Технологический процесс изготовления штуцера 20-150

дипломная работа

2.6 Вывод по разделу

Наиболее подходящей для изготовления камеры распределительной будет являться сталь 08Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

1 Коррозионностойкая сталь аустенитного класса 08Х18Н10Т не имеет ограничений по свариваемости, следовательно для сварки штуцера 20-150 применимы любые способы сварки.

2 Конструкция штуцера 20-150 позволяет осуществить свободный доступ к месту сварки и использовать различные методы неразрушающего контроля неразъёмного соединения.

В качестве проектных вариантов выбрано сварное соединение - согласно ГОСТ14771-76 С4.

3 На точность изготовления сварных конструкций оказывает влияние способ сварки. В процессе изготовления в сварных конструкциях возникают сварочные напряжения и деформации

Способы уменьшения сварочных деформаций, напряжений и перемещений:

рациональное конструирование;

рациональная технология сборки и сварки;

пластическое деформирование после сварки;

создание неравномерных нагревов или охлаждений;

термическая обработка (закалка или отжиг).

3. Разработка технологического процесса изготовления штуцера 20-150

Основной целью разработки технологического процесса является назначение таких способов и последовательности изготовления изделия, которые явились бы наиболее технологически и экономически рациональными. Это подразумевает правильное и полное использование всех технических возможностей оборудования и оснастки, работу на наиболее выгодных режимах при минимальных затратах времени, рабочей силы, вспомогательных материалов. Технологический процесс разрабатывается с учетом двух принципов: технического и экономического. Технический принцип предусматривает полное соответствие изделия требованиям чертежа. Экономический принцип предусматривает изготовление изделия с минимальными затратами материальных, трудовых и энергетических ресурсов. /7/

3.1 Выбор способов получения неразъемных соединений

Развитие процессов, описанных выше, как правило, может оказывать отрицательное влияние на свойства и работоспособность сварных соединений, если эти процессы будут активными. Поэтому, хотя данную сталь можно сваривать всеми видами сварки, предпочитать следует такие, при которых тепловое воздействие на свариваемый металл будет наименьшим - сварку в защитных газах, электроннолучевую и разные способы сварки давлением - шовную, точечную, диффузионную и др.

Электрошлаковая и сварка под флюсом технически невозможны, в связи с толщиной металла. Очевидно, что для данного изделия и стали применение плазменной, лазерной и электронно-лучевой сварки экономически нецелесообразно из-за дорогостоящего оборудования и вспомогательных материалов. Контактная сварка не подходит типом соединения.

Таким образом, подходят ручная дуговая сварка, сварка в защитных газах.

Сварка в защитных газах нашла широкое применение в промышленности. В качестве защитных газов используют инертные (аргон, гелий) и активные (углекислый газ, азот), а также различные смеси инертных или активных газов и инертных с активными. При сварке в инертных газах повышается стабильность дуги и снижается угар легирующих элементов.

Рациональными способами для данного изделия и стали будут автоматическая сварка в защитных газах неплавящимся электродом и полуавтоматическая сварка в защитных газах плавящимся электродом.

Рассмотрим автоматическую сварку в аргоне неплавящимся электродом с присадочной проволокой как первый проектный вариант и полуавтоматическую сварку в среде аргона плавящимся электродом как второй.

3.1.1 Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой

Сварка вольфрамовым электродом в среде инертных газов (аргона) является одним из наиболее распространенных способов получения неразъемных соединений. Основными преимуществами этого способа являются: минимальное металлургическое влияние на свариваемый материал. Процесс сварки имеет высокую стабильность горения дугового разряда и формирования шва, возможность визуального контроля формирования шва. К недостаткам данного способа можно отнести: использование дорогого защитного газа, а также дефицитных и дорогих вольфрамовых электродов. Использование аргонодуговой сварки на форсированных режимах имеет приемлемую производительность, а также необходимые параметры шва.

Сварку вольфрамовым электродом производят в аргоне и гелии или их смесях и применяют обычно для материала толщиной до 5-7 мм.

В зависимости от толщины и конструкции сварного соединения сварку вольфрамовым электродом производят с присадочным материалом или без него.

В качестве присадочного материала используют холоднотянутую стальную проволоку по ГОСТ 2246-70.

В первом проектном варианте сварку неплавящимся электродом выбираем с присадочной проволокой. В связи с тем, что данная коррозионностойкая сталь подвержена коррозионному разрушению, а именно межкристаллитной коррозии (МКК) для предупреждения МКК необходимо легировать элементами: титаном, ниобием, танталом и т.д., обладающими большим сродством к углероду чем хром.

В данном проектном варианте выбираем проволоку Св-07Х19Н10Б. В таблице 2.3.1 приведён химический состав используемой сварочной проволоки

Таблица 3.1 Химический состав сварочной проволоки Св-07Х19Н10Б.

C

Mn

Si

S

P

Cr

Ni

Другие

элементы

0,08

1-2

0,4-1

0,018

0,03

18-20

8-10

0,5-1 Ti

Процесс сварки осуществляют автоматически, с использованием специальных сварочных головок, на постоянном токе прямой полярности. Так как при прямой полярности на изделие выделяется до 70% /8/ теплоты дуги, что обеспечивает глубокое проплавление основного металла.

Сварку в защитных газах выберем непрерывно горящей дугой. Для сварки высоколегированных сталей используют аргон высшего (99,99%) или 1-го (99,98%) сортов по ГОСТ 10157-79. В первом проектном варианте будем использовать аргон 1-го сорта, так как аргон высшего сорта применяют при сварке активных металлов (титан, цирконий, ниобий), а первого сорта для сварки коррозионно-стойких сталей. Также аргон первого сорта с экономической точки зрения выгодней высшего сорта.

3.1.2 Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

В качестве второго проектного варианта используем полуавтоматическую сварку плавящимся электродом в среде защитных газов. Сварку плавящимся электродом выполняют в инертных, активных газах или смесях. При сварке в инертных газах возможен капельный и струйный перенос электродного металла.

При струйном переносе дуга имеет наиболее высокую стабильность и значительно улучшается перенос электродного металла в сварочную ванну и уменьшается разбрызгивание металла.

Для сварки используют электродные проволоки малого диаметра (до 3 мм). Поэтому швы имеют узкую форму провара и в них может наблюдаться повышенная зональная ликвация. Применяя поперечные колебания электрода, изменяют форму шва и условия кристаллизации металла сварочной ванны уменьшают вероятность зональной ликвации.

Расстояние от сопла горелки до изделия обычно выдерживают в пределах 8…15 мм. Токоподводящий наконечник должен находиться на уровне краев сопла.

Сварку плавящимся электродом выберем струйным переносом электродного металла. При струйном переносе дуга имеет наиболее высокую стабильность и значительно улучшается перенос электродного металла в сварочную ванну, практически исключается разбрызгивание металла. Для этого сварку коррозионных сталей следует выполнять на токе выше критического для диаметра электрода.

Сварочную проволоку выберем Св - 07Х19Н10Б ГОСТ 2246 - 70 диаметром 1 мм, в качестве защитного газа выберем аргон первого сорта. Выбор обеспечивается по тем же соображения, что и для сварки неплавящимся электродом.

Защитный газ - аргон - подаётся через сопло горелки и служит для обеспечения защиты свариваемого металла и легирующих элементов от взаимодействия с окружающёй атмосферой.

Показатели качества аргона 1-го сорта ГОСТ 10157-79 приведены в таблице 3.1.1

Таблица 3.2 Показатели качества аргона 1-го сорта

Объемная доля, %

Аргон, не менее

99,987

Кислород, не более

0,002

Азот, не более

0,01

Водяной пар, не более

Что соответствует температуре насыщения аргона водяными парами при 760 мм рт. ст.00С, не выше

0,001

минус 58

Сумма углеродсодержащих соединений в пересчете на СО, не более

0,001

При обратной полярности напряжение дуги выше, чем при прямой полярности. На аноде-электроде выделяется большое количество энергии, что приводит к его оплавлению.

Таким образом, сварка производится на постоянном токе обратной полярности.

Основные преимущества сварки в среде защитных газов плавящимся электродом:

широкие технологические возможности по видам материалов и сварных соединений;

высокая производительность наплавки металла, которая при полуавтоматической сварке может быть в 2-3 раза выше, чем при сварке покрытыми электродами, а при автоматической сварке - до 8 раз (по сравнению с РДС покрытыми электродами);

возможность визуально контролировать формирование сварного соединения;

практическое исключение в сварном шве неметаллических включений (т.к. защита только газовая);

высокая стабильность формирования сварных соединений.

Основные недостатки:

значительный уровень разбрызгивания электродного металла, если на используется специальное дорогостоящее оборудование (потери на разбрызгивание: обычный процесс - несколько %, в других до 20%). Для обычного оборудования достаточно узкие диапазоны режима, где достигается удовлетворительное разбрызгивание;

сварка в активных защитных газах возможна в основном лишь для углеродистых и низколегированных сталей; в инертных газах - процесс значительно более дорогостоящий, менее применим. Современное оборудование сложное и дорогостоящее по сравнению с РДС покрытыми электродами.

3.2 Разработка вариантов маршрутного технологического процесса

Базовый вариант технологического процесс изготовления изделия начинается с комплектации требуемыми деталями для сборки изделия (005 комплектовочная) на столе комплектовочном. Далее для изготовления патрубков предусмотрена операция заготовительная (010) выполняемая на станке трубоотрезном 7-50-046. Затем следует токарная операция (015), где выполняют подготовки кромок под сварку на станке токарно-винторезном 1К62. При этом детали перед сваркой должны быть чистыми, без следов ржавчины, масла и грязи. Для этого в технологии предусмотрена операция слесарная (020), которая включает в себя зачистку и протирку свариваемых поверхностей. Применяемое оборудование: машина шлифовальная и металлическая щетка. При протирки детали протираются салфеткой, смоченной в ацетоне. Следующая операция - сборочная (025). В ней производится сборка патрубка (2) и фланца (1) при помощи прихваток. Затем выполняется сварочная операция (030), которая осуществляется ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки. Используемое оборудование: УДГУ - 501 AC/DC, М11010A. После сварки проводят слесарную операцию (035), зачищают грубые наплывы сварного шва. Контрольная операция (040) - внешним осмотром проверяется отсутствие заусенцев, острых кромок, вмятин и других механических повреждений.

Слесарная операция (045) - зачищаются свариваемые поверхности сборочных единиц и деталей: штуцер 20 - 150 и патрубок. Затем производится сборочная операция (050), в процессе которой штуцер 20 - 150 и патрубок прихватываются и далее свариваются ручной сваркой неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки - операция 055.

Слесарная операция (060) - зачищают грубые наплывы сварных швов.

Контрольная операция (065) - внешним осмотром проверяется отсутствие заусенцев, острых кромок, вмятин и других механических повреждений.

Слесарная операция (070) - зачищаются свариваемые поверхности патрубка и донышка. Далее производится сварочная операция (075) ручной дуговой сваркой плавящимся электродом. Затем следует слесарная операция (080) - зачищают грубые наплывы сварных швов. Контрольная операция (085) - капиллярный метод и операция (090) - производится визуально измерительный контроль, где проверяется соответствие геометрических размеров изделия размерам, заданным чертежом.

Анализ приведенного базового техпроцесса позволяет сделать вывод, что применение прихваток повышают трудоемкость изготовления штуцера 20 - 150.

Автор предлагает механизировать процесс изготовления путем введения в технологический процесс сборочно-сварочной технологической оснастки с пневмоприводом. Эта технологическая оснастка позволяет:

исключить использование прихваток;

повысить точность сборки и производительность;

Таким образом, предлагаемая технологическая оснастка позволяет упростить технологический процесс изготовления штуцера 20-150.

Модернизированный технологический процесс исключает сборочные операции (025,050).

В разработанном технологическом варианте Проектный №1 сварку производят автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой. В варианте Проектный №2 сварку производят полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде аргона.

3.3 Выбор и расчет режимов сварки

Под режимом обработки понимают значения регулируемых параметров процесса. Вид и количество параметров определяются конкретным способом обработки.

Режимы автоматической и полуавтоматической сварки в среде аргона неплавящимся электродом с присадочной проволокой и плавящимся приведены в таблице 3.1 и 3.2 соответственно/1/

Одним из основных энергетических элементов режима дуговой сварки является сварочный ток.

Для расчёта величины сварочного тока при сварке тонколистовых материалов быстродвижущимся источником можно использовать формулу: /7/

(1)

где V - скорость сварки, см/с;

FПР - площадь проплавления основного металла, см2;

- плотность материала, г/см3

hПЛ - теплосодержание металла в сварочной ванне, Дж/г

U - напряжение на дуге, В

a - коэффициент температуропроводности, см2/с;

- толщина материала в свариваемом сечении, см.

U - эффективный КПД дуги

t - термический КПД процесса проплавления (t=0,485);

Численные значения параметров V и U подбираются по литературным источникам:

V = 25-30 м/ч, возьмем V=28 м/ч, V=0,78 см/с;

U = 12-15 В, берем U=13 В.

t = 0,485;

ТПЛ = 1440 С;

TПЕР =0,2*TПЛ=0,2*1440=288 С;

с = 7,86 г/см3;

а = 0,05 см2/с;

= 3 мм;

L = 250 Дж/г;

С = 0,628 Дж/г С.

Площадь проплавления FПР считается по следующей приближенной формуле:

(2)

где д - толщина свариваемого сечения.

Теплосодержание расплавленного металла hПЛ в сварочной ванне определяется из соотношения:

(3)

где С - удельная теплоемкость, Дж/г єС;

ТПЛ - температура плавления металла, єС;

ТПЕР - температура перегрева металла в сварочной ванне (обычно принимают ТПЕР = 0,2ТПЛ), єС;

L - скрытая теплота плавления, Дж/г.

Величина сварочного тока:

Полученное значение сварочного тока не входит в диапазон литературных данных: 140-180 А. Значения выберем из справочных данных.

Таблица 3.1 - Режимы автоматической в среде Ar неплавящимся электродом с присадочной проволокой 9

д, мм

Число слоев

d непл. эл

мм

Iсв, А

Uсв, В

Vсв, м/ч

d пр.

V пр, м/ч

QЗГ, л/мин

3

1

2

140-180

12-15

25-30

1,6

65

12-16

Для полуавтоматической сварки режимы выберем из справочных данных

Таблица 3.2 - Режимы полуавтоматической сварки в среде Ar плавящимся электродом

д, мм

Число слоев

dэл,

мм

Iсв, А

Uсв, В

V пр, м/ч

QЗГ, л/мин

3

1

1,2

230-260

24-28

100-140

6-8

3.4 Выбор оборудования и вспомогательных материалов

К сварочному оборудованию относят основное технологическое оборудование, обеспечивающее процесс сварки и его регулирование: источники питания, сварочные головки, сварочные горелки и плазмотроны, машины для контактной сварки, установки для лазерной и электронно-лучевой сварки, печи и высокочастотные установки для пайки и т.д., а также механическое оборудование сварочного производства: вращатели, кантователи, колонны и др.

К сварочным материалам относятся материалы, которые расходуются при сварке с целью получения неразъемного соединения: сварочная проволока, сварочные электроды, флюсы и газы

3.4.1 Автоматическая дуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой

Делись добром ;)