Технологические особенности изготовления сварных конструкций

Технология производства сварных конструкций — особенности и основные этапы

Содержание:

• Особенности сварных конструкций.
• Технология изготовления сварных конструкций.

Сварные металлоконструкции давно нашли свое применение в строительной отрасли, в машиностроении, в автомобильной промышленности и в других сферах производства. С каждым годом производство сварных конструкций показывает все увеличивающиеся темпы развития — и причина этого состоит в том, что потребители поняли все преимущества металлических конструкций, произведенных с помощью сварки.

К достоинствам сварных конструкций относится:

• высокое качество и прочность соединения;
• надежность;
• удобство применения;
• долгий срок службы;
• небольшой вес;
• экономия металла.

Если же говорить о недостатках сварных металлических конструкций, то к ним можно отнести неустойчивость металла к коррозии. Но современные технологии изготовления металлоконструкций и способы обработки металла позволяют легко справиться с этой проблемой.

Особенности сварных конструкций.

1. Сварные конструкции характеризуются максимально прочным соединением отдельных деталей между собой, так как технология производства сварных конструкций основана на слиянии частей конструкций в единое целое на молекулярном уровне. Металл на краях деталей расплавляется до жидкого состояния, и таким образом происходит обмен молекулами. В результате получается конструкция по своей прочности максимально близкая к прочности цельной детали.
2. Еще одной особенностью сварных конструкций является то, что для их изготовления требуется меньше метала, чем для изготовления конструкций, соединенных с помощью заклепок или литых соединений. Причем, экономия может достигать довольно значительных объемов — до 20%, а это значит, что сварное соединение можно считать эффективным не только с точки зрения расхода материалов, но и с точки зрения стоимости всей металлоконструкции. То есть получается, что изготовление металлоконструкций с помощью сварного соединения экономически обладает большей рентабельностью, чем любые другие конструкции.
3. Имеется у сварных конструкций и еще одна отличительная черта, логично вытекающая из предыдущей особенности — они весят меньше, чем конструкции, сделанные методом литья или собранные с помощью заклепочного соединения. И при этом по своей прочности они ничуть не уступают, а даже превосходят эти виды конструкций.

Технология изготовления сварных конструкций.

Технология производства сварных конструкций включает в себя несколько основных этапов. Для изготовления подобных металлоконструкций можно применять различные методы сварки — от автоматической и полуавтоматической до ручной электродуговой. Сварка может вестись в среде защитных газов, под флюсом и т.д. Способы сварных соединений также могут быть различными — тавровыми, торцевыми, стыковыми, угловыми и т.д.

Первым этапом производства сварных конструкций является подготовка всей технической документации, необходимой для создания детали, к которой предъявляются определенные требования.

Также важным этапом производства сварных конструкция является подготовка отдельных деталей к сварке. И здесь самое большое внимание следует уделять подготовке кромок деталей. Кромки стачиваются под определенным углом — и сделать это можно как с помощью шлифовальной машины, так и при помощи обычного напильника. Форма разделки кромок также может быть различной, но наиболее эффективной считается Х-образная разделка. Дело в том, что именно такой подход к разделке кромок может гарантировать максимально низкий объем наплавленного металла, получаемого в процессе разогрева кромок деталей, а это значит, что и качество получаемого соединения будет выше.

Одним из важных этапов при производстве сварных конструкций является их сборка. Это не только процесс, который требует большого внимания, но и работа, обладающая большой трудоемкостью — например, если производство конструкции носит индивидуальный характер, то процесс сборки может занимать до 50% всего времени ее изготовления. Дело в том, что именно от качества сборки зависит дальнейшее качество всего сварного соединения. Основными требованиями, предъявляемыми к сборке сварной конструкции, являются:

• точное соответствие размерам, указанным в проектной документации
• правильное расположение зазоров и их постоянные размеры
• точное расположение деталей конструкции, в полном соответствии с проектной документацией
• точность плоскостей конструкции и углов, под которыми они пересекаются
• обеспечение минимально возможного допуска смещения деталей, если производится их стыковое соединение.

В заключении нужно отметить, что разработка технологии производства сварной конструкции производится индивидуально для каждой отдельной подобной конструкции в соответствии с технической документацией, требованиями, предъявляемыми к готовому изделию, а также имеющимся в распоряжении производителя оборудованием.

Технологические особенности изготовления сварных заготовок

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ ЗАГОТОВОК

Краткое содержание:

1. технологические особенности изготовления сварных заготовок

2. образование межатомных связей при сварке

3. напряжения и деформации при сварке

4. дефекты в сварных соединениях и методы контроля

Технологические особенности изготовления сварных заготовок

В тех случаях, когда производство цельных заготовок связано с большими технологическими трудностями, целесообразно изготавливать их сварными. Сварные изделия состоят из отдельных заготовок, изготавливаемых с применением рассмотренных в предыдущих лекциях методов.
Упрощение изготовления сварных конструкций по сравнению с отливками и поковками ведет к сокращению сроков освоения производства, снижению трудоемкости и себестоимости изготовления заготовок. В связи с уменьшением толщины стенок и упрощением конструкции изделий применение сварных заготовок взамен литых дает экономию металла до 30…60%. Кроме того, удельные капитальные вложения на 1 т сварных заготовок примерно в 3 раза меньше, чем на 1 т стального литья.

Сварка – технологический процесс получения неразъёмных соединений. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, карборуедом, стеклом) и пластмасс.

Впервые сварка металлов плавлением была осуществлена в России. В 1881 году русский инженер Н.Н. Бенардос использовал электрическую дугу, открытую в 1802 году В.В. Петровым, для сварки и резки металлов с применением неплавящегося угольного электрода. В 1888 году другой русский инженер Н.Г. Славянов разработал способ дуговой сварки плавящимся электродом и изобрел первый автомат для сварки под флюсом.

В 1887 году Н.Ню Бенардос запатентовал устройство для точечной контактной сварки, в котором в качестве электродов были использованы угольные стержни.

В 1895 году химик Ле Шателье получил ацетиленокислородное пламя, а в 1902 году инженеры Пикари и Фуше (Франция) создали промышленные газовые горелки.

Сварные конструкции классифицируются:

● по методу получения исходных заготовок (листосварные, штампосварные);

● по целевому назначению (авиационные, автомобильные);

● по толщине свариваемых элементов (тонкостенные или толстостенные);

● по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые).

В зависимости от характерных особенностей работы конструкций, выделяют следующие типы сварных изделий: балки, колонны, оболочковые и корпусные конструкции, станины, валы, колеса и т.п.
Элементы сварных заготовок изготавливают из различных материалов при толщине от десятых долей миллиметра до 1000 мм и более. Практически все сварные изделия в процессе их изготовления подвергаются термической обработке перед окончательной механической обработкой резанием для снятия остаточных напряжений. В зависимости от используемой энергии для образования сварного соединения все виды сварки разделяют на три класса: термический (Т), термомеханический (ТМ) и механический (М).

К термическомуклассу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная (ФИЛЬМ), газовая и др.). При термических методах сварки с помощью внешнего источника нагрева кромки расплавляются, образуя сварочную ванну. Расплавление металла способствует его объединению в единое целое.

После прекращения поступления теплоты к сварочной ванне (удаление источника теплоты или его отключение) происходит быстрое охлаждение и последующая кристаллизация расплавленного металла при максимальном теплоотводе в стенке ванны. Процесс кристаллизации заканчивается образованием монолитного шва, который связывает свариваемые детали в единое целое. Аналогично при пайке вследствие кристаллизации припоя, заполняющего зазор между деталями и смачивающего нагретые поверхности, образуется паяное соединение.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, кузнечная, диффузионная, газопрессовая и др.). При термомечаничесих методах сварки металл в месте соединения деталей нагревается от внешних источников теплоты до температуры плавления или пластического состояния. Нагревание позволяет снизить удельное давление, уменьшить величину минимальной относительной деформации, необходимой для сварки.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии (трением, взрывом, холодная, ультразвуковая). При механических методах сварки необходимо приложить давление, под влиянием которого в месте сварки возникают значительные упруго-пластические деформации, вызывающие разрушение оксидной плёнки, смягчение микронеровностей, обеспечение физического контакта и образование между атомами прочных связей, соответствующих связям при расстоянии между ними, равном параметру кристаллической решетки.

Технологические особенности изготовления сварных и паяных заготовок

В тех случаях, когда производство цельных заготовок связано с большими технологическими трудностями, целесообразно изготовлять их сварными. Сварные изделия состоят из отдельных заготовок, полученных с применением методов, которые рассмотрены ранее.

Упрощение изготовления сварных конструкций по сравнению с отливками и поковками ведет к сокращению сроков освоения производства, снижению трудоемкости и себестоимости производства заготовок. Замена литых заготовок сварными в целях уменьшения толщины стенок и упрощения конструкции изделий дает экономию металла до 30. 60 %. Кроме того, удельные капитальные вложения на 1 т сварных заготовок примерно в 3 раза меньше, чем на 1 т стального литья.

Сварные конструкции классифицируют:

• по целевому назначению (авиационные, автомобильные и др.);

• по методу получения исходных заготовок (листосварные, штампосварные и др.);

• по толщине свариваемых элементов (тонкостенные или толстостенные);

• по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые и др.).

В зависимости от характерных особенностей работы конструкций выделяют следующие типы сварных изделий: балки, колонны, оболочковые и корпусные конструкции, станины, валы, колеса и т. п.

Элементы сварных заготовок изготовляют из различных материалов при толщине от десятых долей миллиметра до 1000 мм и более. Практически все сварные изделия в процессе их изготовления подвергаются термической обработке перед окончательной механической обработкой резанием для снятия остаточных напряжений. В зависимости от используемой энергии для образования сварного соединения все виды сварки подразделяют на три класса:

— термический — виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электро-шлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.);

— термомеханический — виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, кузнечная, диффузионная, газопрессовая и др.);

— механический — виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии (трением, взрывом, холодная, ультразвуковая и др.).

Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным технологическим процессом. Ручную сварку применяют для получения швов небольшого размера за один проход без предварительной разделки кромок. Ручной сваркой соединяют заготовки толщиной 4. 8 мм. Автоматическую сварку можно выполнять одним или несколькими электродами под слоем флюса, в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа). При сварке под флюсом толщина свариваемых элементов может достигать 20 мм без разделки кромок: производительность сварки возрастает в 6—8 раз по сравнению с ручной. Производительность полуавтоматической сварки в углекислом газе примерно в 2—4 раза выше, чем ручной.

Электрошлаковая сварка при производстве толстостенных (s > 50 мм) сварных конструкций в тяжелом машиностроении обеспечивает высокую экономическую эффективность за счет снижения потребления электроэнергии в 1,5—2 раза и флюса — в 20—40 раз по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом. Кроме того, при этом виде сварки не требуется предварительная разделка кромок.

Электронно-лучевая сварка позволяет получать сварные соединения без существенных деформаций и с низким уровнем сварочных напряжений. Кроме того, проведение процесса в вакууме обеспечивает получение зеркально чистой поверхности шва и дегазацию расплавленного металла. С помощью этого вида сварки изготовляют изделия из тугоплавких химически активных металлов и их сплавов, а также из алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей.

Контактная сварка характеризуется кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и с последующей осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этого процесса — пластическое деформирование, в ходе которого формируется сварное соединение. Контактная сварка (стыковая, точечная, шовная, конденсаторная) отличается высокой производительностью и экономичностью. Этот вид сварки применяют для соединения заготовок из углеродистых, низколегированных и коррозионо-стойких сталей, а также из алюминия, титана и их сплавов. При стыковой сварке можно соединять стальные стержни, рельсы, трубы и другие профили сечением до 10000 мм2, а заготовки из цветных сплавов — сечением до 4000 мм2. Точечной сваркой соединяют заготовки (листы, швеллеры, уголки и т. п.) одинаковой или разной толщины от сотых долей миллиметра до 30 мм. Шовной сваркой соединяют внахлестку листовые заготовки непрерывным швом при изготовлении герметичных емкостей, кузовов автомобилей и т. п.

Сварка трением происходит в твердом состоянии материала при воздействии теплоты, возникающей при трении соединяемых поверхностей. Трение в зоне сварки осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок. При этом виде сварки по сравнению с контактной стыковой снижаются затраты энергии в 5-10 раз. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др. В промышленности сварку трением применяют при изготовлении режущего инструмента, различных валов, штоков с поршнями, пуансонов и т. п.

Холодную сварку выполняют без нагрева при обычных и даже пониженных температурах. Этим видом сварки выполняют точечные, шовные и стыковые соединения заготовок толщиной 0,2. 15 мм. Необходимое давление в зоне сварки зависит от химического состава и толщины соединяемых элементов, в среднем составляет 150. 1 000 МПа. Холодной сваркой формируют соединения из однородных и разнородных металлов и сплавов, обладающих высокой пластичностью. Этот вид сварки используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, свинца, серебра, цинка и золота.

При производстве заготовок ограниченно применяют газовую, плазменную, лазерную, диффузионную, ультразвуковую и ряд других видов сварки. В изделиях сложной геометрической формы, изготовление которых сваркой затруднительно, целесообразно выполнять соединение пайкой.

Пайка является технологическим процессом получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая соединения.

При пайке заготовки соединяются в результате смачивания, растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Свойства паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и др.) зависят от характеристик материала заготовок, припоя, способа нагрева, зазоров, типа соединения. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, тугоплавкие металлы, твердые сплавы, цветные металлы и их сплавы, чугуны, а также разнородные металлы, стекло, керамику, графит и др.

Припои представляют собой сплавы цветных металлов, должны хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, требуемой температурой плавления и минимальным интервалом кристаллизации. Все припои по температуре плавления подразделяют на особо легкоплавкие (tпл 1050 °С).

Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. В промышленности наиболее распространена пайка в печах, индукционная, погружением, газопламенная и паяльниками. Способ пайки выбирают, исходя из требований, предъявляемых к паяемому изделию, с учетом состава и свойств заготовок и припоя, типа производства и наличия на предприятии соответствующего оборудования.

Основными типами паяных соединений являются: внахлестку, встык, вскос, втавр, в угол и соприкасающиеся. Зазор между соединяемыми поверхностями должен быть таким, чтобы улучшить затекание припоя под действием капиллярных сил и увеличить прочность соединения. Так, для серебряных припоев устанавливают зазор до 0,05 мм, для меди — до 0,012 мм.

МДК. 02.05. Технология производства сварных конструкций

презентации по МДК 02.05.

Скачать:

Вложение	Размер
tehnologicheskiy_protsess.pptx	548.72 КБ
osnovnye_trebovaniya_predyavlyaemye_k_svarnym_konstruktsiyam.pptx	1.23 МБ
balochnye_konstruktsii.pptx	2.52 МБ
reshetchatye_konstruktsii.pptx	2.73 МБ
listovye_konstruktsii.pptx	2.88 МБ
izgotovlenie_svarnyh_trub.pptx	2.01 МБ
tehnologiya_svarki_truboprovodov.pptx	2.48 МБ
sosudy_rabotayushchie_pod_davleniem.pptx	2.13 МБ
svarka_armatury.pptx	1.47 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Технологический процесс План урока: Определение и виды Принципиальная технологическая схема сварочного производства Разработка технологического процесса

(1) Определение и виды Технологический процесс –это определенная последовательность технологических операций, в результате выполнения которых получают изделия (конструкции) с заданными свойствами. Выбор схемы технологического процесса определяется характером или типом производства. 1

Различают 3 типа производства: Единичное –предусматривает изготовление разнообразных по назначению, форме и размерам конструкций. Особенность – отсутствие специализации рабочих мест (рабочее место универсальное); Серийное производство – производство изделий большими партиями (сериями). Рабочие места оснащают специализированными приспособлениями.

Массовое производство – производство изделий непрерывным потоком. Применяют механизированные поточные линии сборки и сварки.

(2) Принципиальная технологическая схема сварочного производства

(3) Разработка технологического процесса Основная цель проектирования технологического процесса – разработка такого способа изготовления заданного изделия, который бы являлся наиболее рациональным не только технически, но и экономически, при правильном и полном использовании всех технических возможностей оборудования и оснастки, на наиболее выгодных режимах, при минимальных затратах времени, рабочей силы и вспомогательных материалов.

В разработке технологического процесса можно выделить два этапа: 1 . Стадия проектирования конструкции (директивная технология) 2 . Разработка рабочей технологии.

( 1 ) Стадия проектирования оформляется в виде специальных технологических документов, которые являются своеобразными вехами будущего серийного технологического процесса ( директивные технологические материалы ДТМ ). Разработка этих материалов позволяет обеспечить наиболее высокий технический уровень производства (решаются вопросы о наиболее технологичных конструктивных решениях, расчленение конструкции, собираемость, характер соединений и методы их выполнения, методы и средства контроля, прогрессивное оборудование и т.д.) ( по ДТМ не возможно изготовить изделие )

( 2 ) На основе ДТМ разрабатывается рабочий технологический процесс и создается специальное оборудование, технологическая и контрольная оснастка. Разработка рабочей технологии в свою очередь ведется в две стадии: а ) первая стадия – устанавливается полный перечень всех необходимых операций и их рациональная последовательность (маршрут), определяется трудоемкость операций и необходимое оборудование; б ) вторая стадия – оформляется маршрутная технологическая карта .

Маршрутная технологическая карта на изготовление обечайки корпуса емкости из алюминиевого сплава

Каждую операцию разбивают на более мелкие действия – переходы с указанием разрядов работающих, фондов времени, мер техники безопасности и т.д. Каждая из операций маршрутной технологии оформляется в виде отдельного технического документа — операционной технологической карты . В малопрограммных видах производства (единичное, мелкосерийное) такие карты обычно не оформляют, а детализируют маршрутную технологию.

Операционная технологическая карта

Проектирование сварных конструкций в SolidWorks

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Основные требования, предъявляемые к сварным конструкциям План урока: 1 . Классификация сварных конструкций 2. Технологичность сварных конструкций 3. Отработка технологичности

(1) Классификация сварных конструкций Исключительное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию. Их можно разделить: 1. По методу получения заготовок (листовые, лито-сварные, ковано-сварные, штампо-сварные конструкции), 2. Целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.), 3. В зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные) 4. По применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.).

При рассмотрении вопросов проектирования и изготовления сварных конструкций целесообразна классификация в зависимости от характерных особенностей их работы . В этом случае можно выделить основные типы сварных элементов и конструкций и дать им соответствующие определения.

1. Балки конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Жестко соединенные между собой балки образуют рамные конструкции.

2. Колонны — элементы, работающие преимущественно на сжатие или на сжатие с продольным изгибом.

3. Решетчатые конструкции представляют собой систему стержней, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают главным образом растяжение или сжатие. К ним относят фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.

4. Оболочковые конструкции испытывают избыточное давление. Основные требования, предъявляемые к ним, — герметичность соединений. К. этому типу относят различные емкости, сосуды и трубопроводы.

5. Корпусные транспортные конструкции подвергаются динамическим нагрузкам. Они должны быть высокой жесткости при минимальной массе. Основные конструкции данного типа — корпуса судов, вагонов, кузова автомобилей.

6. Детали машин и приборов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках. У них должны быть точные размеры, обеспечиваемые главным образом механической обработкой заготовок или готовых деталей. Примеры таких изделий — станины, валы, колеса.

В настоящее время при конструировании изделий все больше внимания уделяют вопросам технологичности . Начиная со стадии эскизного проектирования и изготовления опытных образцов, изделия подвергают тщательной технологической отработке. При решении вопроса о серийном изготовлении новой конструкции учитывается заключение о ее технологичности, т. е. насколько она позволяет применять наиболее прогрессивные формы и способы производства. (2) Технологичность сварных конструкций

Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее простое , быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств , т.е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства.

Отсюда понятие « технологичность конструкции » представляется как довольно сложная характеристика (свойство), определяемая комплексом прогрессивных конструктивных и технологических решений, позволяющих при обеспечении всех необходимых эксплуатационных качеств изделия добиться в процессе изготовления высоких производственных показателей — снижения металлоемкости, быстрого освоения в производстве, минимальной трудоемкости и себестоимости.

(3) Отработка технологичности Можно наметить ряд вопросов требующих в первую очередь решения при создании технологичных сварных конструкций: 1 . Выбор и применение наиболее современных методик расчета и проектирования сварных конструкций, в наибольшей мере учитывающих их особенности и воздействие технологических факторов, с применением уточненных методик расчетов прочности и устойчивости элементов, а также расчетных методов оценки точности и технологичности сварных конструкций.

2. Выбор оптимальных вариантов расчленения конструкций на сборочные единицы , назначение схем собираемости их, от которых во многом зависят упрощение технологического процесса, расширение фронта работ и эффективное использование средств механизации и автоматизации.

3. Правильный выбор материала — один из важнейших вопросов проектирования и технологической отработки , поскольку оказывает непосредственное влияние на технические характеристики, массу и экономичность конструкций. Свойства материала должны удовлетворять требованиям эксплуатации, обеспечивать необходимую свариваемость, технологическую обрабатываемость и экономическую целесообразность.

4. Правильный выбор способа получения соединений в соответствии с назначением, формой и размерами конструкций . Назначение способа сварки в определяется свариваемостью, конструктивным оформлением изготовляемых узлов, степенью их ответственности и производительностью процесса . Необходимо учитывать определенный тип соединений, присадочный материал и обеспечение удобства выполнения сборочно-сварочных операции. Эти условия предопределяют механические свойства соединений и значения допускаемых напряжений, необходимых для прочностных расчетов конструкций.

5. Правильное назначение типа и параметров сварных соединений в зависимости от особенностей конструкции и характера испытываемых нагружений — один из важных вопросов технологичности. Нужно учитывать возможность выполнения их с максимальным использованием автоматизированных способов сварки , число и размеры сварных швов должны быть минимальными и строго обоснованы расчетами и техническими условиями.

Необходимо использовать наиболее работоспособные и удобно выполнимые типы соединений стремиться к сокращению их числа и уменьшению сечений . Расположение соединений в конструкциях должно уменьшать или предотвращать появление сварочных деформаций . Исключительно важным требованием является сокращение объема расплавляемого, а особенно наплавляемого металла.

Разработка технологического процесса Технические преимущества сварных конструкций по сравнению с конструкциями, изготовленными с использованием других методов получения неразъемных соединений, обеспечили им широкое распространение в различных отраслях машиностроения.

Но они обладают и рядом отрицательных особенностей , которые необходимо учитывать как при проектировании, так и при производстве Существенное воздействие технологии обработки на исходные свойства материала, наличие в них напряженного состояния и деформаций , связанных со сваркой, неоднородность свойств материала в зоне сварных соединений и др. оказывает существенное влияние на характер распределения напряжений в сварных конструкциях в зависимости от прикладываемых нагружений и сопротивляемость их эксплуатационным воздействиям, в конечном счете влияя на надежность и долговечность изделий.

На стадии проектирования работу по улучшению технологичности обычно проводят по трем направлениям : 1. Экономия металла . Применение уточненных методов расчета позволяют конструктору экономить металл, снижая запас прочности, уменьшая массу металла. При правильном выборе металла можно снизить массу изделий. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей и сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых), более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных . Повышение прочности, а следовательно, и снижение массы изделия может быть достигнуто термообработкой . Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снижением сопротивления разрушению. Поэтому экономия металла за счет повышения его прочности требует учета этих факторов. Перспективным считают применение композиционных материалов, например двухслойных сталей.

2. Снижение трудоемкости изготовления , зависящее от выбора размеров и метода получения заготовок, а также способов их сварки. Вопросы, непосредственно связанные со сваркой, возникают при делении изделия на отдельные заготовки , а так же методы получения заготовок, типы соединений, приемы сварки и т.д. При выборе способа сварки учитывают свариваемость металла заготовок, назначить тип соединения и обеспечить удобство выполнения сборочно-сварочных операций. На чертежах указывают характер обработки кромок, допуски на размер с учетом припусков на последующую механическую обработку узла или изделия. Неоправданное назначение операции термообработки может существенно увеличить трудоемкость изготовления изделия, в особенности в условиях серийного производства.

3. Экономия времени . Наибольшая экономия времени достигается в условиях непрерывного поточного автоматизированного производства при крупносерийном и массовом выпуске продукции, когда все операции согласованы во времени и выполняются механизмами. Однако доля сварных конструкций, изготовляемых в условиях серийного и массового производства, относительно невелика. В мелкосерийном производстве использовать эффективно поточные методы изготовления позволяют типизация и нормализация . Изыскание прогрессивных конструктивных форм и технологий позволяет проектировщику ограничить число типоразмеров и тем самым увеличить серийность выпускаемых изделий.

Проектирование технологических процессов сварки

Технические условия на изготовление сварных конструкций. Надежность и долговечность сварных конструкций, их экономичность в изготовлении и эксплуатации являются основными показателями качества технологического процесса изготовления конструкций в сборочно-сварочном производстве. При проектировании технологии изготовления сварного изделия разрабатывают комплекс работ, включающий в себя заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. Исходные данные для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции — чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска.

Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, т. е. решения, которые были приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи, поэтому любому отклонению от чертежа должно предшествовать его согласование с конструктором.

Программа выпуска содержит сведения о количестве изделий, которые надо изготовить в течение конкретного срока (например, за год). Эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. Кроме того, по программе выпуска производят оценку экономической эффективности этого выбора.

Производственный процесс изготовления изделий включает различные технологические, контрольные и транспортные операции. Главное требование, определяющее последовательность выполнения этих операций, их содержание и обеспечение оснасткой, — это выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.

Условно все конструкции можно разделить на три группы:

группа 1 — особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т. п.);

группа 2 — ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);

группа 3 — неответственные конструкции — все прочие.

Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия в результате ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции.

Технические условия на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявляются к материалам, оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций. Технические условия согласно ГОСТ 15001-69 должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции, т. е. учитывать опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленный при выпуске подобных изделий.

Технологичность изготовления сварных конструкций. Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надежную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени. Эти признаки определяют понятие технологичности конструкции. Кроме того, необходимо, чтобы конструкция отвечала требованиям технической эстетики, которые должны соблюдаться на всех стадиях проектирования и изготовления конструкций.

Технологичность конструкции — выбор такого ее конструктивного оформления, которое обеспечивает удобство и простоту изготовления сварного изделия любыми видами сварки и при различных режимах.

Технологичность конструкции обеспечивается выбором металла, формы свариваемых элементов и типов соединений, видов (способов) сварки и мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений.

При выборе материала для сварочных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и свариваемость или возможность применения технологических мероприятий, обеспечивающих хорошую свариваемость.

Обычно сварные соединения стремятся выполнять так, чтобы они были равнопрочны основному материалу заготовки. В таком случае выбирают хорошо свариваемые материалы: низколегированные стали и сплавы, а также сплавы цветных металлов, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режиму сварки.

Если необходимо использовать материалы с пониженной свариваемостью, предусматривают комплекс технологических мероприятий для сведения к минимуму неблагоприятных изменений свойств металла сварного соединения. Применяют виды и режимы сварки, обеспечивающие минимальное термическое воздействие на металл, предусматривают операции, снижающие влияние сварки на соединение (предварительный подогрев, искусственное охлаждение, термообработку после сварки и т. п.). Прочность зоны сварного соединения может быть повышена последующей прокаткой или проковкой этой зоны.

Выбор технологии сварки зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления свариваемых заготовок.

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделкой) кромок под сварку.

Рационально разработанный технологический проект должен обеспечивать получение надежных сварных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, а также позволять в максимальной степени осуществлять комплексную механизацию и автоматизацию производственного процесса изготовления изделия при минимальной трудоемкости операций, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии и полном соблюдении правил и норм техники безопасности проведения работ.

Наиболее прогрессивный способ проектирования — одновременная разработка конструкций и технологии их производства. В этом случае основным документом для изготовления изделия служит единая конструкторско-технологическая документация, выполняемая в соответствии с нормативными документами.

Последовательность выполнения основных сборочно-сварочных операций определяется выбором варианта разделения конструкции на технологические узлы, подузлы и отдельные элементы (детали).

Технологические процессы. Проект производства работ разрабатывается на сложные для выполнения сварочные, монтажные или специальные работы. Сварка конструкций должна выполняться по разработанному технологическому процессу, оформленному в виде типовых или специальных технологических инструкций или по проекту производства сварочных работ.

Технологические процессы содержат описание всех выполняемых работ при изготовлении сварного изделия с указаниєм всех приемов, режима, последовательности выполнения операций и переходов.

Технологические операции записываются в технологических картах в последовательности их выполнения. Карты скрепляются, образуя регламент технологического процесса. Регламент технологического процесса состоит из следующих бланков:

• • титульный лист (ГОСТ 3.1105-84);
• • ведомость оснастки (ГОСТ 3.1122-84);
• • маршрутная карта (ГОСТ 3.1118-82);
• • карта эскизов (ГОСТ 3.1105—84);
• • операционная карта (ГОСТ 3.1404—86);
• • комплектовочная карта (ГОСТ 3.1123—84);
• • правила отражения техники безопасности (ГОСТ 3.1120-83);
• • формы и правила оформления документов на технологические процессы раскроя материалов (ГОСТ 3.1402—84).

ГОСТ 3.1705—81 устанавливает правила записи операций и переходов сварки и определены термины (слова, которыми нужно пользоваться, а также допустимые термины) при написании в технологических процессах, например «сварить», «прихватить», «приварить», «заварить» и т. д.

ГОСТ 3.1129—93 определяет общие правила записи технологической информации в технологических документах на технологические процессы и операции, а также правила оформления маршрутных карт (ГОСТ 3.1118—82).

ГОСТ 3.1109—82 предусматривает термины и определения операций и переходов технологических процессов изготовления и ремонта изделий машиностроения.

Технологический процесс — это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда. К предметам труда относятся заготовки и изделия.

Технологическая операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

По степени подробности описания технологического процесса используют несколько документов:

• • маршрутное описание технологического процесса (маршрутный техпроцесс) — сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов;
• • операционное описание технологического процесса — полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов, с выполнением иногда необходимых эскизов;
• • маршрутно-операционное описание технологического процесса — сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

По организации производства технологические процессы и операции подразделяются:

• • на единичный технологический процесс — это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства, т. е. персональный техпроцесс на конкретный сварной узел;
• • типовой технологический процесс — это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками, например пайка, сварка или зачистка группы однотипных деталей;
• • групповой технологический процесс — это процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками, например трубопроводы гидросистем для экскаватора, разные по конфигурации, расположению гибов, разной длины, но у всех на концах привариваются ниппели шаровые, и т. д.

Типовая технологическая операция — это операция, характеризуемая единством содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

Групповая технологическая операция — это операция совместного изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Технологический переход — это законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Технологический режим — это совокупность значений параметров технологического процесса в определенном интервале времени работы. К параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение на дуге, диаметр электрода, скорость сварки, скорость подачи электродной проволоки и т. д.

Техническое нормирование, технологическая норма — это установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов, например расход сварочных и основных (на изделие) материалов, электроэнергии, вспомогательных материалов и т. п.

Средства технологического оснащения — это совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса.

В технологических процессах сборки, сварки по переходам описывают весь порядок работ, последовательность собираемых деталей, способ их установки и закрепления, количество и размеры прихваток, способы и средства зачистки узла, а также операции и объем контроля.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Изложите классификацию:
  • а) сварных строительных конструкций;
  • б) сварных машиностроительных конструкций;
  • в) трубопроводов.
• 2. Какие бывают типы конструкций?
• 3. Расскажите о требованиях, предъявляемых к сварным конструкциям.
• 4. Какие бывают листовые конструкции?
• 5. Какие материалы используют для изготовления сварных конструкций?
• 6. Какой прокат и профили используют для сварных конструкций?
• 7. На какие группы условно разделяют конструкции?

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Округин А. С., Дениско Н. С.

Рассматривается технология изготовления сварных конструкций из литых сталей с помощью электрошлаковой сварки (ЭШЛ). Главным преимуществом электрошлаковой сварки является очень высокая производительность, которая возрастает, в зависимости от толщины свариваемого металла.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Округин А. С., Дениско Н. С.

TECHNOLOGY OF MANUFACTURING OF CAST STEEL WELDED STRUCTURES

The article deals with the technology of manufacturing welded structures from cast steels using electroslag welding. The main advantage of electroslag welding is very high productivity, which increases depending on the thickness of the metal being welded.

Текст научной работы на тему «ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ»

Секция «Сварка летательных аппаратов и родственные технологии»

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ИЗ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ

А. С. Округин , Н. С. Дениско Научный руководитель — Л. А. Оборин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31

Рассматривается технология изготовления сварных конструкции из литых сталей с помощью электрошлаковой сварки (ЭШЛ). Главным преимуществом электрошлаковой сварки является очень высокая производительность, которая возрастает, в зависимости от толщины свариваемого металла.

Ключевые слова: ЭШЛ-электрошлаковая сварка, технология изготовления, литые стали.

TECHNOLOGY OF MANUFACTURING OF CAST STEEL WELDED STRUCTURES

A. S. Okrugin*, N. S. Denisko Scientific supervisor — L. A. Oborin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: max-tank-okrg@yandex.ru

The article deals with the technology of manufacturing welded structures from cast steels using electroslag welding. The main advantage of electroslag welding is very high productivity, which increases depending on the thickness of the metal being welded.

Keywords: ESL-electroslag welding, manufacturing technology, cast steel.

Сварные металлоконструкции из литых сталей очень давно обнаружили собственное внедрение в строительной отрасли, в машиностроении, в авто индустрии и в иных областях производства. Из года в год производство сварных конструкций демонстрирует все увеличивающиеся темпы развития — и первопричина сего состоит в том собственно, что потребители взяли все преимущества металлических конструкций из литых сталей, выработанных с помощью сварки.

Технология производства сварных конструкций содержит в себе некоторое количество ведущих этапов. Для изготовления аналогичных металлоконструкций возможно использовать различные методы сварки, более подробно рассмотрим технологию изготовления сварных конструкций из литых сталей с помощью электрошлаковой сварки.

При помощи электрошлаковой сварки изготавливают такие изделия, как станины прокатных станов (см. рисунок), архитравы мощных гидропрессов, бандажи цементных печей, ползуны механических ковочно-штамповочных прессов, плиты рольгангов и другие детали прокатного оборудования.

В станинах прокатных станов свариваемое сечение содержит маленькую высоту при довольно значительной ширине. Вследствие этого электрошлаковую сварку станин в

Актуальные проблемы авиации и космонавтики — 2020. Том 1

большинстве случаев сваривают пластинчатыми электродами. В качестве электродного металла используют марганцевую сталь 09Г2 или иную низколегированную сталь с мелким содержанием углерода, к примеру: 10Г2СД, 10ХСНД и 10ХГСНД.

Станина прокатного стана, сваренная электрошлаковым способом.

Эти стали легируют металл шва марганцем, кремнием и хромом и таким образом придают ему требуемые механические свойства при меньшем содержании углерода, чем в свариваемом металле. Последнее обстоятельство содержит весьма важное значение, так как уменьшает вероятность появления трещин в металле шва.

1. Главным преимуществом электрошлаковой сварки является очень высокая производительность, которая возрастает, в зависимости от толщины свариваемого металла.

2. ЭШС разрешает на порядок уменьшить расход флюса.

3. Расход электроэнергии при ЭШС в 1,5-2 раза меньше, чем при электродуговой варке под флюсом и в 4 раза меньше, чем при ручной дуговой сварке.

4. Сварные дефекты минимальны.

Электрошлаковый способ сварки просто незаменим на мелких предприятиях, ведь сварка экономична, производительна и позволяет выпускать относительно качественную продукцию.

1. Научно-технологические основы производства литых деталей по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов : монография. 2-е изд., доп. / Л. А. Оборин ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. 242 с.