Технология сборки и сварки металлоконструкции стойки

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное 

учреждение высшего профессионального  образования 

 

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт авиа-машиностроения и транспорта

Кафедра «Машиностроительных  технологий и материалов»

 

 

Допускаю к защите

руководитель_____________

В.Л.Бройдо

 

 

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ  СБОРКИ И СВАРКИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ СТОЙКИ

Наименование темы

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Производство  сварных конструкций»

 

1.016.00.00  ПЗ

Обозначение документа

 

 

 

Разработал студент группы СП-08-1                      И.Г.Степанов

(подпись)

НормоконтрольВ.Л.Бройдо

(подпись)

 

 

 

 

 

Курсовой проект защищен с оценкой______________

 

 

 

 

 

Иркутск 2012 г.

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное 

учреждение высшего профессионального  образования

 

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт авиа-машиностроения и транспорта

Кафедра «Машиностроительных  технологий и материалов»

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

По курсу: Производство сварных конструкций                                                     

Студенту:гр. СП-08-1 Степанову И.Г.                                                                           

(фамилия, инициалы)

Тема проекта:  Технология сборки и сварки металлоконструкции стойки

Исходные данные:чертеж «Металлоконструкция стойки»

 

Рекомендуемая литература:

 

 

1. Куркин  С.А. Атлас. Технология, механизация  и автоматизация производства  сварных конструкций. – М.: Машиностроение, 1989. – 327 с.

2. Акулов  А.И., Алехин В.П., Ермаков С.И., Полевой  Г.В. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. – М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.

3. Серенко  А.Н., Крумбольдт М.Н., Багрянский К.В. Расчет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи, Киев: Издательское объединение «Вища школа», 1977. – 336 с.

 

 

 

 

 

 

Графическая часть на 4 листах.

 

Дата выдачи задания « 20 » сентября 2012 г.

 

Дата представления проекта  руководителю « 21 » декабря 2012 г.

 

Руководитель курсовой работы: Бройдо В. Л,

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕГИЕ………………………………………………………………………4

1 Организационная часть……………………………………………………….6

1.1 Характеристика конструкции

1.1.1 Описание конструкции……………………………………………………6

1.1.2 Характеристика материала………………………………………………..6

1.1.3Анализ технологичности………………………………………………….9

    1. Технические условия на изготовление сварной конструкции…………...9
      1. Общие требования………………………………………………………..9
      2. Технические условия на применяемые материалы……………………10
      3. Технические условия на подготовку материалов……………………...11
      4. Технические условия на обработку материалов……………………….12
      5. Технические условия на сборку…………………………………………12
      6. Технические условия на сварку…………………………………………14
      7. Технические условия на контроль сварных соединений……………...16

2. Технологическая часть……………………………………………………….17

2.1. Выбор способа сварки……………………………………………………...17

2.2. Выбор сварочных материалов……………………………………………..20

2.2.1. Сварочная проволока…………………………………………………….20

2.2.2 Защитный газ……………………………………………………………....21

2.3 Расчет параметров режима  сварки…………………………………………22

2.4. Выбор сварочного оборудования………………………………………….24

2.5  Маршрутно-операционная  технология…………………………………...28

2.6  Меры по технике  безопасности…………………………………………...31

2.6.1  Обязанности сварщика  перед началом работы………………………...31

2.6.2 Обязанности сварщика  во время работы………………………………..32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………….………………...33

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ………..…………………….34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

     В развитии  машиностроения большое значение  имеет сварочное производство, как один из ведущих технологических процессов в изготовлении конструкций.

Сваркой называется технологический  процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями изделия. С помощью сварки соединяют между собой различные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы, пластмассы, стёкла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и их сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создании двухслойных материалов. Сваривать можно металлы любой толщины. Прочность сварного соединения в большинстве случаев не уступает прочности целого металла.

     Развитие техники  и технологии сварочного производства  неразрывно связано с развитием экономики и организации производства на предприятии.

     Технические  и экономические преимущества  сварки превратили ее в высокопроизводительный процесс, позволяющий при относительно небольших материальных затратах достигать высоких технико-экономических показателей.

     Благодаря техническим  и экономическим преимуществам,  сварка широко используется в  производстве подъемно - транспортных машин. Они работают в условиях сложного воздействия различных нагрузок, окружающей среды и должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, устойчивости и экономичности. Существует несколько типов металлоконструкций, отличающихся между собой по конструктивному оформлению, габаритам, массе и применяемому для их изготовления прокату. Наиболее широкоприменяемыми в подъемно - транспортном машиностроении являются сплошностенчатые (из листа), коробчатые (из листа или гнутых профилей), трубчатые (из труб различного диаметра) и решетчатые (из профильного проката).

     Недостатком решетчатых металлоконструкций является содержание большого количества элементов и узлов, множества мелких деталей (косынок, стыковых накладок, соединительных планок и др.), резко повышающих трудоемкость изготовления и расход металла; наличие пазух и недоступных мест для покраски, снижающих их коррозионную стойкость и т.п. 

Преимуществом листовых, коробчатых и трубчатых металлоконструкций перед решетчатыми является возможность применения в большом объеме механизации и автоматизации сборочно-сварочных работ при их изготовлении, а также применение прогрессивных методов резки и сварки.

Коробчатые конструкции позволяют  использовать в металлоконструкциях  тонкий лист (3 —5 мм), что уменьшает площадь окраски почти в 2 раза по сравнению с площадью решетчатых конструкций. Трубчатые конструкции менее трудоемки в изготовлении, так как имеют меньшую длину сварных швов, номенклатуру профилей и наименований деталей, лучшую коррозионную стойкость и наиболее удобны для окраски. Применение гнутых профилей, изготовляемых методом холодной гибки или штамповки, при изготовлении металлоконструкций значительно уменьшают массу.

Несмотря на большое разнообразие конструкций ПТМ возможно типизировать технологические процессы, оборудование, сварочные установки и разрабатывать типовые проекты сборочно-сварочных цехов и участков. Это позволит сократить сроки и стоимость проектирования, сроки ввода предприятий в эксплуатацию и повысить использование оборудования и, следовательно, увеличить производительность труда и снизить себестоимость продукции.

     В данном курсовом  проекте рассмотрена технология  изготовления металлоконструкции стойкикоробчатого сечения. Проект содержит описание применяемых материалов, оснастки и основных операций, входящих в технологию изготовления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Организационная часть

Разработать технологию изготовления металлоконструкции стойки.

1.1 Характеристика конструкции

1.1.1 Описание конструкции

Стойка портального крана.Стойка- это часть крана, которая устанавливается на платформу.

Данная конструкция включает в себя помимо остальных деталей, три узла, состоящие из двух одинаковых кронштейнов, поясов и стенок. Они  выполняют роль крепежей. Через них  проходят все натяжные устройства, в том числе тросы для поднятия грузов, идущие на стрелу крана, а также  к ним крепится подвижный противовес.

Металлоконструкция стрелы изображена на рисунке 1.1.

 

 

Рисунок 1.1.

 

      Металлоконструкция  стойки состоит из поясов, стенок, диафрагм, ребер, проушин, изготовленных из стали марки 09Г2С ГОСТ 19281-89.

 

 

 

1.1.2 Характеристика материала

Материал: 09Г2С (ГОСТ 19281-89).

Класс: сталь конструкционная низколегированная.

 

Описание: чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450оС. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей.Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из 09Г2С на севере страны.

Также марка широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без  подогрева, так и с предварительным  подогревом до 100-120 оС. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. К плюсам применения этой стали можно отнести также, что она не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С от других сталей с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже свариваются и меняют свойства после термообработки. Для сварки 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок. При использовании многослойной сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 А на 1 мм электрода, чтобы предотвратить перегрев места сварки. После сварки рекомендуется прогреть изделие до 650 оС, далее продержать при этой же температуре 1 час на каждые 25 мм толщины проката, после чего изделие охлаждают на воздухе или в горячей воде – благодаря этому в сваренном изделии повышается твердость шва и устраняются зоны напряженности.   Химический состав стали 09Г2С приведен в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1 - Химический состав стали 09Г2С, %,*

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

N

Cu

As

до   0,12

0,5 – 0,8

1,3 -1,7

до  0,3

до  0,04

до  0,035

до  0,3

до  0,008

до  0,3

до  0,08


[ГОСТ 19281-89]

Механические свойства стали 09Г2С приведены в таблице 1.1.2.

Таблица 1.1.2 - Механические свойства стали 09Г2С при Т=20oС,*

ГОСТ

Состояние поставки

Сечение, мм

σ0,2 (МПа)

σВ (МПа)

δ5 (%)

19281-73

Сортовой и фасонный прокат

до 10

345

490

21

19282-73

Листы и полосы (образцы поперечные)

от 10 до 20  
от 20 до 32  
от 32 до 60  
от 60 до 80 
от 80 до160

325 
305 
285 
275 
265

470 
460 
450 
440 
430

21 
21 
21 
21 
21

19282-73

Листы после закалки, отпуска (образцы поперечные)

от 10 до 32  
от 32 до 60

365 
315

490 
450

19 
21

17066-80

Листы горячекатаные

2-3,9

  

490

17


[ГОСТ 19281-89]

Обозначения:

σ0,2 - предел текучести условный, МПа;

σВ-временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа;

δ5-  относительное удлинение, %

 

 

1.1.3Анализ технологичности

Под технологичностью понимают выбор таких форм, размеров деталей, узлов и материалов, которые обеспечивают хорошие эксплуатационные качества изделия при экономичном изготовлении.

Изделие считается технологичным  при выполнении таких требований, как:

– хорошая свариваемость  металла; 

– удобность подхода при  сборке – сварке;

– удобность контроля мест соединений;

– возможность использования  предпочтительных способов сварки;

– возможность снижения веса изделия;

−уменьшение отходов используемых материалов;

– возможность механизации  и автоматизации сборочно-сварочных  работ.

Данная конструкция удовлетворяет  этим требованиям: сталь 09Г2С хорошо сваривается в широком диапазоне режимов сварки, возможность автоматизации процессов сварки, удобна для сборочно-сварочных работ и контроля.

Отношение массы наплавленного  металла к массе всей конструкции  характеризует одновременно уменьшение трудоемкости, металлоемкости и энергоемкости. Чем меньше это отношение, тем технологичнее сварная конструкция.

 

1.2 Технические условия  на изготовление сварной конструкции

      1. Общие требования

- Все узлы и изделия крана должны быть спроектированы и изготовлены в полном соответствии требованиям ГОСТов, РД24.090.97-98 «Оборудование подъёмно-транспортное. Требование к изготовлению ремонту, реконструкции металлоконструкций грузоподъёмных кранов.», ПБ10-382-00 «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», настоящих технических условий.

- Рабочие чертежи должны содержать указания, касающиеся конструкции сварных соединений и их контроля, а также указания по механической и термической обработке. Монтажные швы должны быть обозначены согласно ГОСТу.

- Неуказаные предельные отклонения размеров, включая размеры деталей БЧ, должны соответствовать:

              - Н14, hl4, ±1Т14/2 – в случае механической обработки;

              - Н16, hi 6, ±1Т16/2 – в случае кислородной и плазменно-дуговой резки.

- Изготовленные металлоконструкции должны быть снабжены паспортами в соответствии с Приложением Ж

- Сведения об изготовлении металлоконструкций должны заноситься в книгу учета (журнал выпуска) готовой продукции предприятия с присвоением заводского учетного номера, который должен переноситься на металлоконструкцию для возможности его идентификации в дальнейшем.

- Предприятие-изготовитель должно обратиться в территориальный орган Ростехнадзора с уведомлением об изготовлении и получить разрешение или одобрение на изготовление указанных металлоконструкций.

- Предприятие-изготовитель должно иметь аттестованных специалистов сварочного производства и аттестации в соответствии с требованиями РД 03-613-03, РД 03-614-03, РД 03-615-03.

1.2.2 Технические условия  на применяемые материалы

- Материалы для изготовления металлоконструкций должны применяться в соответствии с конструкторской документацией (КД). Допускается производить замену материалов, руководствуясь приложениями А и Бс обязательным конструкторским согласованием.

- Качество примененного при изготовлении материала должно быть подтвержденосертификатом предприятия-поставщика материала и входным контролем.

При отсутствии сертификата  материал допускается применять  после проведения его испытания в соответствии с нормативной документацией в лаборатории, имеющей соответствующую аккредитацию.

 

- На поверхности проката допускается тонкий слой окалины и ржавчины, не препятствующие выявлению поверхностных дефектов, отдельны волосовины, раковины, вмятины, рябизна, не выводящие размеры профиля дефекта за пределы минусового допускаемого отклонения.

- Допускаемые дефекты поверхности не должны превышать параметров, 
определенных техническими условиями (ГОСТы, ТУ) на изготовление соответствующего проката.

Прокат с дефектами  поверхности в виде расслоений, трещин, раскатных пузырей, рванин, скворечника и чешуйчатости для изготовления металлоконструкций не допускается.

 

- Дефекты (царапины, насечки и т.д.) должны быть удалены зачисткой или 
вырубкой. Ширина вырубки или зачистки должна быть не менее пятикратной глубины дефекта. Глубина вырубки или зачистки не должна превышать допускаемого отрицательного отклонения на размер профиля.

- Исправление дефектов методом наплавки не допускается.

      1. Технические условия на подготовку материалов

- Разметку следует производить с помощью поверенных рулеток, соответствующих точности 2-го класса по ГОСТ 7502-98.

- Номера плавок должны быть перенесены с листов на заготовки основных элементов (вертикальные листы и пояса главных и концевых балок) и при сборке детали должны быть установлены маркировкой наружу. Перенос номера плавки подтверждается нанесением клейма ОТК.

- Правка стали в холодном состоянии должна производиться на вальцах и прессах. Поверхность металла после правки не должна иметь вмятин, забоин и других повреждений.

- Параметры кривизны деталей в расчетных элементах при правке и гибке в холодном состоянии не должны быть меньше величин, указанных в приложении В.

При меньших радиусах кривизны правка и гибка углеродистого  и низколегированного металла должна производиться в горячем состоянии после нагрева до температуры 900-1100°С (от вишневого до оранжевого цвета каления) и прекращаться при температуре не ниже 700°С (красный цвет каления).

Охлаждать металл после правки можно на воздухе при температуре  не ниже 0°С.

- Ударные воздействия на углеродистую и низколегированную сталь, а также резка ее на ножницах и продавливание в ней отверстий при температурах ниже минус 25°С, не допускается.

Правка стали путем  наплавки валиков дуговой сваркой  не допускается.

 

- Стрела прогиба деталей в расчетных элементах при правке и гибке в холодном состоянии не должна превышать величин указанных, в приложении В, если иное не оговорено рабочими чертежами.

      1.   Технические условия на обработку материалов

     - Резка металла может производиться на машинах термической резки, на ножницах, пилах трения, зубчатых пилах.

При невозможности применения механизированных способов кислородной  резки, как исключение, разрешается  применять ручную кислородную или  воздушно-дуговую и кислородно-дуговую резку с последующей механообработкой кромок 5… 10 мм в зависимости от толщины металла.

     - Кромки деталей после кислородной или дуговой (воздушной и кислородной) резки должны быть очищены от грата, шлака, брызг и наплывов металла и не иметь неровностей и шероховатостей, превышающих 1мм.

Поверхность реза, не подлежащая сварке, должна иметь шероховатость  не более Rz 320 ГОСТ2789-73.

Механической обработке  после резки на ножницах подлежат все кромки фасонных и стыковых накладок. После машинной кислородной резки механической обработке подвергаются приторцевые кромки угловых фасок.

Остальные кромки фасок, а  также все кромки стыковых накладок при высоте неровностей реза не более 0,3 мм, последующей обработке не подлежат.

 

     - Кромки деталей после резки на ножницах не должны иметь заусениц и завалов, превышающих 1мм, а также трещин. Резка деталей с входящим углом должна выполняться с обязательным сверлением в вершине угла отверстия диаметром не менее 25мм, если иное не указано на чертеже.

Свободные кромки элементов  металлоконструкций должны быть притуплены радиусом 0,5…2 мм.

 

     - На деталях ответственных узлов по указанию в документации необходимо выполнять клеймение следующего содержания: «Номер плавки и чертежа». Клеймение выполняется ударным способом, шрифтом высотой не менее 8 мм. Место клеймения должно располагаться на наружной стороне детали, не закрываемой при сборке.

      1.   Технические условия на сборку

     - Сборка металлических конструкций должна производиться в условиях, обеспечивающих высокое качество сборки и безопасное производство работ.

Сборка конструкций может производиться  только из тщательно выправленных деталей и сборок, очищенных от заусениц, грязи, масла, ржавчины, льда, влаги и пр.

Отклонения формы элементов  поступающих на сборку, не должны превышать допусков, указанных в Приложении Г, если иное не указано в конструкторской документации.

 

     - Соединение деталей при сборке сварных конструкций, должно производиться посредством прихваток либо при помощи стяжных приспособлений, либо путем зажатия в кондукторах.

     - Прихватки, накладываемые для соединения собираемых деталей, должны размещаться в местах расположения сварных швов.

Размеры прихваток должны быть минимальными и обеспечивать расплавление их при наложении швов проектного сечения.

 

     - Сборочные прихватки конструкций должны выполняться сварочными материалами тех же марок, которые используются при сварке конструкций. Требования к качеству прихваток устанавливаются такие же, как и к сварным швам.

К выполнению прихваток могут быть допущены сварщики (сборщики металлоконструкций), выдержавшие испытания в установленном порядке.

 

     - Проплавляемые поверхности и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20мм, а так же места примыкания выводных планок, перед сборкой должны быть очищены от окалины, ржавчины, масла, влаги, грязи и пр. Очистка производится до чистого металла. При необходимости непосредственно перед сваркой производится дополнительная очистка мест сварки и удаление конденсационной влаги, при этом продукты очистки не должны оставаться в зазорах между собранными деталями.

     - Допускаемые отклонения форм и размеров кромок и зазоров при сборке сварных соединений не должны превышать величин, приведенных в действующих стандартах на швы сварных соединений или в чертежах при наличии нестандартных сварных соединений.

- В двутавровых и коробчатых сварных балках стыки поясов должны быть смещены по отношению к стыкам стенок не менее, чем на 300 мм.

Расстояние между поперечными  сечениями, в которых располагаются  стыки поясов, должно быть не менее 600 мм.

Стыки поясов и стенок должны отстоять от диафрагм или ребер жесткости  не менее, чем на 100 мм .

Стыки стенок допускается  располагать в одной плоскости.

 

     - Стыки полос,  уголков, швеллеров, двутавров и других профилей должны выполнятся прямыми с разделкой кромок, обеспечивающей провар на всю толщину элемента, без накладок с последующей зачисткой шва заподлицо.

 

     - Вертикальные  листы коробчатых и двутавровых  сварных балок при отсутствии листов необходимой ширины допускается стыковать по горизонтали (по ширине листа), при этом расстояние от стыка до пояса должно быть не менее 400 мм.

 

- Допускаемые отклонения  от номинальных размеров при  сборке мостов, тележек, стрел и порталов, а так же их элементов должны быть отражены в конструкторской, технологической документации или в сдаточной (карты измерений).

 

     - Для металлоконструкций  коробчатого типа должна быть  выполнена приемка ОТК «под накрытие» с оформлением соответствующей записи в контрольных журналах.

 

     - Внутренние  полости металлоконструкций коробчатого  типа, элементы накрытия, а так же элементы типа швеллер, устанавливаемые в качестве ребер, листы, собираемые «внахлест» должны быть загрунтованы до накрытия по технологии изготовителя.

 

     - Законченные  производством сборки металлоконструкции  должны быть приняты техническим  контролем до передачи на выполнение  сварки с соответствующим оформлением в контрольном журнале.

 

      1. Технические условия на сварку

 

     - Сварка металлоконструкций должна выполняться в соответствии с требованиями ПБ 10-382-00 дарственных стандартов, настоящих ТУ, рабочих чертежей и другой нормативной документации.

 

     - Специалистысварочного производства (технологи, руководители производства, сварщики), технологии сварки, сварочное оборудование и сварочные материалы должны быть аттестованы в соответствии с действующими нормативными документами.

 

     - Сварочные работы должны выполняться по технологическим документам, разработанным предприятием-изготовителем, в соответствии с государственными стандартами и нормативными документами.

     - Технологический процесс должен устанавливать:

  • последовательность сварочных работ,
  • способы сварки,
  • порядок наложения швов,
  • режимы сварки,
  • диаметры и марки электродов или сварочной проволоки, требования к другим сварочным материалам.