Курсовая работа: Изготовление и монтаж опоры технологического трубопровода

2.2 Определение режимов сварки

При ручной дуговой сварке (наплавке) к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные

Табл. 16

В нашем случае мы применяем электрод диаметром 4 мм, а толщина свариваемого металла 8 мм.

В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 2,5-3-4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.

Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.

Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле:

где К - коэффициент, равный 25-60 А/мм; dэ - диаметр электрода, мм.

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.

При толщине металла S ? 3dЭзначение IСВ следует увеличить на 10-15%. Если же S ? 1,5dЭ, то сварочный ток уменьшают на 10-15%. При сварке угловых швов и наплавке, значение тока должно быть повышено на 10-15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10-15%.

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги

Uд= 22 ч 28 В.

Выбор режима сварки покрытым электродом зависит от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

К основным параметрам режима сварки относятся

а) сила сварочного тока (Iсв, А);

б) напряжение на дуге (Uс,В);

в) диаметр и тип электрода (d эл, мм);

г) скорость сварки (Vс, м/ч);

Рисунок 2. Геометрические параметры сварных швов: а) тавровое соединение Т1-?8; б) угловое соединение У4-?8

Произведем расчет режимов сварки:

Определяем расчетную длину проплавления по формуле:

hp=(0.4ч1.1)K

где К-катет шва, мм.

Принятые числовые значения символов: К=8мм

Решение: hp=0.75*8мм=6мм.

Площадь поперечного сечения шва за один проход принимаем:

Fн=0,517 см2

Определяем диаметр электрода по формуле:

dэл=Iр /Кпл.I(А/ мм2)

Решение:

dэл=120А/30 А/мм2=4 мм

Производим расчет скорости сварки по формуле:

Vсв.=Кн*Icв / 7,85*F,

где F-площадь сечения шва,см2,7,85-плотность стали,г/см3

Здесь мы определим расчётную скорость сварки, без учёта коэффициента загрузки сварочного поста.

Кз.св.п. примем равным нижней границе, т.е .0,4-величина определена эмпирическим путём и определяет минимальную временную нагрузку на сварочный пост РДС. Верхняя планка Кз.св.п определена в 0,6, и в идеале стремится к 1..

Решение(для Ш3 мм)

Vсв.=9,5*90/7.85*0,517=855/4,05=211 см/ч=2,11 м/ч

где 9,5г/А*ч- коэффициент наплавки УОНИИ 13/55А, влияющий на скорость сварки,const.

Итого с учётом положений определяем режимы сварки с электродами УОНИИ13/55А-Ш3 мм,Iсв.90-110А, Vcв?2.11 м/ч; Ш4 мм 120-140А,Vcв =2,81 м/ч, обратная полярность; с электродами LB-52U параметры аналогичны, однако сварка возможна также на прямой полярности и на переменном токе (DC(-) рекомендуется при корневом проходе, при толщинах ? 8 мм). Конечно, линейная скорость сварки выше, тем более, что при многопроходной сварке сечение каждого слоя меньше, нежели суммарное сечение всего шва; линейная скорость сварки при данных видах соединений, типах электродов, тока и напряжения будет находиться в пределах 10 м/ч.Однако с учётом коэффициента загрузки сварочного поста(0,4-0,6),площади сечения выбранного соединения, количества проходов при катете 8(не менее 2-х),результирующая скорости не выйдет из величин, рассчитанных выше.

2.3 Выбор сварочного оборудования

Табл. 17

Описание.

Сварочный выпрямитель ВД-306 предназначен для питания электрической сварочной дуги постоянным током при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов при трехфазном питании от сети переменного тока.

Климатическое исполнение сварочного выпрямителя ВД-306 "У" категория размещения 3, тип атмосферы по ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15160-69, но для работы при нижнем значении температуры окружающей среды от 233К (-40°C) до 313К (+40°C). Оборудован устройством тепловой защиты обмоток трансформатора и блоков диодов от перегрева.

Рекомендуемая область применения.

Сварочный выпрямитель ВД-306 предназначен для работы в закрытых помещениях, с естественной вентиляцией, температурой окружающей среды от -40°C до +40°C. Не допускается использование выпрямителя в среде насыщенной пылью, едкими парами и газами, разрушающими изоляцию, во взрывоопасной среде, при работе на открытых монтажных площадках необходимо укрытие от атмосферных осадков.

2.4 Расчёт и проектирование сборочно-сварочного приспособления

Выбор схемы сборочно-сварочного приспособления определяется характером или типом производства. Различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. Единичное производство предусматривает изготовление разнообразных по назначению, форме и размерам конструкций. Партия однотипных конструкций при производстве состоит из одной или нескольких единиц. Особенностью производства является отсутствие специализации рабочих мест. Переход на выпуск других конструкций требует иногда переоснащения рабочего места. Применение специализированных приспособлений в единичном производстве экономически не оправдывается. Поэтому рабочие места оснащают универсальными приспособлениями, которые могут быть использованы при изготовлении различных конструкций.

При изготовлении изделий большими партиями производство является серийным. Рабочие места при серийном производстве оснащают специализированными приспособлениями, применение которых позволяет увеличить производительность труда и повысить качество продукции. В серийном производстве заготовки обычно изготовляют более точно, поэтому объем пригоночных работ минимален.

При массовом производстве рабочие места также строго специализированы и оснащены специализированным оборудованием и быстродействующими приспособлениями. Пригоночные операции при массовом производстве отсутствуют, так как детали изготовляют с жесткими допусками. При массовом производстве применяют механизированные поточные линии сборки и сварки, а также автоматические линии.

В данном случае изготовление опоры технологического трубопровода в условиях монтажной площадки является единичным производством.

Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом их выпуска. Объем выпуска -- количество изделий определенных наименований, типоразмера и исполнения, изготовленных или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени.

Производственный процесс изготовления продукции носит прерывный характер. На выпуск каждой единицы продукции затрачивается относительно продолжительное время. На предприятиях применяется универсальное оборудование, сборочные процессы характеризуются значительной долей ручных работ, персонал обладает универсальными навыками.

На предприятиях единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок исчисляются штуками и десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или не повторяющиеся вообще; используется универсальное оборудование, которое расставляется по монтажной площадке по задачам технологического процесса; специальные приспособления и инструменты, как правило, не применяются (они создаются только в случае невозможности выполнения операций без специальной технологической оснастки); исходные заготовки -- простейшие (прокат, литье в землю, поковки) с малой точностью и большими припусками; требуемая точность достигается методом пробных ходов и промеров с использованием разметки; взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует, широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая, так как от нее в значительной мере зависит качество продукции; технологическая документация сокращенная и упрощенная; технические нормы отсутствуют; применяется опытно-статистическое нормирование труда.

В единичном мало-серийном производстве широко используют Универсально-сборные приспособления (УСП).

УСП являются системой стандартных средств технологического оснащения сборочно-сварочного оборудования. Особенность технологической подготовки производства с применением УСП заключается в том, что вместо специальных приспособлений предприятию достаточно иметь универсальный набор взаимозаменяемых деталей и узлов. При необходимости из них собирают разнообразные приспособления для выполнения конкретных операций. По окончании обработки требуемого количества деталей приспособление разбирают на составляющие его элементы, которые используют для компоновки других приспособлений, предназначенных для выполнения иных операций.

Приспособления собирают без чертежей и схем, не затрачивая времени на проектирование и изготовление специальных приспособлений. Стоимость комплекта деталей УСП окупается в течении короткого периода за счет незначительных затрат времени на сборку и возможности многократной оборачиваемости элементов УСП. В нашем случае УСП:

-магнитный монтажно-сварочный угольник, применяемый для позиционирования взаимно перпендикулярных поверхностей при монтаже деталей опоры технологического трубопровода;

- монтажный эксцентриковый ручной захват.(на монтажном сленге-«крокодил», «мартышка», «кочерга»).

2.5 Расчёт сварочных напряжений и деформаций

Сварка, как и другие процессы обработки металлов (литье, прокатка, штамповка, термообработка), вызывает в изделиях собственные напряжения. Собственными напряжениями называют напряжения, которые существуют в изделии без приложения внешних сил. Собственные напряжения, различаются: по времени существования, по характеру распределения, по объему изделия и по направлению в пространстве.

По первому признаку собственные напряжения подразделяют на временные и остаточные. Временные напряжения возникают в изделиях при неравномерном нагревании. Если при этом напряжения в любом объеме изделия не превысят предела упругости, они исчезают после охлаждения изделия. Остаточные напряжения остаются в изделии после исчезновения причины, их вызвавшей. Эти напряжения также возникают при сварке вследствие неравномерного нагрева изделия. Однако в отдельных объемах тела должны иметь место термопластические деформации или структурные превращения. Эти необратимые пластические деформации или структурные превращения, сопровождающиеся изменением удельных объемов, при сварке в большинстве случаев имеют место в околошовной зоне и в шве.

По второму признаку собственные сварочные напряжения классифицируют в зависимости от величины объема, в котором они уравновешиваются.

Собственные напряжения первого рода уравновешиваются в объемах, соизмеримых с целым изделием. Величины напряжений первого рода могут быть определены расчетным путем (чаще всего приближенно) или экспериментально, причем последний способ в практических целях является предпочтительным.

Собственные напряжения второго рода уравновешиваются в микрообъемах тела, соизмеримых с размерами одного или нескольких зерен, не имеют определенной ориентировки и не зависят от формы изделий. Величину этих напряжений можно определить рентгенографированием.