Технологический процесс наплавки детали "Бандаж"

Содержание

Введение                                                                   4

1 Общая часть

1.1 Описание конструкции, назначение и анализ технологичности сварного узла                                                                       7

1.2 Технические условия на изготовление сварного узла                  7

1.3 Выбор и обоснование основного материала                            11

1.4 Обоснование типа производства                                       12

2 Технологическая часть                                                  14

2.1 Выбор, обоснование и анализ возможных способов наплавки            14

2.2 Выбор и обоснование наплавочных материалов                        16

2.3 Подбор режимов наплавки                                              18

2.4 Выбор и обоснование наплавочного оборудования                     19

2.5 Выбор и обоснование методов контроля                               22

2.6 Расчет норм времени и расценок на наплавочные операции           23

2.7 Выбор подъемно транспортного оборудования и грузозахватных средств

2.8 Технологический процесс на наплавку изделия                        25

3 Конструкторская часть                                                 27

3.1 Описание конструкции и принципа работы приспособления для  
наплавки                                                                  27

3.2 Расчет прижимных элементов приспособления                        27

4 Охрана труда  и противопожарные мероприятия                        29

4.1 Техника безопасности                                                 29

4.2 Противопожарные  мероприятия                                       30

5 Заключение                                                             32

6 Приложение

6.1 Приложение  А – Спецификация №2123-1703080

6.2 Приложение  Б– Спецификация №150203.КП2.0903-1.100

6.3 Приложение  В – Комплект технологической документации

7 Список используемой  литературы                                      33

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В России с применением  сварки выполнен ряд выдающихся сооружений: доменные печи кубатурой 5000 м², резервуары емкостью до 50 тыс. м³, атомные реакторы, телебашня высотой свыше 350 м,- мост имени Е.О. Патона через р. Днепр с общей длинной свыше 900 м; висящий мост пролетом 600 м; перегрузочные краны грузоподъемностью до 1200 т, перекрытий из сварных элементов пролетом 80 м. Разработаны типовые сварные металлоконструкции: фермы и балки, что позволило сократить количество видов изделий.

 При проектировании сварных конструкций большое внимание необходимо уделять выбору материала с целью получения изделий с учетом наименьшей его массы, применять по возможности прочные материалы, учитывать специфику работы объектов, например при пониженных или повышенных температурах, в активных средах во всевозможных экстремальных условиях.

Проем конструкции  должен быть технологичен. Т.е. удобен для выполнения. Необходимо соответствие между применяемыми формами и  удобством их выполнения.

В сложных конструкциях будет применяться комбинация разных материалов различных марок сталей, цветных сплавов, использование  полимеров, керамики, в некоторых  случаях двухслойных металлов и  т.д. Всегда необходимо помнить о  большом значении экономии металла  при производстве большой массы  конструкции.

Очень важно предвидеть не только первичную экономию материалов, но и экономию при дальнейшем его  использовании в эксплуатации, применять  меры против эрозии, коррозии, случайных  повреждений и т.д.

Большое значение в отношении экономии массы материала имеет правильный выбор генеральной системы и схемы объекта. Необходим  
 
возможно, более точный расчет проектируемой конструкции с позиций определения в ней напряженного состояния, остаточных деформаций после сварки, влияющих на точность изготовления.

Прогрессивное развитие сварочной технологии неизбежно  базируется на обще экономическом решении  производственных задач – минимума затрат, сокращения ручного труда экономии энергетических и других ресурсов. Технологический проект изготовления должен быть тщательно проработан, начиная с заготовок, сборочных приспособлений, организацией или использованием имеющихся механизированных или автоматизированных линий, участков; анализом применения работизации.

На теоретической  базе должны быть предварительно решены вопросы сварочных режимах.

Самое большое  внимание должно быть уделено вопросам сварки высокопрочных сталей. Цветных  сплавов, имеющих высокую чувствительность к термическому эффекту сварки, к  образованию закалочных структур, а впоследствии – хрупких разрушений. Должны быть разработаны технологические процессы с учетом металлургических факторов, теплофизических и химических процессов.

Контроль должен осуществляться непрерывно в процессе выполнения работ. Выполнение должно соответствовать  утвержденному технологическому проекту.

После окончания  изготовления объект должен быть подвергнут визуальному контролю – определение требуемых после сварки размеров швов, выявление видимых дефектов, деформаций изделия и т.д. Необходимо использование физических методов контроля качества сварных соединений и материалов без разрушения. Предпочтительно использование ультразвуковой аппаратуры, а также применение рентгеновских, электромагнитных и других методов контроля.

При выполнении всех видов работ необходимо учитывать требования экологии и энергономики.

Работа завершается  отчетом с экономическими показателями и техникой оценкой полученных результатов.

Целью данного  курсового проекта является разработка технологического процесса наплавки узла «7531.03.120.1.0» с применением максимально возможного количества средств механизации и автоматизации. Это делает тему курсового проекта актуальной.

[        ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть

1.1 Описание конструкций,  назначение и анализ технологичности  сварного узла

 

Данная конструкция  «Бандаж» является составной частью пресс- валкового измельчителя ПВИ-1200, предназначенного для измельчения цементного кликера.

Бандаж представляет собой толстостенное кольцо с  наружным диаметром 1180мм и с внутренним диаметром 680 мм. С обеих торцевых сторон в нем выполнены по 4 резьбовых отверстия М48 для крепления его к измельчителю, а так же для плотного крепления в нем выполнены по 4 паза с каждого торца. По наружной поверхности диаметром 1180 мм выполняется наплавка, твердость слоя 55-60 HRC.

Технологичной считается  конструкция, обеспечивающая наиболее простое, экономичное и быстрое изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий: прочности, выносливости, устойчивости и других эксплуатационных качеств.

Данная конструкция  состоит из небольшого кол-ва деталей. Наплавка круговая, что позволяет  применить сборочно-сварочное приспособление, которое при наплавке  обеспечивает повышение точности, производительности и снижение трудоемкости этой операции.

 

1.2 Технические  условия на изготовление наплавляемого узла.

 

Технические условия – это совокупность требований предъявляемых к изделию в процессе изготовления на всех этапах производства.

Все детали и наплавляемый узел должны быть изготовлены в полном соответствии с утвержденными чертежами и технологическим процессом.

 

1.2.1 Требования  к основному материалу.

 

Все материалы, применяемые  для изготовления деталей конструкции  должны соответствовать ГОСТам и сопровождаться сертификатом. При отсутствии сертификата материал не допускается в производство до момента получения данных повторных испытаний механических свойств и химического состава.

Металл должен быть очищен от грязи, масла, окалины  и ржавчины. Каждая единица металлопроката должна иметь маркировку и  
располагаться в местах удобных для обнаружения и подсчета количества штук.

[       ]

 

1.2.2 Требования  к заготовке

 

На поверхностях комплектующих допускается раковины до 2мм, глубиной 1мм, в кол-ве 10 шт. на расстоянии не менее 10мм. Песчаные раковины площадью 15% от всей поверхности детали, следы от выталкивателей высотой или глубиной не более 0,5мм.

Класс точности отливки  заготовок 7-0-0-7 ГОСТ 26645-85.

 

 

1.2.3 Требования к наплавке

 

Наплавка должна производиться по чертежам в соответствии  с разработанным технологическим  процессом. При наплавке должна быть обеспечена точность в пределах допусков установленных чертежами.

Деталь, подаваемые на наплавку, должны быть сухими, очищенными от загрязнения и обезжирены. Зачистку можно производить любым способом, обеспечивающим качество.

Важнейшие требования, предъявляемые к наплавке, заключаются  в следующем:

-минимальное проплавление основного металла;

-минимальное значение остаточных напряжений и деформаций металла в зоне наплавки;

-занижение до приемлемых значений припусков на последующую обработку деталей.

[       ]

 

1.2.4 Требования  на наплавочные материалы

 

Наплавочные материалы (проволока, флюсы, электроды) подбираются по химическому составу необходимому для получения дополнительных свойств изделия и должны обеспечивать равнопрочность наплавочного соединения с основным металлом.

Применяемые наплавочные материалы должны соответствовать требованиям, предъявляемым ГОСТ или ТУ и иметь сертификат.

Наплавочные материалы должны храниться в сухих помещениях при температуре не ниже 17°С и влажности не более 60%.

Электроды перед использованием должны быть просушены и прокалены при температуре 150-200°С в течение часа.

Проволока должна быть очищена от грязи, ржавчины и  масла протяжкой или травлением.

Проволока перед  использованием должна быть прокалена:

-нагрета  до 240-270°С со скоростью 100° c/ч;

-выдержана 5 часов;

-охлаждена на воздухе.

После прокалки проволока  принимает соломенный цвет.

 

1.2.5. Требования к контролю качества наплавочных швов

 

В зависимости от требования чертежа или технических условий на  
изделие, контроль качества наплавочных швов может осуществляться способом:

-внешнего осмотра;

-механическими  испытаниями контрольных образцов;

-испытания на  непроницаемость.

Внешний осмотр швов в соответствии с ГОСТ 3242-71 производится с помощью лупы 7-10 кратного увеличения. При внешнем осмотре швы не признаются удовлетворительными, если будут обнаружены следующие дефекты:

-трещины всех  видов и направлении;

- и пористость  сверх норм;

- не заваренные  кратеры.

Участки швов свыше допустимых норм, должны быть удалены и заварены вновь.

Удаление швов производится вырубкой вручную или  пневмозубилом, выплавкой газовым  пламенем, выплавкой воздушно-дуговой.

Исправление дефектов швов на одном и том же участке наплавляемого шва разрешается не более 3-х раз. Исправление дефектов должно быть выполнено с применением тех же наплавочных материалов, из которых изготовлено изделие.

 

1.3 Выбор и обоснование  основного материала

 

При выборе материала  для сварных конструкций руководствуются  следующими основными требованиями:

-гарантированное  условие хорошей свариваемости  при минимальном разупрочнении  и снижении пластичности в  зонах сварных соединений;

-обеспечение  надежности эксплуатации конструкции  при заданных статических усталостных  и динамических нагрузках, агрессивных  средах и переменных температурах.

В данном курсовом проекте применяется сталь Ст38Х2Н2МА

Сталь Ст38Х2Н2МА конструкционная легированная. Применяется  для изготовления валов, шатунов, болтов, шпилек и других крупных особо ответственных тяжелонагруженных деталей сложной конфигурации, применяемые в улучшенном состоянии.

Таблица 1.1- химический состав стали Ст 38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71

Сталь	C	Mn	Cr	Ni	Mo,V
Ст38Х2Н2МА	0.33-0.40	0.25-0.5	1.3-1.7	0.6-0.9	0.2-0.3

[   ]

Таблица 1.2-механические свойства стали Ст 38Х2Н2МА ГОСТ

Сталь	Режим ТО,  (t•,C)	Диаметр или толщина, мм	Qт	Qв	δв	Ψ	Qн, Дж/см2	НВ
			мПа		%
Ст38Х2Н2МА	-	До 100	800	950	12	40	60	293-331

[  ]

Сталь Ст38Х2Н2МА флокеноустойчива, имеет низкую коррозионную стойкость. Эта сталь трудно свариваемая, поэтому необходим подогрев и последующая ТО.

 

1.4 Обоснование  типа производства

 

В разработке проектов сварочного производства большое значение имеет определение наиболее целесообразных форм организации производственных процессов для выпуска заданной продукции.

В зависимости  от числа различных видов изделий  и повторяемости, а так же массы  может быть установлена принадлежность проектируемого цеха к определенному  типу производства (единичное, мелкосерийное, крупносерийное, массовое), согласно учебнику [3, c.9 табл.1]. В курсовом проекте с исходными данными масса узла 3,2т и годовой программой 210шт. – это серийный тип производства.

 

Серийное производство является наиболее распространенным типом  производства. На машиностроительных предприятиях серийного типа изготовляется  достаточно большая номенклатура изделий, хотя и более ограниченная, чем  в единичном производстве. Часть  изделий являются родственными по конструктивно-технологическим  признакам.

Другим признаком  серийного производства является повторяемость  выпуска изделий. Это позволяет  организовать выпуск продукции более  или менее ритмично.

Выпуск изделий  в больших или относительно больших  количествах позволяет проводить  значительную унификацию выпускаемых  изделий и технологических процессов; изготовлять стандартные или  нормализованные детали, входящие в  конструктивные ряды, большими партиями, что уменьшает их себестоимость.

Относительно  большие размеры программ выпуска  однотипных изделий, стабильность конструкции, унификация деталей позволяют использовать для их изготовления наряду с универсальным, специальное высокопроизводительное оборудование и специальную оснастку.

Поскольку в серийном производстве выпуск изделий повторяется,  
экономически целесообразно разрабатывать технологические процессы обработки и сборки детально; представлять каждую операцию в виде переходов; устанавливать режимы обработки, точные названия станков и специальной оснастки и технические нормы времени.

Организация труда  в серийном производстве отличается высокой специализацией. За каждым рабочим местом закрепляется выполнение нескольких определенных деталеопераций. Это позволяет рабочему хорошо освоить  инструмент, приспособления и весь процесс обработки; приобрести навыки и усовершенствовать ïðèåìû îáðàáîòêè.

Так как в серийном производстве применяется большое  количество сложного оборудования и  специальной оснастки, наладка оборудования осуществляется специальными рабочими-наладчиками.

Особенности серийного  производства обусловливают экономическую  целесообразность выпуска продукции  по циклически повторяющемуся графику. При этом возникают необходимые  условия для установления строгого порядка чередования изделий  в цехах, на производственных участках и рабочих местах.

[    ]

 

2. Технологическая  часть

 

2.1 Выбор, обоснование  и анализ возможных способ наплавки.

При выборе способа  наплавки предварительно необходимо произвести технологический и конструктивный анализ, который включает в себя следующие составляющие:

-вид конструкции,  её габариты и масса;

-условия эксплуатации: температура, давление, уровень нагрузок, агрессивность среды;

-основной материал: толщина, сортамент, химические, технологические и механические  свойства;

-тип производства;

-возможная степень  механизации,

-вид наплавки, его положение;

-протяженность  и доступность швов.

Приоритет при  выборе сварки за основным металлом.

Первое, что необходимо сделать – это определить группу свариваемости металла и его активность.

Затем необходимо оценить площадь наплавки, протяженность одного отдельного шва представителя. При длине шва свыше 1,5 метров необходимо проанализировать возможность применения сварочных автоматов. 

На выбор способа  наплавки достаточно большое влияние  оказывает положение сварных  швов и их конфигурация. При выборе автоматического способа наплавки положение должно быть только нижним, а швы должны быть прямолинейными или кольцевыми.

Анализ возможных  способов наплавки рассмотрим в таблице 2.1

Таблица 2.1- Анализ возможных способов наплавки.

Наименование  способа наплавки	Положительные качества способа:	Отрицательные качества способа:
Наплавка ручной дуговой сваркой покрытыми электродами	-дешевизна процесса  сварки, сварочных материалов.	-трудоемкость  процесса слишком велика, вероятность  наличия большого количества дефектов в наплавленном металле
Дуговая наплавка полуавтоматом порошковой самозащитной проволокой	-процесс наплавки  упрощается, стоимость материалов  невелика.	-большой уровень  разбрызгивания металла.
Дуговая наплавка  автоматом под слоем флюса.	-минимальное  количество дефектов; -быстрота процесса  наплавки.	- процесс наплавки  слишком дорог.

[   ]

В данном курсовом проекте сварной узел изготавливается  из стали Ст38Х2Н2МА, которая трудно свариваемая, поэтому необходим подогрев и последующая ТО. Швы протяженные нижнего пространственного положения кольцевые, максимальная длина 1524м. Исходя из всего вышеуказанного возможным способом наплавки рекомендуемым для данного узла является наплавка полуавтоматом порошковой самозащитной проволокой.

2.2 Выбор и обоснование наплавочных материалов

 

Исходными данными для выбора наплавочных материалов является:

-основной материал  основной конструкции;

-условия работы  конструкции;

-способ наплавки.

К наплавочным материалам относятся покрытые электроды, сварочная проволока сплошного сечения и порошковая стальная лента, вольфрамовые электроды, угольные, графитовые, медные. К вспомогательным материалам относятся флюсы и защитные газы.  Кроме того, на выбор наплавочного материала существенное влияние оказывает выбранный способ наплавки. Это объясняется специфическими особенностями каждого способа наплавки, так, например, при дуговой наплавке в СО₂ важнейшей особенностью является сильное окисление металла шва. Поэтому сварочные материалы следует назначить с большим содержанием активных раскислителей марганца и кремния.

Также на выбор  наплавочного материала оказывают требования санитарно-гигиенических норм о предельно допустимых дозах концентрации вредных наплавочных аэрозолей в окружающем воздухе.

В данном курсовом проекте выбран способ наплавки ручной дуговой полуавтоматом  порошковой садозащитной проволокой ПП-Нп-150Х15Р3Т2. Химический состав которой близок к составу основного материала. Химический состав проволоки приводится в таблице 2.1.

Таблица 2.2- Химический состав проволоки ПП-Нп-150Х15Р3Т2, ГОСТ 26101.

C	Cr	Ti	B	S	P
0,9-2,0	14-21	1,0-3,0	2,5-4,0	<0,04	<0,04

[    ]

Проволока ПП-Нп-150Х15Р3Т2 порошковая самозащитная, предназначена для наплавки на поверхность изделий для обеспечения коррозионной стойкости и износостойкости. Наплавка возможна в нижнем и наклонном положениях на постоянном токе. Твердость наплавленного слоя 59,0-68,0 HRC_э

 В данном  курсовом проекте используется аналитический метод расчета по размерам поперечного сечения шва.

Рассчитываем  массу сварочной проволоки М_нп., г по формуле (2.1)

,                     (2.1)

где: - площадь наплавленного металла, см²;

- длина бандажа, см;

- высота наплавки, см;

- плотность стали, г/см³.

Принимаем: =51см;

=1см;

=7,83г/см³.

 

Рассчитаем площадь наплавленного металла, см², по формуле (2.2)

,                         (2.2)

где: - внешний радиус наплавки бандажа, см;

r- внутренний радиус наплавки бандажа, см.

=373,66см²

 

Масса наплавленного  металла составляет

=220657г

Масса сварочной проволоки равна 253кг с учетом коэффициента угара и разбрызгивания 1,15.

 

2.3 Подбор режимов наплавки

 

Режимом называется совокупность параметров обеспечивающая получение наплавочного соединения заданных размеров и требуемого качества. Существует три способа определения параметров режима:

-аналитический  (расчетный);

-табличный (по нормалям);

-по монограммам.

  Для заданного способа дуговой наплавки полуавтоматом порошковой самозащитной проволокой – параметрами режимов наплавки являются:

-диаметр сварочной  проволоки, d_эл, мм;

-сила сварочного тока, I_СВ, А;

-напряжение на дуге U_д, В;

-скорость наплавки  электродной проволоки, υ_п.з., м/ч;

В данном курсовом проекте  принимаются табличный способ определения  режимов наплавки.

 

 

Таблица 2.3 - Режимы наплавки

Наименование  параметра	Значения
диаметр сварочной  проволоки, мм	2,5
сила сварочного тока, А	280-320
напряжение на дуге, В	28-32
скорость наплавки электродной проволоки, м/ч	8-12

[    ]

 

2.4 Выбор и обоснование  наплавочного оборудования

 

При выборе оборудования для наплавки необходимо ориентироваться  на:

-выбранный способ  наплавки степень его механизации;

-режимы наплавки (диаметр проволоки, сила сварочного  тока и т.д.);

-годовую программу  выпуска сварного узла;

-экономическую  целесообразность;

-технические  возможности;

-современные  достижения сварочной науки и  техники;

-максимальную  производительность наплавочных  работ;

А также критериями служат признаки:

-техническая  характеристика, наиболее отвечающая  всем требованиям принятой технологии;

 

\

-лучшие эксплуатационные  качества;

-относительная  простота обслуживания;

-наибольший КПД;

-наименьшее потребление  энергии;

-наименьшие габариты, занимаемая площадь и масса.

В данном курсовом проекте выбран способ наплавки дуговой полуавтоматом порошковой самозащитной проволокой со следующими параметрами режима I_СВ=280-320 А,  d_эл=2,5 мм, U_д,=28-32 В.

Для выполнения процесса наплавки требуется сварочное оборудование, которое обеспечивает выбранные  режимы наплавки.

Для наплавки изделий  из малоуглеродистых и низколегированных сталей дуговой полуавтоматом порошковой самозащитной проволокой протяженными и прерывистыми швами, расположенных в различных пространственных положениях применяются полуавтоматы серии ПДГ. Стабилизация выходных параметров источника питания совместно со стабилизацией скорости подачи электродной проволоки позволяет получать наплавочное соединения высокого качества.

Полуавтоматы  этой серии состоят из подающего  механизма, источника питания постоянного  тока или импульсного источника  питания, сварочных горелок, газовой  аппаратуры и соединительного гибкого  шланга.

В данном курсовом проекте предлагается сварочный  процесс выполнить полуавтоматом  ПДГО-6020.

 

 
 

Таблица 2.4 - Техническая характеристика полуавтомата ПДГО-6020

Наименование  параметра	Значение
Напряжение питающей сети, В	3x380
Частота питающей сети, Гц	50
Потребляемая  мощность, кВА	48
Номинальный сварочный  ток при продолжительности включение  ПВ=60%,А	630
Сварочный ток  при ПВ=100%,А	500
Режим работы	Повторно-кратковременный
Длительность  цикла, мин	10
Пределы регулирования  сварочного тока, А	65-630
Пределы регулирования  напряжения на дуге, В	18-56
Диаметры электродной  проволоки, мм	1,6;2,0;2,8;3,0
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	120-720
Степень защиты	IP22
Масса,кг	330