Разработка технологического процесса изготовления меллоконструкции

Введение

 

Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии.

Николай Николаевич Бенардос — один из крупнейших русских изобретателей второй половины XIX в., создатель электрической дуговой сварки. В 1890 г. Н. Н. Бенардос издал каталог своих изобретений (всего более 120); транспорт, двигатели разных типов, военное дело, электротехника, электросварка, бытовая техника, станки и механизмы — вот направления техники, в которых он работал. Самым крупным изобретением, принесшим Н. Н. Бенардосу мировую известность, было открытие в 1882 г. дуговой электросварки металлов. Суть открытия заключалась в применении электрической дуги, возникающей между электродом из угля и обрабатываемым изделием, для соединения и разъединения металлов. В России большинстве новинок Бенардоса не находило применения, Многие его изобретения прошли ни кем не замеченными на Родине, но были присвоены и использованы на Западе.

Но он неутомимо продолжал работать. Разрабатывая новые типы аккумуляторов, он отравился свинцом, тяжело заболел. Бенардос умер, так и не дождавшись признания. Только в годы Советской власти дуговая электросварка металлов, изобретенная Бенардосом, получила широкое распространение. Жизнь и труд Н. Н. Бенардоса — пример бескорыстного служения науке и технике.

Красавец мост перекинулся через Днепр в Киеве. Во всей этой 1150-метровой громаде нет ни одной заклепки. Он цельносварный. В этом сооружении — творении Е.О. Патона — как бы слились воедино два дела, которым он посвятил жизнь: мостостроение и сварка.

Евгений Оскарович Патон — выдающийся советский инженер и ученый, академик, Герой Социалистического Труда — родился в семье русского консула в Ницце (Франция), окончил политехнический институт в Дрездене (Германия). Но, вернувшись в Петербург известным инженером-строителем, автором проекта Дрезденского вокзала, Патон снова сел на студенческую скамью, спустя год сдал все экзамены и, получив диплом инженера путей сообщения, стал специалистом по сооружению железнодорожных мостов. Он положил начало советской школе мостостроения и за выдающиеся заслуги в этой области был избран действительным членом Академии наук УССР. А на 60-м году жизни... изменил профессию. «Желание послужить делу пятилеток,— говорил он,— после 35 лет работы по мостам толкнуло меня взяться за новое тогда дело в стране — электросварку». Он стал организатором первого в мире Института электросварки в Киеве, в котором разработал новые методы проектирования, расчетов и возведения сварных конструкций. Быстрее, дешевле, надежнее стали строиться каркасы заводских цехов, цистерны и вагоны, паровые котлы и суда, а в годы Великой Отечественной войны — танки. В возрасте 70 лет он изобрел новый способ сварки под слоем флюса. И сегодня тысячи километров газопроводов свариваются знаменитым методом Патона.

Удивительную творческую энергию сохранял ученый всю жизнь. В 80 лет он руководит проектированием и строительством первого в стране цельносварного моста в Киеве, названного его именем.

Сварка представляет собой процесс создания неразъемного соединения металлических деталей, важнейшую операцию сборки деталей в узлы и целые конструкции. Сегодня в промышленности внедрено более 100 способов сварки, появляются новые способы, совершенствуются старые. Но прежде чем сварка заняла свое место в современной технике, она прошла долгий путь.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ

 

 

Рисунок 1 – Контейнер

 

Наиболее популярным методом транспортировки и складирования крупногабаритных грузов и отходов производства, а также строительного мусора считается вывоз контейнером. Контейнер требуется для вывоза и уборки различных видов мусора: строительный мусор, металлолом, снег, отходы древесины, собираемого в съемных контейнерах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор материала для изготовления конструкции

 

Контейнер необходимо изготавливать из таких конструкционных материалов, чтобы они удовлетворяли всем требованиям эксплуатации данной конструкции. При этом нужно учесть, что контейнер – это сварная металлоконструкция, поэтому изготовлять его  необходимо из материалов, обладающих хорошей свариваемостью и обрабатываемостью резанием.

Исходя, из условий эксплуатации и назначения конструкции выбираем сталь Ст3. Сталь для изготовления сварных листовых конструкций, клапанных конструктивных деталей. Рассмотрим основные характеристики данных марок сталей.

Сталь Ст3

Сортамент горячекатаных листов соответствует ГОСТ 19903-74, ГОСТ 14637-89. Лист стальной горячекатаный (гк) изготавливается толщиной от 4 мм. Прокат листовой горячекатаный изготавливается из различных марок стали в зависимости от дальнейшего его применения. 

 

Таблица 1 - Химический состав стали, %

Химический элемент	%
Мышьяк (As), не более	0,08
Кремний (Si), не более	0.05
Марганец (Mn), не более	0.4
Никель (Ni)	0.30
Фосфор (P), не более	0.04
Хром (Cr)	0.3
Медь (Cu), не более	0.3
Сера (S), не более	0.05
Углерод (С), %	0.14

 

 

 

 

Таблица 2 - Механические свойства стали

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности, σB, МПа	Относительное сужение Ψ, %
Листы горячекатаные	20-40	370-480	235	25

 

Таблица 3-  Механические свойства при повышенных                                                               температурах

t испытания, °C	σ0,2, МПа	σB, МПа	Ψ, %	Ударная вязкость KCU Дж/см2
100	1000	1270	8	98
200	100	1250	8	98
300	980	1180	7	88
400	880	1020	7	103
500	770	860	10	176
600	670	730	12	196

 

Свариваемость стали Ст3

Свариваемостью называется способность металлов образовывать при установленной технологии сварки сварное соединение, металл шва которого имел бы механические свойства, близкие к основному металлу.

 

Сэв=0,14+0,4/20+0,30/15+0,3+0,3+0,05+0,08+0,05+0,04/10=0,20%

Свариваемость хорошая. Сварка таких сталей без трещин возможна в нормальных условиях, когда температура окружающей среды выше 0 °С, отсутствует ветер и т. п. 

           

 

 

 

3.Выбор способа сварки плавлением

 

Для сборки и сварки контейнера необходимо использовать полуавтоматическую сварку в среде защитных газов.

 

Назначение и сущность

Сварка в среде защитных газов применяется как для соединения различных сталей, так и цветных металлов и таких активных, как титан, цирконий, тантал и др.

     Технологическими преимуществами  являются относительная простота  процесса сварки, возможность полуавтоматической  и автоматической сварки швов, находящихся в различных пространственных  положениях, что позволяет механизировать сварку в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков труб. Небольшой объём шлаков, участвующих в процессе сварки в СО2, позволяет в ряде случаев получать швы высокого качества.

     Сварка в среде защитных газов заключается в том, что специально подаваемый в зону сварки газ защищает переплавляемый дугой основной и присадочный металл от воздействия окружающего воздуха.

     Преимущества этого  вида сварки состоит в том, что сварщик может наблюдать за ходом процесса и горения дуги, которая не закрыта флюсом; не нужны приспособления для подачи и отсоса флюса, усложняющие сварочное оборудование; отпадает необходимость в последующей очистке швов от шлака и остатков флюса, что особенно важно при многослойной сварке.

     Основными достоинствами  способа сварки в углекислом  газе являются:

1. Хорошее использование тепла сварочной дуги, вследствие чего обеспечивается высокая производительность сварки ;

2. Высокое качество сварных швов;

3. Возможность сварки в различных пространственных положениях с применением аппаратуры для полуавтоматической и автоматической сварки;

4. Низкая стоимость защитного газа;

5. Возможность сварки на весу без подкладки.

     Процесс сварки отличается  высокой производительностью, достигающей 18 м/ч наплавленного металла. Скорость сварки достигает 60 м/ч.

      Сварка в защитных  газах имеет высокую производительность, легко поддаётся автоматизации  и позволяет выполнять соединения  металлов без применения электродных  покрытий и флюсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Заготовительные операции

Поступающий на завод для производства сварных конструкций металлопрокат доставляют на склад сварочного производства. На складе металл сортируют и проверяют соответствие техническим условиям заказа по количеству, сортаменту и маркам. При этом сверяют соответствие характеристик, приведенных в сертификате завода-поставщика, с требованиями ГОСТа, выборочно проверяют размеры сечения металла, а также внешним осмотром устанавливают наличие расслоений и трещин, раковин, закатов и газовых пузырей. После проверки на принятый металл составляют приемочный акт. На металл, имеющий отклонения от требований ГОСТа или ТУ заказа, составляют рекламационный акт.

Принятый и рассортированный металл до запуска в производство укладывают для хранения на специальные стеллажи .

После подбора металла по размерам и марке стали приходиться выполнять следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок, гибку и очистку под сварку.

 

 

 

4.1 Правка

Пресс станок

Различные изделия и заготовки могут иметь искривления, волнистость, выпучины и другие неровности. Правка и рихтовка металлов позволяет исправить эти дефекты.

Правка металла - это выравнивание незакаленных листов, заготовок и деталей. Отличается относительной простотой и может быть выполнена в домашних условиях.

До начала правки проверяют кривизну деталей и заготовок. Делают это на глаз или путем прикладывания к детали металлической линейки (на ребро). Края изогнутых мест отмечают мелом.

Правку ведут на правильной плите или надежных ровных подкладках. Необходимо правильно выбирать места, по которым следует наносить удары.

Сила ударов должна быть соразмерна с величиной кривизны и постепенно уменьшаться по мере перехода от наибольшего изгиба к наименьшему.

При правке металлических листов, заготовок и деталей необходимо соблюдать требования техники безопасности. Для предохранения рук от ударов и ранения острыми углами следует надевать рукавицы.

Обрабатываемые листы, заготовки и детали следует прочно удерживать на правильной плите или наковальне, чтобы они не соскочили и не принесли вреда рабочему.

 

Рисунок 2 – пресс

 

4.2 Разметка, резка и обработка кромок

 

                                               

Рисунок 3 – координатная машина Магнит-CNC

Переносная 2-х координатная машина термической резки с ЧПУ "Магнит-CNC" (возможно 3-х координатное исполнение с добавлением перемещения по вертикали) представляет собой лёгкий обрабатывающий комплекс для раскроя листового металлопроката по заданным чертежам с использованием системы ЧПУ. Основное назначение машины прямолинейная и фигурная вырезка деталей в ручном или автоматическом режиме по программе, записанной в памяти "ЧПУ-Терминала". Машина может оснащаться аппаратом для воздушно-плазменной резки металлов, а также оборудованием для газовой резки.

Функции, доступные в режиме "Ручной":  
 
- нарезание полос немерным движением вдоль координаты Х по заранее сделанной разметке, с возможностью регулировки скорости в процессе резания.  
- аналогично по координате Y  
- вырезание профилей типа квадрат, прямоугольник  
- по предварительно сделанной разметке.  
- нарезание полос под углом к кромке листа, используя возможность переустановки машины относительно листа.  
- для удобства использования функций ручного режима машина может быть оснащена лазерным указателем.  
 
Функции доступные в режиме "Автомат":  
 
- Вызов программы по ее номеру  
- Пуск программы  
- Фигурная резка по УП, записанной в памяти ЧПУ-Терминала