки, перемещение, и защита дуги происходит автоматически по определенной программе.
Для приварки деталей 6,7 и 8 используем полуавтоматическую сварку под флюсом при помощи шлангового полуавтомата ПШ-54. Шланговый полуавтомат ПШ-54 является универсальным ручным сварочным аппаратом, он предназначен для сварки постоянным или переменным током под флюсом стыковых, нахлесточных и угловых швов в тех случаях, когда сварка автоматами невозможна или нерациональна.
Для выбранных нами методов сварки были рассчитаны режимы выполнения сварных швов, определена скорость сварки, трудоемкость ее выполнения, а так же рассмотрены необходимые меры по контролю тех. процесса сборки и сварки балки.
В работе приведены требуемы меры техники безопасности труда и производственной санитарии на сварочном производстве.
В Приложениях приведен чертеж балки и маршрутная карта тех. процесса.
Таким образом, в работе выполнены все этапы проектирования тех. процесса изготовления сварной конструкции – главной балки настила площадки промышленного здания.

7. Список использованной литературы

а) Основная литература:
1. Гривняк И. Свариваемость сталей. М.: Машиностроение, 1984.
2. Чернышев Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов: учебник для нач. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2003.
3. Дриц М.Е. Технология конструкционных материалов и материаловедение – М.: Высш. шк., 1990.
4. Куркин С.А. «Производство сварных конструкций», М.: Высшая школа, 1991 г.
5 . Михайлов А.Н, «Сварные конструкции», М.: Стойиздат, 1983 г.
6. ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

б) Справочники
1. Сварка в машиностроении: справочник в 4-х т./Под ред. Н.А. Ольшанского. Т.1. М.: Машиностроение, 1978.
2. Сварка и резка в промышленном строительстве: Справочник строителя. Т.1/Под ред. Б.Д. Малышева. М.: Стройиздат, 1989.
3. Чернышев Г.Г., Мордынский В.Б. Справочник молодого электросварщика по ручной сварке. М.: Машиностроение, 1987.
4. Справочник сварщика под редакцией В.В. Степанова. М.: Машиностроение, 1983.

в) Дополнительная литература:
1. Сварочные работы в строительстве и машиностроении: методические указания к лабораторно-практическим работам. Новосибирск, 1995.
2. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Контроль качества сварных соединений. М.: «Высшая школа», 1986
3. Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. М.: «Машиностроение, 1986»
4. Лупачев В. Г. Сварочные работы. Мн.: Высшая школа, 1997
5. Федеральное агентство по образованию учебных элементов по профессии «Электросварщик ручной дуговой сварки», часть II. М.: Издательский дом «Новый учебник». 2004.
6. Лупачев В. Г. Ручная дуговая сварка. Мн.: Высшая школа,2006.

г) Интернет-ресурсы
1. http://electrosvarka.su/
2. http://svarschik.by/article/tehnologiya-izgotovleniya-balok.html
3. http://svarkainfo.ru/rus/lib/book/balki/
4. http://www.autowelding.ru/publ/1/1/1/5-1-0-64