Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Назначение и характеристика изделия – объект курсового проекта

1.2 Технические условия на заготовку, сборку и сварку изделия

1.3 Литературный обзор и результаты патентного поиска

1.4 Направление совершенствования технологического процесса по сравнению с существующим вариантом

1.5 Обоснование выбора материала изделия

2. Заготовительные операции

2.1 Выбор и обоснование выбора методов заготовки деталей изделий

2.2 Выбор и обоснование выбора оборудования для заготовки деталей и транспортировки

2.3 Расчет норм времени заготовительных операций

3 Технология сварки

3.1 Выбор и обоснование способа сварки

3.2 Выбор и обоснование сварочных материалов

3.3 Выбор, обоснование и расчет режимов сварки

3.4 Выбор и обоснование сварочного оборудования

3.5 Способы предотвращения деформаций и уменьшения остаточных напряжений

4 Конструирование, расчет и описание средств технологического оснащения

4.1 Выбор установочных баз и разработка теоретической

схемы базирования деталей и узлов

4.2 Разработка принципиальной схемы приспособлений

4.3 Выбор и обоснование типа установочных и прижимных элементов

4.4 Расчет усилий прижатия и конструктивных параметров прижимных устройств

4.5 Разработка технологического процесса сборки и сварки

4.6 Расчет норм времени сборочно-сварочных операций

5. Разработка, описание методов контроля качества сварных соединений

и организация технического контроля

5.1 Методы исправления дефектов сварных швов

5.2 Мероприятия по охране труда и противопожарной технике

5.3 Охраноспособность объекта проектирования

Заключение

Список использованных источников

Введение

Сварочное производство, как совокупность процессов, образующее самостоятельную законченную технологию изготовления сварной продукции – одно из ведущих в современном машиностроении.

Такое положение сварочного производства обусловлено универсальностью этого технологического процесса получения неразъемных соединений, возможностью экономии до 20% металла, повышением прочности и непроницаемости соединений, возможностью создания уникальных конструкций, которые при других способах создать невозможно.

Перед всеми областями науки и техники, в том числе и перед сварочным производством стоят большие задачи по улучшению качества продукции, экономии ресурсов, разработке и внедрению новейших технологий и оборудования в целях поднятия уровня экономии страны на качественно новую ступень.

В последние годы сварку все более используют в различных отраслях машиностроения, в строительстве, на транспорте, в энергетике, разрабатывают новые и совершенствуют известные методы сварки, расширяют перечень свариваемых материалов, номенклатуру изготовляемых с помощью сварки изделий.

Создание новых, отвечающих современным требованиям, сварных конструкций, сварочного оборудования, сварочных приспособлений экономичных при изготовлении и надежных в эксплуатации, представляет собой комплексную задачу, которая включает проектирование, исследование прочности, расчет, рациональное построение технологии изготовления с применением средств механизации и автоматизации.

Одним из прогрессивных технологических процессов является процесс производства сварных конструкций с высокой степенью механизации и автоматизации.

В данном курсовом проекте рассмотрена технология заготовки, сборки и сварки гнезда для отливки шпальных линий на Могилевском заводе Стромашина. Производство шпал является актуальным, так как железнодорожный транспорт продолжает оставаться одним из основных способов транспортировки грузов как в наше стране, так и за рубежом.

2. Общая часть

1. Назначение и характеристика изделия – объект курсового

проекта

Гнездо предназначено для заливки и застывания бетонной смеси. Применение бетонных шпал увеличивает время службы железнодорожных рельсов.

Технические характеристики: масса гнезда для отливки шпал— 60 кг, длинна – 2.78 м, высота – 0,165 м, ширина – 0,25 м. Материал – Сталь 3.

1.2 Технические условия на заготовку, сборку и сварку изделия

Технические условия - это свод правил и требований, выполнение которых позволяет изготовить конструкцию с требуемыми эксплутационными другими характеристиками.

Требования к способам заготовки:

1)механическая резка допускается при последующем фрезеровании кромок деталей;

2)обработанные поверхности деталей не должны иметь задиров, забоин и других механических повреждений.

Требования к сварочным работам:

1)варить полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа стык деталей;

2)повернув на необходимы угол раму приспособления. варить боковые стыки полугнезда.

Требования контроля и устранения дефектов:

1)контроль качества швов сварных соединений производить методом внешнего осмотра и измерений по ГОСТ 3242-69.

2) зачистить сварного шов от брызг, снять усиление сварного шва

В сварных соединениях не допускаются следующие дефекты:

1)излом и неперпендикулярность осей соединяемых элементов свыше допусков устанавливаемых на чертежах;

2)смещение кромок соединяемых элементов;

3)трещины всех видов и направлений, наплывы, подрезы, прожоги и другие технические дефекты.

Требования к сборке в общем виде могут быть:

- в стыковых соединениях превышения кромок не должны превышать 0,5мм, а зазор в стыке – 0…0,5мм для толщин металла -1…10мм;

- прихватку деталей при сварке осуществлять электродами типа Э-50, размер прихваток =30мм; t=300мм и т.д.

Технические условия, ГОСТы служат исходными данными для конструирования, разработке технологических процессов изготовления сварных конструкций.

1.3 Литературный обзор и результаты патентного поиска

В ходе литературного обзора и патентного поиска были рассмотрены и сравнены сварочные полуавтоматы четырех поколений.

К первому поколению относятся обычный сварочные полуавтоматы, с неинверторным источником питания, которые используются на многих отечественных предприятиях. В качестве образца был взят аппарат КИУ 1201 от Каховского завода электросварочного оборудования.

К аппаратом второго поколения относятся полуавтоматы с обычным инверторным источником питания, отличающиеся своей компактностью и относительно невысокой стоимостью. За образец взят аппарат Kempact MIG 2530 производства фирмы Kemppi (Финляндия).

Аппараты третьего поколения отличаются возможностью синергетического управления сварочным процессом, наличием большого количества сварочных программ и возможностью программирования режимов. Из этого поколения был взят финский аппарат Pro Evoluthion 5200 с проволкоподающим механизмом Propmig 501.

К последнему четвертому поколению относятся аппараты, способные управлять эпюрой сварочного тока, оснащенные технологией STT – перенос металла за счет сил поверхностного натяжения (см. рисунок 1). Это уникальные аппараты, позволяющие полностью стабилизировать сварочный процесс и горение дуги за счет подачи импульсов в очень короткий промежуток времени. за образец взят аппарат немецкой фирмы Lincoln – Power Wave 4555/STT.

Рисунок 1: Процесс STT

При сравнению были учтены преимущества и недостатки каждого аппарата. В результате был выбран сварочный аппарат Kempact MIG 2530, имеющий оптимальное соотношение качества и цены и обладающий всеми необходимыми функциям для осуществления процесса сварки, отвечающий самым современным требованиям.

1.4 Направление совершенствования технологического процесса по

сравнению с существующим вариантом

Для усовершенствования конструкции сборки и процесса сварки предлагается вариант замены винтовых прижимов на пневмокамеры, а так же замену СО₂ на смесь Ar.

Защитным газом является Аr взамен сварки в СО_2. Эта сварка обеспечивает достаточно высокое качество швов. За счёт уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного металла под действием кислорода стабилизируется процесс переноса металла, уменьшается разбрызгивание, улучшается внешний вид и формирование шва. По сравнению со сваркой в СО₂ сварка в аргоне увеличивается предел выносливости при работе на переменных нагрузках. Возрастает также технологическая прочность шва, уменьшается склонность к образованию кристаллизационных и холодных трещин.

С учётом зачистки швов, горелок, производительности процесса сварка в Аr оказывается дешевле сварки в СО₂.

Преимущества применения газовых сварочных смесей на основе Ar по сравнению с СО₂:

1) увеличение количества наплавленного металла за единицу времени, а также снижение потерь электродного металла на разбрызгивание;

2) снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного соединения и как следствие уменьшение до 95% трудоемкости по их удалению;

3) повышение плотности и пластичности металла шва;

4) повышение стойкости металла шва против образования горячих трещин (критическая скорость деформации при СО₂ - 22,5 мм/мин, при сварке в Ar составляет 27,1 мм/мин);

5) повышение циклической прочности сварного соединения;

6) процесс сварки стабилен даже при некоторой неравномерности подачи сварочной проволоки, а также наличия на ее поверхности следов технологической смазки и ржавчины;

По результатам анализа заводского технологического процесса можно сделать выводы, что внесённые изменения позволят усовершенствовать изделие с точки зрения техники безопасности, использование пневмокамер в приспособлении и Ar позволит уменьшить трудоёмкость и стоимость сборочных операций.

1.5 Обоснование выбора материала изделия

В данном курсовом проекте используется Ст.3. Она относится к низкоуглеродистым сталям- одной из наиболее многочисленных группе сталей. Основным легирующим элементом является углерод, его содержание не превышает 0,25 %. Дополнительно в сталь вводятся кремний и марганец для лучшего раскисления и распределения вредных примесей (серы и фосфора) в процессе выплавки. Их количество незначительно (Кремний не более 0,4%, марганец не более 0,7%), поэтому их не считают легирующими элементами.

Теплофизические свойства:

-удельное электросопротивление при 0 ^оС

= 76 мкОмсм,

- коэффициент теплопроводности при 20 ^оС

=0,055 кВт/(мк),

- коэффициент температуропроводности при 20 ^оС

= 0,087 см²/к,

-удельная теплоемкость при 20 ^оС

С_р = 0,48 кДж/(кгК),

- температура плавления

Т_пл= 1530 ^оС.

Химические свойства стали Ст. 3 представлены в таблице 1.5.1

Таблица 1.5.1- Химический состав стали Ст. 3

Данная сталь является низкоуглеродистой, сваривается без ограничений, ферритно-перлитная структура обеспечивает высокую стойкость против трещин и хорошее качество сварных соединений. Используемая сталь наиболее распространена в машиностроении и является доступной по цене. Поэтому целесообразность использования этого материала очевидна.

2 Заготовительные операции

2.1 Выбор и обоснование выбора методов заготовки деталей изделий

Заготовка деталей для емкости для бетонных шпал производится в заготовительно-штамповом цехе. Наиболее рациональным методом заготовки детали для узлов является штамповка. Гнутые профили изготовляют штамповкой. Детали с более простой конструкцией гнут на приспособлениях или универсально-гибочном прессе.

Технологический процесс заготовки деталей изделий из проката начинается с подбора металла по размерам и маркам стали и включает следующие операции: правку металла, разметку, резку, обработку кромок, гибку, очистку. Металл, поступающий с металлургических заводов, заготовки после резки и других заготовительных операций, требует правки. Вследствие неравномерного остывания, после прокатки металл деформируется, получает дополнительную деформацию при вырезке деталей. Правка деформированного металла осуществляется путем создания местной пластической деформации и может производится в холодном стоянии или при предварительном подогреве.

Разметка – это процесс нанесения на металл в натуральную величину контура детали. В процессе разметки необходимые указания по обработке наносят на металл с использованием мерительного и специального инструмента: металлических рулеток, линеек, чертилок, угольников, молотков и др. Качество разметки во многом зависит от точности мерительного инструмента.