Изготовление автомобильного газового балона

|Сталь | |

| | | | | |

|Ст3сп |36-46 |24 |27 |––––– |

| | | | | |

|Ст3пс |38-48 |25 |26 |39 |

5.5.2. Свариваемость это – свойство металла или сочетания металлов

образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее

требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Если рассматривается возможность получения качественного сварного

соединения деталей из одного и того же металла (или сплава), то в этом

случае анализируется технологическая свариваемость данного материала.

Технологическая свариваемость – технико-экономический показатель. Она

характеризует возможность получения сварного соединения требуемого

качества, удовлетворяющего требованиям надёжности конструкции при

эксплуатации, с применением существующего оборудования при наименьших

затратах труда и времени. Основные критерии технологической свариваемости

следующие:

- окисляемость металла при сварке, зависящая от его химической

активности;

- сопротивляемость образованию горячих трещин и трещин при повторных

нагревах;

- сопротивляемость образованию холодных трещин и замедленному

разрушению;

- чувствительность металла к тепловому воздействию сварки,

характеризуемая его склонностью к росту зерна, структурными и фазовыми

изменениями в шве и зоне термического влияния, изменением прочностных и

пластических свойств;

- чувствительность к образованию пор;

- соответствие свойств сварного соединения эксплуатационным требованиям –

прочности, пластичности, выносливости, ползучести, вязкости, жаростойкости

и жаропрочности, коррозионной стойкости и др.

5.5.3. Сопротивляемость образованию горячих трещин

Низкое содержание углерода в металле швов обеспечивает необходимую

стойкость против образования горячих трещин.

Убедится в этом помогает расчёт эквивалентного содержания углерода:

[pic] (5.1)

[pic]

т. е. сталь не склонна к образованию горячих трещин.

5.5.4. Сопротивляемость образованию холодных трещин

Сопротивляемость образованию холодных трещин оценивается также с

помощью эквивалентного содержания углерода:

[pic] (5.2)

[pic]

т. е. сталь не склонна к образованию холодных трещин.

5.5.5. Чувствительность металла к тепловому воздействию сварки

Подходы к оценке влияния термического цикла на кинетику структурных

превращений могут быть различными. У большинства конструкционных

низкоуглеродистых сталей структурные превращения, определяющие свойства

соединений, происходит в течение времени пребывания металла в интервале

температур 800…500(С. Поэтому основной характеристикой цикла, формирующей

структуру, является время пребывания металла [pic] в этом интервале

температур.

[pic] ,с (5.3)

, где [pic]- эффективная мощность дуги, с

[pic][pic] [pic] , где

(5.4)

[pic]- сила сварочного тока, 300А

[pic]- напряжение дуги, 32В

[pic]-К.П.Д. дуги, 0,7

[pic] ????????

[pic]- скорость сварки, [pic]

[pic]- теплофизические величины, 0,047

[pic]- толщина свариваемого материала, 4мм

[pic]-температура окружающей среды, 20(С

[pic]

За такое малое время зерно аустенита не успевает вырасти и металл шва

имеет благоприятную ферритно-перлитную структуру.

5.6. Технические условия на изготовление и приёмку

5.6.1. Требования к материалам

Металл, предназначенный для изготовления баллонов, не должен иметь

трещин, закатов, расслоений, пузырей, неметаллических включений и других

дефектов, влияющих на его прочность и плотность. Качество листовой стали

должно удовлетворять требованиям ГОСТ 14637, сортовой стали ГОСТ 535.

Не допускается зачистка поверхности дефектов на глубину, выводящую

толщину проката за предельные отклонения.

На листах, принятых к изготовлению обечаек и днищ, должна быть

сохранена маркировка металла, содержащая марку стали и номер партии.

5.6.2. Качественный анализ технологичности конструкции баллона АГ-50-

300

Технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции

изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат

при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества,

объёма выпуска и условий выполнения работ.

При проектировании сварных конструкций пользуются следующими

качественными показателями технологичности:

1. Простота конструкции

Данная конструкция проста и, следовательно, технологична, так как

состоит менее чем из семи сборочных единиц.

2. Необходимость использования спецоборудования при заготовительных

операциях:

Необходимость использования уникального специального оборудования для

выполнения заготовительных операций для изготовления данного резервуара

отсутствует.

3. Используемые материалы

Стали, применяемые для изготовления баллона, обладают хорошей

свариваемостью, что показывалось ранее. В процессе сварки нет необходимости

проведения дополнительных мероприятий по повышению технологической

прочности сварных соединений, т. е. отсутствует предварительный и

сопутствующий подогрев и послесварочная термообработка для получения

необходимой структуры металла шва и зоны термического влияния.

4. Сварные швы

Сварные швы изделия протяжённые, простой конфигурации (прямолинейные и

кольцевые), доступные для наблюдения, сварки и контроля качества.

5.7. Расчет режимов сварки

На основе анализа и, исходя из технических требований, можно сделать

вывод, что изготовление автомобильного баллона можно механизировать и

автоматизировать и при этом использовать механизированную сварку под

флюсом. Механизированная сварка под флюсом является одним из основных

способов сварки плавлением при массовом производстве однотипных сварных

конструкций.

Как известно, производительность сварки (количество расплавленного

металла в единицу времени) прямо пропорциональна величине сварочного тока.

При сварке под флюсом вылет электрода значительно меньше чем при

ручной дуговой сварке, Поэтому можно, не опасаясь перегрева электрода и

отделения защитного покрытия в несколько раз увеличить силу сварочного

тока. Производительность сварки под флюсом 5-20% выше, чем при ручной

дуговой сварке. Плавление электродного и основного металла происходит под

флюсом, надежно изолирующих расплавленный металл от воздействия окружающей

среды. Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва, без пор

и шлаковых включений, с высокими механическими свойствами. Введение во флюс

элементов-стабилизаторов и высокая плотность тока в электродах позволяют

получить устойчивое горение дуги и на переменном токе. Практически

отсутствуют потери на угар и разбрызгивание электродного металла. Процесс

сварки почти полностью механизирован. Простота процесса позволяет

использовать для обслуживания сварочных аппаратов сварщиков-опараторов без

дополнительной их подготовки.

При этом способе сварки электрическая дуга горит под сыпучим зернистым

материалом, называемым флюсом. Под действием тепла сварочной дуги

расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса.

В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и

газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного

флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и

расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей

среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне.

По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с

расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После

прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко

отделяется от металла шва. Неизрасходованная часть флюса специальным

пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в

дальнейшем при сварке.

1. Исходной величиной для расчёта и выбора параметров режима сварки

является стыкуемая толщина металла. Расчёт будет проводиться для

толщины S=3мм.

2. Расчёт и выбор диаметра сварочной проволоки.

В зависимости от толщины соединяемых элементов «S» диаметр сварочной

проволоки рассчитывается по формуле, мм;

[pic] (5.5)

Рассчитанный диаметр округляется до ближайшего из стандартного ряда

диаметров сварочных проволок [pic].

3. Расчёт величины и выбор рода сварочного тока

Для сварки может быть использован переменный или постоянный ток

обратной полярности. Но благодаря использованию постоянного тока обратной

полярности можно получить более качественный шов. Кроме того, базовая

технология также предполагает использование постоянного тока, поэтому и

расчёт будем вести для этого рода тока.

В случае односторонней сварки на расчёт величины тока производится по

формуле:

[pic] (5.6)

4. Уточнение диаметра сварочной проволоки

Для выдержки требуемой плотности тока в процессе сварки рекомендуется

уточнить рассчитанное значение диаметра проволоки:

[pic] (5.7)

где [pic]рекомендуемая плотность тока, равная –60А/мм2

[pic]

5. Расчёт напряжения дуги.

[pic] (5.8)

5. Расчёт скорости подачи сварочной проволоки.

Скорость подачи проволоки при сварке на обратной полярности можно

рассчитать по формуле:

[pic] (5.9)

где А, В, С – эмпирические коэффициенты, зависящие от химсостава

проволоки и её вылета,[pic]

Таблица 5.3

Эмпирические коэффициенты

|A |B |C |

|1,31 |1,36?10-3 |3.89?10-4 |

[pic]

6. Расчёт скорости сварки

При заданных ГОСТом размерах сварного шва скорость сварки

рассчитывается по формуле:

[pic] (5.10)

где [pic]- площадь поперечного сечения сварочной проволоки, мм2:

[pic]- площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2.

[pic] (5.11)

где S - толщина свариваемого металла,

b - зазор между свариваемыми кромками,

е - ширина усиления шва с наружной стороны,

g - высота усиления шва с наружной стороны,

е1 - ширина усиления шва с обратной стороны,

g1 - высота усиления шва с обратной стороны.

b=1,0мм, e=16мм, g=2мм, e1=1,0мм, g1=1,5мм

[pic]2

[pic]

5.8. Выбор сварочного и вспомогательного оборудования и их технические

характеристики

По результатам расчетов выбираем сварочный автомат А1416, аналог

которого используется в базовой технологии.

Таблица 5.5

Технические данные автомата А1416

|Характеристика |Величина |

|Номинальный сварочный ток при ПР=60%, А | 1000 |

|Пределы регулирования сварочного тока, А | 400-1000 |

|Напряжение питающей трехфазной сети, В | 220 или 380 |

|Диаметр электродной проволоки, мм | 1,6-5 |

|Скорость подачи электродной проволоки, м/ч | 50-500 |

|Скорость сварки, м/ч | 12-120 |

|Вертикальная настройка мундштука, мм | (25 |

|Поперечный ход суппорта, мм | (50 |

|Вес электродной проволоки в кассете, кг | 15 |

|емкость бункера для флюса, куб. дм | 6 |

| |Длина | 850 |

|Габаритные размеры, мм. | | |

| |Ширина | 530 |

| |Высота | 490 |

|Вес, кг | 48 |

Автомат предназначен для сварки под флюсом стыковых (с разделкой

кромок и без неё), угловых и нахлёсточных соединений.

Во время сварки автомат передвигается по направляющей планке. Приводы

подающего механизма и механизма перемещения независимые.

Для автоматической сварки под флюсом при изготовлении обечаек и

приварки к ним днищ, для обеспечения рассчитанных режимов, применим базовый

источник питания ВДУ-625.

Источники питания серии ВДУ называют универсальными сварочными

выпрямителям, так как их электрические схемы предусматривают переключения

для работы, как с жёсткими, так и с падающими внешними характеристиками.

Универсальные сварочные выпрямители серии ВДУ обеспечивают плавное

дистанционное регулирование выходных тока и напряжения, стабилизацию режима

при изменениях напряжения сети. Выпрямители работают с принудительным

воздушным охлаждением. Включение выпрямителя в силовую сеть и защита от

кратковременных аварийных коротких замыканий в цепях установки

осуществляется сетевым автоматическим выключателем, защита от перегрузок в

процессе работы – тепловыми реле магнитных пускателей. Сварочные

выпрямители серии ВДУ выполняют в однокорпусном исполнении.

Таблица 5.6

Техническая характеристика сварочного выпрямителя ВДУ-625.

|Характеристика |Величина |

|Номинальный сварочный ток, А |630 |

|ПН, % |60 |

|Номинальное рабочее напряжение, В |52 |

|Напряжение холостого хода, В |79 |

|Пределы регулирования сварочного тока |65-630 |

|Пределы регулирования рабочего напряжения, В |18-52 |

|Первичная мощность, кВт |60 |

|Габаритные размеры, мм |860(620(1000 |

|Масса, кг |270 |

5.9. электродная проволока

Электродная проволока

Правильный выбор марки электродной проволоки для сварки – один

из главных элементов разработки технологии механизированной сварки под

флюсом. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла

шва и, следовательно, его механические свойства.

При механизированной сварке под флюсом используют проволоку,

выпускаемую промышленностью по ГОСТ 2246.

Согласно расчетам мы используем сварочную проволоку диаметром 2мм. И

марки Св.08 и Св.08А, химический состав которой приведен в

Табл.5.7

Химический состав стальной сварочной проволоки (ГОСТ2246),%

|Сталь, |Химические элементы |

|Марка | |

|проволок| |

|и | |

| |SiO2 |MnO |CaF2 |CaO |MgO |Al2O3 |Не более |

|ОСЦ-45 |38,0-4|38,0-44|6,0-9,0|(6,5 |(2,5 |(5,0 |0,15 |0,15 |

| |4,0 |,0 | | | | | | |

5.11. Механизация заготовительных работ

5.11.1. Оборудование, применяемое для заготовительных работ,

можно разделить на следующие группы:

- для очистки проката;

- для правки проката, заготовок и деталей;

- для разметки;

- для резки;

- для гибки;

- для штамповки и пробивки отверстий;

Правка проката, заготовок и деталей производится на листоправильных и

сортоправильных вальцах. Правка достигается путём изгиба и растяжения

выправляемой заготовки в результате многократного пропускания её между

валками. При правке листового материала на листоправильных вальцах

значительное время расходуется на установку заготовок в вальцы и на снятие

их после правки.

Резка заготовок, на ножницах кривошипных с наклонным ножом

(гильотинных ножницах). Резка на ножницах основана на скалывании металла по

линии реза, вызываемого давлением ножа.

5.11.2. Механическое оборудование сварочного производства

Для установки и сварки свариваемых изделий в технологии изготовления

баллона применяются:

- стеллажи, представляют собой металлоконструкцию из листового и

профильного проката. Крупногабаритные закрепляются на бетонном основании.

Для лёгких изделий стеллажи могут быть переносными. На стеллажах обычно

собирают узлы, не требующие большой точности сборки, или же узлы, точность

которых обеспечивается установочными и зажимными приспособлениями.

- приспособления, имеют в своей конструкции приводы для вращения

изделия, чем обеспечивают возможность автоматической сварки.

- стенд, используемый в производстве баллонов, предназначен для

вращения цилиндрических изделий с центром тяжести, расположенным на оси

вращения. Стенд предназначен для вращения изделия при автоматической сварке

кольцевых швов. Стенды оснащены приводом, обеспечивающим вращение со

скоростью, необходимой для автоматической сварки (19-77м/ч), а так же с

маршевой (установочной) скоростью (13м/мин)

Для закрепления деталей используются быстродействующие пневматические

прижимы. Кроме того, приспособление располагается с нижней стороны

свариваемых листов, а верхняя сторона остаётся полностью открытой для

сварочной аппаратуры и оператора. Пневматические прижимы обладают рядом

преимуществ: доступность благодаря наличию на заводе сети сжатого воздуха,

простота конструкции, надёжность в работе, удобство управления.

Для удержания расплавленного металла и формирования обратной стороны

шва при односторонней сварке применяются стационарные медные подкладки. При

автоматической сварке под флюсом важным звеном механизации и автоматизации

процесса является механизация подачи флюса в зону сварки, удержания его на

поверхности шва во время сварки и уборки не расплавившегося флюса. Подача

осуществляется периодической засыпкой флюса в бункеры, откуда он поступает

в зону сварки.

6. Конструкторская часть

6.1 Стенд сварки обечайки (Лист 5)

Стенд предназначен для сварки продольного шва обечайки автомобильного

газового баллона.

Он представляет собой пространственную сварную металлоконструкцию с

направляющими путями для самоходного сварочного автомата с механизмом

закрепления обечайки.

Стенд состоит:

- основание (поз.1);

- направляющая (поз.2);

- приспособление для сборки и сварки обечайки (поз.3);

- автомат сварочный А1416 (поз.4).

Основание предназначено для размещения сварочного автомата, устройства

механизмов закрепления обечайки, а также для монтажа водопровода,

электрооборудования и пневмооборудования. Она представляет собой

пространственную сварную конструкцию.

Для установки и направления движения сварочного автомата, на станине

закреплена верхняя направляющая. На станине имеется также кронштейн для

крепления пневмооборудования, присоединительные патрубки для подключения

водопровода. Основание устанавливается на фундаменте и заливается бетоном.

Сито предназначено для просеивания флюса после сварки от спекшихся его

кусков и механических примесей. Оно представляет собой сварную раму с

натянутой металлической сеткой и устанавливается на раму.

Автомат сварочный А1416 служит для сварки прямолинейного шва под

слоем флюса. Устройство его и принцип работы приведены в техническом

паспорте.

6.2. Приспособление сборки и сварки обечайки (Лист 6)

Приспособление предназначено для сборки обечайки и состоит из:

- рамы (поз.1);

- щека (поз.2);

- прижим (поз.3);

- основание (поз.4);

- медная подкладка (поз.5);

- двух пневмоцилиндров (поз.15);

Рама представляет собой пространственную сварную металлоконструкцию с

механизмом закрепления обечайки, а также для монтажа водопровода,

электрооборудования и пневмооборудования. Сито предназначено для

просеивания флюса после сварки от спекшихся его кусков и механических

примесей. Оно представляет собой сварную раму с натянутой металлической

сеткой и устанавливается на основание.

Предварительно свальцованная обечайка укладывается на медную подкладку

консоли. Консоль устанавливается параллельно направляющим путям сварочного

автомата. Пневмоцилиндры сводят прижимы, которые обжимают обечайку.

С помощью быстросъемных эксцентриковых прижимов фиксируем

технологические планки на консоли, предназначенные для ввода и вывода

сварочной дуги. Включаем сварочный автомат, который производит дуговую

сварку продольного шва под слоем флюса.

По окончании сварки обечайка освобождается от пневмоприжимов и

механических прижимов и передаётся на операцию отрезки технологических

планок.

Устройство и работа составных частей

Пневмооборудование предназначено для подачи воздуха, очистки его от

влаги, подготовки его и для управления работой пневмоцилиндра, рычажного

Страницы: 1, 2, 3