Перечень
исходных газов, используемых для получения газовых смесей.
|
№ п/п
|
Наименование
газа
|
Сорт
(марка)
|
НТД
|
Кислород
газообразный технический
|
второй
|
ГОСТ
5583-78
|
2
|
Азот
газообразный
|
особой
чистоты, второй сорт
|
ГОСТ
9293-74
|
3
|
Двуокись
углерода
|
высший,
первый
|
ГОСТ
8050-85
|
4
|
Аргон
чистый
|
|
ТУ
6-5761810-01-92
|
Перевага захисних газових
сумішей
· невелике
розбризкування металу;
· чудова глибина
проплавлення;
· незначність
деформації (викривлення) металу при зварюванні;
· менше споживання
зварювального дроту;
· високий ступінь
швидкості зварювання;
· найбільша
ефективність з точки зору зменшення загальних витрат на зварювання.
Не велика різниця в ціні
аргону і вуглекислоти дає відчутні технологічні переваги в якості зварного шва.
4. Вибір типів зварних з’єднань
В ГОСТах - 14771-76, 8713
- 79, для стикового з’єднання знаходим наступні стандартні підготовки
кромок:
Флюс
З наступного списку для АФ
вибираємо розробку кромок С23, тому як вона задовольняє техніко -
економічним вимогам, які поставлено перед нами в завданні. Виберемо підходящі
нам розміри:
b=0+1, mm,
e=64+-10 mm, e1=20 mm, g=4+2 -3 mm, с=8 mm, R=10 mm, α=8+-1 º.
Газ
Для УП вибираємо
розробку кромок С25, тому як вона задовільняє техніко - економічним
вимогам, які поставлено перед нами в завданні.
Виберемо підходящі нам
розміри:=2+1-2, mm, e=52+-6 mm, g=2+1 -2 mm,
с=2+1 -2 mm, α=20+-2 º.
5. Розрахунок режиму
зварювання
Розрахунок режиму
дугового зварювання під флюсом за площею наплавленого металу. Так як шов
багатопрохідний визначаємо діаметр для кореневого шва і заповнюючих проходів.
Розрахунок ведемо за площею наплавленого металу:нк=(10…12) мм2=11
мм2, - площа кореневого шва,нз=(80…100) мм2=100
мм2, - площа заповнюючого шва,
Щоб знайти точну площу
заповнюючого проходу розрахуємо режими зварювання за розмірами шва, прийнявши
притуплення рівне товщині матеріалу.
Глибина проплавлення:
=S-0.5*b=8-0,5*1=7,5 мм,
де b-зазор.
Діаметр
дроту для кореневого шва:кор=(0.29…1.1)* h =2.2…8.25 мм,
для
автоматичного зварювання приймаємо із стандартного ряду діаметрівкор=
5 мм.
Швидкість
зварювання:
зв=695*dкор/е2=695*5/152=15
мм/с (55 м/ч),
Швидкості
потрапили в діапазон рекомендованих для обраного флюсу і способу 4… 16 мм / с.
Зварювальний
струм:
Розраховуємо
по формулі:
Iзв=
(85.4*h*√(dкор* Vзв))/(4+0.0285*h*√(dкор*
Vзв))= (85.4*9.5*√(5* 15))/ (4+0.0285*9.5*√(5*15))=1100
А,
Зварювальний
струм не виходить із рекомендованих значень 550…1150 А.
Напруга
зварювання:
Розраховуємо
по формулі:
зв=22+ 0.02* Iзв=44 В.
Виліт
електрода:
в=(8…12)*d=50+-10 мм.
Швидкість
подачі ел. дроту на змінному струмі:
зм=0.32* Iзв/d2
+2.22*10-3 * Iзв 2/d3 =0.32*1100/25
+2.22*10-3 *11002/53=
=35.6
мм/с; (128 м/год).
Уточнюємо
площу кореневого шва:
к= п*d2* Vзм
/4* Vзв =3.14*25*35.6/4*15=47 мм2,но =Fуc+Fk+Fз=0.7*е*g+Fk+(S/2-5)*40=0.7*63*4+47+(120/2-5)*40=2423мм2,
- загальна площа наплавленого металу.
Знайдемо
кількість проходів:
= (Fно
- Fк*nk-Fп*nп)/Fнз+
nk+ nп=(2423-47-0*0)/100+1+0=24.8 штук,
приймаємо
кількість проходів n=25 штук.
Уточнюємо
площу заповнюючого шва:
з=(Fно - Fк -
Fп)/(n - nk-nп)=(2423-47-0)/(25-1-0)=99 мм2,
Знайдемо
діаметр електрода для заповнюючого шва:
з=Кд * Fз=(0.036…0.16)*99=3.6…16
мм,
де Кд
- коефіцієнт що враховує положення шва.
Приймаємо
dз= 5 мм.
Швидкість
зварювання:
cз= 110*(dз / Fз)=110*5/99=5.5
мм/с (19.8 м/год),
Швидкості
попали в діапазон рекомендованих 4…16 мм/с.
пз=(4* Vcз *Fз)/(п*
dз 2)= 4*5.5*99/(3.14*52) =28 мм/с (100
м/год),
Зварювальний
струм:
Розраховуємо
по формулі:
сз(~)= dзап ((√450* dз*
Vпз+5185) - 72)= 945 А,
Зварювальний
струм не виходить із рекомендованих значень 1150 А.
Напруга
зварювання:
Розраховуємо
по формулі:
Ucк=22+
0.02* Iск=41 В.
Виліт
електроду:
в=(8…12)*d=50+-10 мм.
Розрахунок
режиму дугового зварювання в активних газах.
Діаметр
електродного дроту:
Так як
шов багатопрохідний визначаємо діаметр для кореневого шва і заповнюючих.
Розрахунок ведемо за площею наплавленого металу:нк=(10…12)=11 мм2,
- площа кореневого шва,нз=(55…65)=60 мм2, - площа
заповнюючого шва,
но =Fуc+Fk+Fз=0.7*е*g+Fk+(S/2-5)*40=0.7*63*4+47+(120/2-5)*40=2423мм2,
- загальна площа наплавленого металу.
Знайдемо
кількість проходів:
= (Fно
- Fк*nk-Fп*nп)/Fнз+
nk+ nп=(2423-2*11-0*0)/60+2+0=42 шт.,
Кількість
проходів приймаємо n=42 шт.
Уточнюємо
площу заповнюючого шва:
з=(Fно - Fк -
Fп)/(n - nk-nп)=(2423-11-0)/(42-2-0)=60.3 мм2,
Для
кореневого шва:
кор=Кд * Fнк
0.625=(0.15…0.26)*110.625=0.7…1.2 мм,
де Кд
- коефіцієнт що враховує положення шва.
Приймаємо
dкор= 1.2 мм.
Для
заповнюючого шва розраховуємо:
зап=Кд * Fнз
0.625=(0.15…0.26)*60.30.625=1.95…3.4 мм,
де Кд
- коефіцієнт що враховує положення шва. Приймаємо dзап=2.5 мм.
Швидкість
зварювання:
cк= (8.9*dкор2
+50.6*dкор1.5)/Fнк= (8.9*1.22
+50.6*1.21.5)/11=7.2 мм/с (30 м/ч),cз= (8.9*dкор2
+50.6*dкор1.5)/Fнк= (8.9*2.52
+50.6*2.51.5)/60.3=4.2 мм/с (15.1 м/ч),
Швидкості
попали в діапазон рекомендованих 4…10 мм/с.
Швидкість
подачі електронного дроту:
пк=(4* Vcк *Fнк)/(п*
dкор2*(1-ψр))= 4*7.2*11/(3.14*1.22*(1-0.1))
=77.8 мм/с (280 м/ч),пз=(4* Vcз *Fнз)/(п* dзап2*(1-ψр))=
4*4.2*60.3/(3.14*2.52*(1-0.1)) =57.4 мм/с (206 м/ч),
де ψр
- коефіцієнт розбризкування ψр=0.9.
Зварювальний
струм:
ск(+)= dкор ((√1450* dкор*
Vпк+145150) - 382)= 175 А,сз(+)= dзап
((√1450* dзап* Vпз+145150) - 382)=430 А,
Зварювальний
струм не виходить із рекомендованих значень 60…510 А.
Напруга
зварювання:
cк=14 + 0.05* Iск=23 В,cз=14
+ 0.05* Iсз=36 В.
Витрати
захисного газу:
ск= 3.3*10-3* Iск0.75=3.3*10-3*
1750.75=0.16 л/с (9.6 л/мин),сз= 3.3*10-3* Iсз0.75=3.3*10-3*
4300.75=0.32 л/с (16.7 л/мин).
Всі розраховані
значення візьмемо до уваги при виборі обладнання.
Зварювання
виконується в заводських умовах, обичайка фіксується в стенді, ставляться
прихватки, підвісний автомат наводиться на стик і проварює шов.
6. Обґрунтування вибору зварювального обладнання
та оснащення
Вибираємо установку для
зварювання в середовищі захисних газів:
Характеристика апарату
А-1197:
Напруга мережі: 220,
380В.
Номінальний зварювальний
струм: 500А.
Електродний дріт: 1.6-2
суцільна, 1,6-3,5 порошкова мм.
Швидкість подачі: 90-900
м/ч.
Тип ДЖ: ВДУ -504.
Габарити: 550*360*200 мм.
Маса: 23 кг.
Вибираємо установку для
зварювання під флюсом і джерело живлення до неї:
Найбільш поширеним і
широко використовуваним апаратом для зварювання під флюсом є А -1416, він
задовольняє всім енергетичним і технологічним параметрам зварювання.
Характеристика апарату
А-1416:
Напруга мережі: 380В.
Номінальний зварювальний
струм: 2000А.
Електродний дріт: 2-5 мм.
Швидкість подачі: 50-509
м/год
Швидкість зварювання:
12-120 м/год
Тип ДЖ: ТДФ -1601.
Габарити: 1660*870*1160
мм.
Маса: 320 кг.
7. Розрахунок витрат зварювальних матеріалів
Розрахуємо технологічну
собівартість дугового зварювання в активних газах:
Ст= Зс.м+
Зт.э+ Зс.о+ Зз.п,
Зз.м - витрати
на зварювальні матеріали;
Зт.е - витрати
на технічну електроенергію;
Зз.о - витрати
на зварювальне обладнання;
Зз.р - витрати
на зарплату робітників.
Розрахуємо основний час
зварювання:
c.o= Lшо*(n
пк/Vс.к+ n пз/Vс.к)=
1*(1/30+42/15.1)=2.81 ч,
Знайдемо масу
наплавленого металу:
Мно=Мк+Мз=Крп(1+ψр)*р*n к *Fк*Vкп*
tк+ Крп(1+ψр)*р*n з*Fзп*Vз*
tз= =1.02*(1+0.1)*7.8*10-3 *1.22*3.14/4*0.03*77.8*3.6+1.02*(1+0.1)*7.8*10-3
*2.52*3.14/4*57.4*2.78*3.6=24.7 кг,
Зс.э=Мэп*Цэп=24.7*6=148.2
гривень,
де - Цед -
ціна за один кілограм електродного дроту.
Витрати на газ:
зг =gк *
tcк+ gз * tcз =(0.16*0.03+0.32*2.78)*3600=320
л,
Зс.г=Qзг
*Цэг=320*0.5=160 гривень,
де - Цэг -
ціна за 1 л газу.
витрати на технічну
електроенергію:
т.э =(Uc*Ic*tcо)/ŋu
+ Px*(tco /Ку - tco)=(23*175*0.03+36*430*2.78)*10-3/0.8
+ 0.3 (2.81/0.4-2.81)=54 кВт,
де - Px потужність
холостого ходу джерела живлення, ŋu - ККД - джерела живлення,
Ку - коеф.
використання зварювального обладнання залежущий від способу зварювання і типу
виробництва (Ку =0.55…0.75).
Зт.э= Wт.э
*Цээ=54*0.5=26 гривень,
де - Цээ -
ціна за 1 кВт електроенергії.
Витрати на зварювальне
обладнання:
Зс.о= (Кр
+На)/Фд * tcо/Ку *Цс.о=(0.175+0.3)/1840
*2.81/0.6*20000=24.5 грн,
де - Цээ -
ціна за обладнання, Кр - коеф. витрат на ремонт (Кр
=0.15…0.2),
На - норма
амортизаційних підрахунків (На =0.24…0.34), Фд - дійсний
річний фонд роботи обладнання.
Витрати на зарплату
робочих:
Зз.п=Кд*
tcо*Чтс/Ку=1.2*5*2.81/0.6=28.1 грн,
де - Чтс -
годинна тарифікація, Кд - коеф. доплат (Кр =1.1…1.3).
Розрахуємо технологічну
собівартість дугового зварювання в активних газах:
Ст= Зс.м+
Зт.э+ Зс.о+ Зз.п=148.2+160+26+24.5+28.1=386.8
гр.
Розрахуємо технологічну
собівартість під флюсом:
Ст= Зс.м+
Зт.э+ Зс.о+ Зз.п,
Зс.м -
Розрахуємо основний час зварювання;
Зт.э - витрати
на технічну електроенергію;
Зс.о - витрати
на зварювальне обладнання;
Зз.п - витрати
на зарплату робітників.
Розрахуємо основний час
зварювання:
c.o= Lшо*(n
пк/Vс.к+ n пз/Vс.к)=
1*(1/55+25/19.8)=1.28 ч,
Витрати на зварювальні
матеріали:
Знайдем масу наплавленого
металу:
Мно=Мк+Мз=Крп(1+ψр)*р*n к *Fк*Vкп*
tк+ Крп(1+ψр)*р*n з*Fзп*Vз*
tз =1.02*(1+0)*7.8*10-3 *52*3.14/4*0.02*35.6*3.6+1.02*(1+0)*7.8*10-3
*2.52*3.14/4*28*1.26*3.6=20.4 кг,
Зс.э=Мэп*Цэп=20.4*6=122.4
гривень,
де - Цэп -
ціна за один кілограм електродного дроту.
Витрати на флюс:
Мф = К*Мэп
=1.2*20.4=24.5 кг,
Зс.ф=Мф
*Цф=24.5*6=147 гривень,
де - Цф - ціна
за 1 кг флюсу.
Зс.м=Зс.э
+ Зс.ф =122.4+147=269.4 гривень - витрати на зварювальні матеріали;
витрати на технічну
електроенергію:
т.э =(Uc*Ic*tcо)/ŋu
+ Px*(tco /Ку - tco)=(44*1100*0.02+1.26*945*41)*10-3/0.8
+ 0.3 (1.28/0.6-1.28)=50 кВт,
де - Px потужність
холостого ходу джерела живлення, ŋu - ККД - джерела живлення,
Ку - коеф.
використання зварювального обладнання залежущий від способу зварювання і типу
виробництва (Ку =0.55…0.75).
Зт.э= Wт.э
*Цээ=50*0.5=25 гривень,
де - Цээ -
ціна за 1 кВт електроенергії.
Витрати на зарплату
робітників:
Зз.п=Кд*
tcо*Чтс/Ку=1.2*1.28*5/0.6=12.8 грн,
де - Чтс -
годинна тарифікація, Кд - коеф. доплат (Кр =1.1…1.3).
Витрати на зварювальне
обладнання:
Зс.о= (Кр
+На)/Фд * tcо/Ку *Цс.о=(0.175+0.3)/1840*1.28/0.4*10000=8.2
грн,
де - Цээ -
ціна за обладнання, Кр - коеф. витрат на ремонт (Кр
=0.15…0.2),
На - норма
амортизаційних підрахунків (На =0.24…0.34), Фд - дійсний
річний фонд роботи обладнання.
Розрахуємо технологічну
собівартість зварювання:
Ст= Зс.м+
Зт.э+ Зс.о+ Зз.п=269.4 +25+12.8+8.2=315.4 грн.
8. Прийняття рішення
Зробивши розрахунок
технологічної собівартості кожного способу зварювання можна однозначно схилити
вибір способу зварювання у сторону зварювання під флюсом.
Зварювання в активних
газах менш продуктивний спосіб зварювання із - за меншої маси наплавленого
металу в одиницю часу. Цей ефект можна пояснити щільністю зварювального струму
на одиницю площі.
Отже, зупинимо свій вибір
на зварюванні під флюсом.
Висновок
У цій роботі ми
ознайомилися з розробкою технології зварювання плавленням. Виконали поставлені
завдання даної курсової роботи:
Провели конструкторсько -
технологічний аналіз вироби і з'ясували, що вид шва - стиковий, конфігурація
шва - прямолинійний, доступність шва - без обмежень;
Розрахували зварюваність
основного металу і отримали, що метал до холодних тріщин - не схильний,
до гарячих тріщин - не схильний;
Вибрали два способи
зварювання, це АФ і УП;
Вибрали зварювальні
матеріали, це флюс АН-348А, дріт СВ - 10ХГ2СМА, газова суміш К-2;
Вибрали тип підготовки
кромок із ГОСТів, для АФ - С23, УП - С25;
Зробили розрахунок
режимів зварювання і отримані дані занесли в тех. карту;
Обумовили техніку
зварювання, для того щоб зварювальники мали уявлення про те як виконуватиметься
тех. процес;
Вибрали зварювальне
обладнання, для АФ - А-1416, УП - А-1197;
Прийняли рішення про те
що АФ є більш коректною в даному випадку технологією.
Список використаної
літератури
1. Методические указания
к курсовой работе по дисциплине «Технология и оборудование сварки плавлением» /
Сост. И.Ф. Коринець. - К.: КПИ, 1988 - 76 с.
2. Методические
указания к самостоятельной работе по дисциплине «Сварка плавлением» / Сост.
И.Ф. Коринець, В.П. Бойко. - К.: КПИ, 1990 - 76 с.
. Аппаратура для
механизированной дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки / А.И. Чвертко,
В.Е. Патон, М.Г. Бельфор, Г.М. Гологовский. - К.: Наукова думка, 1978. - 200 с.
. Сварочные
материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х томах. /
Б.Н. Конищев, С.А.
Курланов, Н.Н. Потапов и др.; Под общей ред.
Н.Н. Потапова. - М.;
Машиностроение, 1989.
5. Сварка в
машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. Н.А. Ольшанского. - М.;
Машиностроение, 1978.
6. Сварка в
машиностроении: Справочник: В 4-х томах. /Под ред. А.И. Акулова. - М.;
Машиностроение, 1979.
. Прайс листы
отечественных производителей сварочных материалов и оборудования.
. Корінець І.Ф.
Конспект лекцій з дисципліни «Зварювання плавленням»
. Глобальна
інформаційна мережа Інтернет.
. Технология
электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. -
М.: Машиностроение, 1974.-767 с.
. Акулов А.И.,
Бельчук А.К., Демянцевич В.П., Технология и оборудование
плавлением. Учебник.-М.:
Машиностроение, 1977.-432 с.
12. Технология
электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. -
М.: Машиностроение, 1974.-767 с.
13. Сварка в
машиностроении: Справочник в 4-х т./ Т.2. Под редакцией А.И. Акулова. -
М.:Машиностроение, 1978. -567 с.
. 4. Гуревич С.М.
Справочник по сварке цветных металлов. - Киев: Наук. Думка, 1990. -512 с.
. Клячкин Я.Л.
Сварка цветных металлов и их сплавов. - М.: Машиностроение, 1967. -336 с.
. Биковський О.Г.,
Піньковский І.В. Довідник зварника. - Київ: Техніка, 2002. -336 с.