1.9 Расчет норм расхода вспомогательных материалов.

Техническая норма расхода материалов есть минимальное количество материалов необходимое для изготовления изделия в соответствии с проектом. Нормы расхода материалов должны быть прогрессивными, соответствовать современному уровню сварочной техники и технологии. Прогрессивность норм расхода материалов закладывается в стадии проектирования сварочной конструкции.

Вспомогательные сварочные материалы обеспечивают протекание процессов сварки, пачки, наплавки, резки определяя качество получаемых соединений и заготовок. К вспомогательным сварочным материалам относятся электроды, присадочные материалы, защитные газы, флюсы. Расчёт норм производится по справочникам, директивным материалам, инструкциям на основании чертежей изделия и технологического процесса и его изготовления.

Для различных методов электродуговой сварки норма Н_э (кг) электродов и электродной проволоки определяется произведением удельной норм расхода q_э (кг/м) на длину шва (м).

[6], стр.27 (23)

Удельную норму расходов материалов определяем по формуле:

[6], стр.27 (24)

где, kр – коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки;

mn – масса наплавленного металла кг/м.

mn =pFн∙10^-3 кг/м [6], стр.27 (25)

где, p – плотность наплавленного металла шва г/см³

Fн– площадь поперечного сечения мм²

Приняты числовые значения символов для таврового, углового, нахлесточного шва;

kp = 1,15

p = 7,8 г/см³

L = 4м

Решение:

Н_э=1,15∙7,8∙7,8∙10^-3∙4=0,28кг

Расход защитного газа Н₂ при сварке в CO₂ определяется по формуле:

Н_г =Q_г∙L∙Qдоп, л [6], стр.28 (26)

Q_г =q_г∙ to [6], стр.28 (27)

Qдоп =tпз∙q_г [6], стр.28 (28)

to= Fн∙p∙60/ I_св∙α_н [6], стр.28 (29)

где, Q_г – удельная норма расхода газа на 1м шва, л.

Q_доп – дополнительный расход на подготовительно-заключительные операции, л.

q_г – оптимальный расход газа по ротаметру, л/мин

t_o – время сварки одного металла шва, мин

t_пз – подготовительно-заключительное время, мин.

α_и – коэффициент наплавки, г/А·ч

Производим расчёт вспомогательных материалов для таврового нахлесточного шва.

Принятые числовые значения символов:

α_н=8 12 г/А·ч

F_н=7,8 мм²

I_св=90А

p=7,8 г/см³

t_пз=0,05 мин

q_г=7,25 л/мин

q_г=0,09 л/мин

Решение:

Определяем основное время сварки:

to= 7,8∙7,8∙60/90∙8=10,14мин

Определяем удельную норму расхода газа:

Q_г= 7,25∙10,14=73,51л

Определяем дополнительный расход газа:

Qдоп= 0,05∙0,09=0,0045л

Определяем расход защитного газа H₂ при сварке в CO₂:

Н2=73,51∙4+0,0045=294,04л=0,58кг

1.10 Выбор и обоснование метода контроля сварочных конструкций.

Задачей контроля является установление таких показателей, определяющих качество, как прочность, всестороннее соответствие материала нормативам, заданным размерам, обработке, а также самое главное – отсутствие дефектов.На первом этапе производится контроль документации, относящиеся к проектированию; на втором – к технологическому процессу изготовления; на третьем – к готовой продукции. Качество сварных конструкций согласно нормативам в большой степени зависит от реальности процесса сварочных работ и дисциплины их выполнения швов по ГОСТ 25055–78, а также согласно маркировке, установленной СЭВ.

Рассмотрим некоторые методы контроля сварных соединений.

Методы контроля сварных соединений разделяют на две группы: разрушающего и неразрушающего контроля. Задачей неразрушающего контроля является не только установление или отсутствие дефекта, но и выявление степени дефектности (размеры и характер дефекта). Получается информация, во первых, позволяет оценить возможности ремонта; во вторых, выяснить причины образования дефекта и наметить мероприятия по предотвращению его появления. К этой группе методов контроля относятся:

1. Визуально–оптический метод.

2. Радиационная дефектоскопия.

3. Ультразвуковая дефектоскопия.

4. Магнитная и электромагнитная дефектоскопия.

5. Капилярная дефектоскопия.

6. Дефектоскопия течеисканием.

Радиационная дефектоскопия сварных соединений основана на применении ионизирующих излучений. При прохождении излучения через контролируемый объект его интенсивность уменьшается, т. е. количество энергии, проходящей за единицу времени через единицу площади (Вт/м2), меняется в зависимости от плотности и толщины материала. По результатам измерения интенсивности излучения, прошедшего через объект, определяют наличие в нем несплошностей.

Ультразвуковая дефектоскопия — поиск дефектов в материале изделия ультразвуковым методом, то есть путём излучения и принятия ультразвуковых колебаний, и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и пр. с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа.

В отличие от неразрушающего контроля, объектами которого, как правило, являются изделия, разрушающие испытания, разрушающие контроль обычно проводят на образцах – свидетелях, получая числовые данные, прямо характеризующие прочности, качество или надежность соединения.

К группе разрушающего контроля относятся:

1. Механические испытания

2. Металлография и химический анализ

3. Коррозионные испытания.

Для контроля сварных соединений изделия «каркас пола салона» предлагаем два метода: визуально-оптический метод и радиационную дефектоскопию. Визуально-оптический метод контроля подразумевает только внешний осмотр сварных соединений, а радиография – это метод получения на детекторах статического видимого изображения структуры просвечиваемого изделия. Поэтому для контроля сварных соединений этого изделия лучше применять радиографический метод контроля.

2. Конструкторский раздел.

2.1 Расчет и конструирование узла сборочно-сварочного приспособления.

Сварные строительные металлоконструкции изготавливаются на специализированных заводах, строительных и монтажных площадках производственных площадках, производственных базах монтажных организаций. При серийном и массовом производстве конструкций на специализированных заводах широко применяются комплексно – механизированные и автоматизированные линии, сборочно-сварочные установки и другое типовое и специализированное оборудование.

Монтаж сборочных железобетонных и металлических конструкций предполагает их укрупнение, подъём, временное закрепление, сварку испытанием. Всё это и также требует применение различных сборочно-сварочных приспособлений специализированного сварочного оборудования, домкратов, постаментов, опор, подвесок и т.д.

Сборочно-сварочными приспособлениями называются дополнительные технологические устройства к оборудованию, используемые для выполнения операции сборки под сварку, сварки, термической резки, пайки, наплавки, устранение или уменьшение деформации напряжений, а также контроля.

Приспособление классифицируют по нескольким признакам:

­1. По выполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве – приспособления для разметки, термической резке, сборки под сварку; сварки и для контроля;

2. По виду обработки и метода сварки-приспособления для электродуговой сварки, электрошлаковой сварки, контактной сварки, наплавки, пойки и д.р;

3. По степени специализации и автоматизации – приспособления ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические;

4. По виду установки – приспособления стационарные, передвижные, переносные;

5. По необходимости и возможности поворота – поворотные и неповоротные;

6. По источникам энергии привода вращения, перемещения, зажатия детали – приспособления пневматические, гидравлические, электромеханические и д.р.

Применение сборочно-сварочных приспособлений позволяет уменьшить трудоёмкость работы, повысить производительность труда, сохранить длительность производительного цикла, улучшить условия труда, повысить качество продукции, расширить технологические возможности сварочного оборудовании, способствует повышению комплексной механизации и автоматизации производства.

К конструкциям сборочно-сварочных приспособлении предъявляются целый ряд требовании:

1. Удобство эксплуатации.

2. Обеспечение заданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;

3. Обеспечение заданного качества сварного изделия;

4.Обеспечение сборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов при сборке и прихватке, свободного съема собранного изделия;

5.Технологичность детали и узлов приспособления, а также применения приспособления в целом;

6. Использование механизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания и выброски собранного изделия.

Приспособление должно быть ремонтоспособным, безопасным в эксплуатации, иметь достаточно высокий срок службы, для этого следует предусмотреть возможность замены быстро изнашиваемых деталей и восстановления требуемой точности приспособления.

Базирование называют определение положения деталей в изделии относительно друг друга или изделия относительно приспособления, рабочего инструмента, технологичности сварочного оборудования.

Установочной базой следует считать каждую поверхность детали, которой она соприкасается с установочными поверхностями приспособления. При установке детали не допустимо использовать более 6 опорных точек. Лишние опорные точки препятствуют правильной установки детали, при закреплении ее, положение нарушается. Выполняем базирование детали исходя из выше указанных требований к приспособлениям.

Рисунок8 – Базирование изделия «Дышло8560»

В сборочно-сварочном приспособлении чаще всего применяется прижимы с механическим, пневматическим, гидравлическим, магнитным или электромеханическим приводом.

По степени механизации зажимы делят на:

1.Ручные - работающие от мускульной силы рабочего.

2. Механизированные– работающие от силового привода, управляемого вручную;

3. Автоматизированные – осуществляющие зажим и закрепление деталей и узлов без участия рабочего.

Использование специальной сборочно-сварочной оснастки позволяет повысить производительность труда, обеспечить точность сборки-сварки и улучшить качество изготавливаемого узла. В данном проекте для изготовления изделия «Дышло 8560» применяется специализированная оснастка, целью, которой является обеспечение правильного расположения деталей собираемого узла. Приспособление представляет жесткий каркас в виде поперечин коробчатого сечения, на которых расположены упоры, фиксаторы и прижимы. При сборке детали устанавливают в приспособлении вручную и поочередно, зафиксировав их ручными прижимами, которые обеспечивают необходимую точность данной конструкции.

В нашем конкретном случае применение пневмоприжимов не целесообразно, ввиду небольшой производственной программы.

Данное приспособление очень компактно, удобно в эксплуатации, удобно, и легко переналаживаемое.

Исходя из вышеперечисленных требований, произведем базирование изделия «Дыло 8560» с учетом опорных и фиксирующих элементов приспособления.

2.2 Расчет элементов узла приспособления

Зажимные механизмы предназначаются для закрепления установленных ряду требований.

1. Зажимное усилие должно прилагаться в выбранной точке и иметь направление, указанное в схеме закрепления. Как правило, зажимы располагаются над опорами или в близи них. Они не должны создавать опрокидывающего момента.

2. Зажимные механизмы должны развивать заданное расчетное усилие для надежного закрепления детали.

3. Расчет элементов зажимов должен производиться по заранее выбранному или рассчитанному усилию, развиваемому зажимом, а не на оборот.

4. Зажимы не должны нарушать заданное положение детали, портить их поверхности и вызывать деформирование.

5. Прижимы должны быть быстродействующими.

6. Зажимные механизмы должны быть удобными и безопасными в работе.

Для сборки сварки изделия «Дышло 8560» применяются ручные рычажные и винтовые прижимы. Для увеличения усилий в 3-7 раз применяются простые шарнирно-рычажные прижимы.

Ручной прижим действует за счет перехода рычагов через мертвую точку.

Прижим состоит из стойки, на которой шарнирно закреплены рукоятка на оси и рычаг на оси. Рукоятка и рычаг связаны между собой планками, сидящими на осях. На конце рычага закреплен нажимной винт, длина которого регулируется гайкой.

При движении рукоятка влево планки нажимают на рычаг и винт закрепляет детали. При обратном движении рукоятки рычаг, поворачиваясь вокруг оси, отводит винт и освобождает детали.

В закрепленном состоянии продольная ось рукоятки должна перейти в вертикальное положение. Надежное закрепление детали обеспечивается расположением рукоятки под небольшим углом к планке. дальнейший ход рукоятки ограничивается стопором.

Рисунок 9 – Ручной прижим и кинематическая схема

Рассчитаем усилие ручного откидного прижима по формуле:

P∙ ℓ₂=O∙ℓ₁

где, P– усилие на рукоятке, Н;

Q – усилие прижима, Н.

Приняты числовые значения символов:

ℓ₂=150мм

ℓ₂=200мм

P=1 3 Н

Решение:

С помощью рычага изменяют величину и направление передаваемой силы, осуществляют одновременное и равномерное закрепление заготовки.

Рисунок 10– Схема действия сил

Из силового многоугольника приближенно:

при l₁<l₂ S ≈ 0,96N+0,4Q;

Плечо ℓ₁= 150 мм

Плечо ℓ₂= 200 мм

Сила зажима Q = 1,3 кН

Подставляя значение S в уравнение равновесия, получим из вышеуказанного условия:

Радиус круга трения . Значение можно брать 0,18-0,20.

Радиус круга = 25 мм

.

Из полученных зависимостей видно, что для уменьшения потерь на трение нужно уменьшить радиус оси и плеча.

Рисунок 11- Винтовой прижим

Рассчитываем усилие винтового прижима по формуле:

Q= W/tg∙(α+α₁)/ℓ/r_ср; [5], стр.41 (32)

где, r_ср­– средний радиус резьбы, мм;

ℓ– длина рукоятки, мм;

α– угол подъема резьбы;

α­₁­– угол трения в резьбовой паре;

Приняты числовые значения символов:

W=1 3 Н

α= 9 10°

α­₁­= 6 8°

ℓ= 120мм

r_ср=18мм

Решение:

Q= 3/tg(10+8)/120/18=3кН;