Раздел 2. Общая характеристика и оценка свариваемости основного

материала конструкции

Приводится химический состав, состояние поставки, структура и механические свойства, влияние легирующих элементов на свойства стали. Оценивается склонность стали к образованию горячих и холодных трещин и хрупким разрушениям при низких температурах.

Раздел 3. Обоснование выбора способа сварки

Выбор способа сварки зависит от многих факторов: химического состава и группы материала за легированием; толщины деталей; положения сварки; длины и конфигурации соединений; доступности сварки; программы выпуска изделия и типа производства, материальных затрат. Рекомендуется учитывать факторы в такой последовательности.

Первым фактором предлагается учесть химический состав и активность легирующих элементов основного металла

Далее необходимо учесть толщину металла. В дальнейшем учитывают следующие факторы: положение соединения при сварке, доступность к зоне сварки, длина швов, их конфигурация и другие факторы

Чем большее количество факторов учитывают, тем меньшее количество вариантов способов сварки останется. В итоге должен остаться один способ сварки.

Последовательность выбора способа сварки можно построить в виде таблицы (табл. 3.1). Назовем эту таблицу «таблица выбора». Использование таблицы выбора покажем на конкретном примере. Например, имеем изделие – двутавровая балка, материал – сталь ВСтЗсп, соединение – тавровое, толщина стенки – 12 мм, полки – 16 мм, катет шва К – 12мм; положение сварки – нижнее, длина шва – 10 м, тип производства – серийный.

Объясним логику создания таблицы выбора. Сталь 18сп можно сваривать способами: Е, УП, Ф, Ш, Г. Нецелесообразно для данной стали использовать сварку в инертных газах ИП, ИН. Второй фактор - положение сварки. В нижнем положении не сваривают электрошлаковым способом Ш. Далее учитываем катет шва, который можно получить за много проходов при сварке Е или УП и за один проход под флюсом Ф.

После выбора предлагаемого способа сварки необходимо дать технико-экономическое обоснование принятых решений в соответствии с предлагаемыми ниже методическими рекомендациями. Необходимо сравнить, например, экономичность ручной дуговой и полуавтоматической сварки в защитных газах или полуавтоматическую с автоматической. Расчет выполняется для всех сварных швов.

Исходными данными для расчета являются режимы сварки (d_Э, I_СВ, U_Д), коэффициент наплавки α_Н, масса наплавленного металла m_H на одно изделие и используемое технологическое оборудование.

Таблица 3.1 - Выбор способа сварки

Фактор	Способы сварки
	Ручная дуговая	Дуговая в СО2	Дуговая в инертных газах плавящимся электродом	Дуговая под флюсом	Электрошлаковая	Дуговая в инертных газах неплавящимся электродом
	Е	УП	ИП	Ф	Ш	ИН
Материал - сталь ВСТЗсп низкоугле-родистая сталь	+	+	-	+	+	+
Положение сварки - нижнее	+	+	-	+	+	+
Катет шва К = 12мм	+много-прох.шов	+много-прох.шов	-	однопрох.шов	-	-
Длина шва 10м, тип производства - серийное-	-	+автомат. сварка	-	+автомат. сварка	-	-

«+» - рекомендуется к применению, «-» - не рекомендуется

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО

СПОСОБА СВАРКИ

Определение переменных расходов

Переменные расходы включают в себя затраты на зарплату, вспомогательные сварочные материалы и переменную часть текущего ремонта оборудования:

V = Р_ПР.О.Т(1+0,375)+P_СВ.М + P_Э + P_ПЕР.Ч.Р,

где Р_ПР.О.Т - прямые затраты на оплату труда;

0,375 – коэффициент, учитывающий отчисления с зарплаты в фонды социаль­ного страхования;

Р_СВ.М – расходы на сварочные материалы;

Р_Э – расходы на электроэнергию, потребляемую технологическим оборудова­нием;

Р_ПЕР.Ч.Р – переменная часть расходов на ремонт оборудования.

4.1.1 Определение затрат на оплату труда

Затраты на оплату труда определяются по формуле

Р_ПР.О.Т = Т_ШТ Ч_Т.СТ,

где Т_шт – штучное время сварочных работ на одно изделие, ч;

Ч_Т.СТ – средняя часовая тарифная ставка основных рабочих, грн.

Т_ШТ = t₀ K

где t₀ – основное время при сварке плавящимся электродом, ч;

К – коэффициент, учитывающий время обслуживания рабочего места, время на отдых и личные надобности (при ручной дуговой сварке К = 1,2; при полуавтома­тической К = 1,13; при автоматической К = 1,09)

где m_H - масса наплавленного изделия, кг;

α_Н – коэффициент наплавки, г/А^.ч;

I_CB – сварочный ток, А.

Определение затрат на сварочные материалы

Расходы на сварочные материалы зависят от выбранного способа сварки и складываются из затрат на электродные материалы Р_э, флюс Р_ф и защитные газы Р_З.Г

Р_Э.М = Ц_Э.М G_Э.М,

Р_Ф = Ц_Ф G_Ф,

Р_З.Г = Ц_З.Г G_З.Г,

где Ц_Э.М, Ц_Ф, Ц_З.Г – цена электродных материалов, флюса и защитного газа со­ответственно, грн/кг;

Q_Э.М, Q_Ф, Q_З.Г – потребность в электродном материале, флюсе и защитном газе, соответственно, кг.

Потребность в электродном материале определяется по формуле

G_Э.М = m_n k_P,

где k_Р – коэффициент расхода, учитывающий потери электродного металла на угар, разбрызгивание и т.п. (при ручной дуговой сварке k_Р =1,7, при полуавтомати­ческой k_Р = 1,15, при автоматической k_Р = 1,03).

Потребность во флюсе определяется по формуле

G_Ф = G_Э k_Ф,

где k_ф - коэффициент выражающий отношение массы израсходованного флю­са к массе сварочной проволоки, принимаем к_ф = 1,2.

Потребность в защитном газе определяется по формуле

G_З.Г = g_З.Г t₀,

g_З.Г – оптимальный расход защитного газа по ротаметру, л/мин.

Определение затрат на электроэнергию

Затраты на электроэнергию определяются по формуле

Р_ЭЭ = Ц_ЭЭ G_ЭЭ,

где Ц_ЭЭ – стоимость 1 кВт электроэнергии, грн;

G_ЭЭ – расход электроэнергии на одно изделие, кВт:

,

где η – коэффициент полезного действия установки;

k_И – коэффициент, учитывающий время горения дуги (работы сварочного оборудования) в общем времени сварки (при ручной дуговой сварке k_И = 0,65, при полуавтоматической k_И = 0,60, при автоматической k_И =0,55).

Относительно-переменная часть в текущем ремонте

Относительно-переменная часть в текущем ремонте определяется по формуле

где Fд.о. - действительный годовой фонд времени работы оборудования, 3935 ч;

Т_шх - штучное время на одно изделие;

р - коэффициент загрузки оборудования, для ориентировочных расчетов мож­но принять в пределах 0,8-0,9;

А - амортизационные отчисления, грн:

А = 1,1 С_ОБ Н_А,

где С_об - стоимость основного оборудования, грн;

Н_А - норма амортизационных отчислений, для основного оборудования норма амортизации составляет 24%;

1,1- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы. Результаты расчетов для каждого способа сварки сводятся в табл. 3.2.

Определение постоянных расходов

Постоянные расходы включают в себя затраты амортизацию и постоянную часть текущего ремонта оборудования

W = A + P_{ПОСТ.Ч.Р}

Относительно-постоянная часть в текущем ремонте определяется по формуле

P_{ПОСТ.Ч.Р} = 0,8 α А

где α - коэффициент отношения расходов на содержание и ремонт к аморти­зации, а=0,7...0,8.

Результаты расчетов для каждого способа сварки сводятся в табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Калькуляция переменных и постоянных расходов

№ п/п	Статьи расходов	Един, изм.	I способ			II способ
			Кол- во	Цена, грн	Сумма, грн	Кол- во	Цена, грн	Сумма, грн
1	Зарплата
2	Отчисления в соцстрах
3	Затраты на элек­тродные материа­лы
4	Затраты на флюс
5	Затраты на защит­ный газ
6	Расходы на элек­троэнергию
7	Переменная часть текущего ремонта
	Итого перемен­ные расходы
8	Амортизация обо­рудования
9	Постоянная часть текущего ремонта
	Итого постоян­ные расходы

Расчет программы выпуска

Критическая программа выпуска определяется по формуле:

Программа внедрения, при которой целесообразно применять более механи­зированный способ сварки, определяется по формуле

где Е_н - коэффициент, Е_н =0,15.

Для определения экономического эффекта от применения предлагаемого про­цесса находим полную загрузку единицы оборудования.

,

где К_в - коэффициент выполнения нормы, принимаем К_в =1,1.

Расчет технологической себестоимости

Технологическая себестоимость заданной программы выпуска определяется по следующей формуле

где V – переменные расходы, грн;

W – постоянные расходы, грн;

N – программа выпуска продукции, шт.

Снижение себестоимости от применения процессов с большей степенью меха­низации или автоматизации рассчитывается по формуле

ΔC = C₁ – C₂.

Расчет производится для каждой определенной программы выпуска и сводится в табл.3.3.

Таблица 3.3 - Себестоимость годовой программы выпуска

Годовая про­ грамма, шт	Загрузка наиболее про­ изводит. обо­ рудования, %	Себестоимость годовой про­ граммы, млн. грн.		ΔС, млн. грн.
		I способ	II способ
0	0			—
NKP
NВН
Nmax

Определение экономической эффективности

Экономическая эффективность определяется по формуле

Э = (С₁ + Е_Н К₁) – (С₂ + Е_Н К₂).

Сравниваем эффективность капиталовложений. При программе выше крити­ческой рациональным может быть вариант с большими относительно-постоянными расходами.

При этом должно выполняться условие Е_Р>Е_Н, что будет говорить об эффек­тивности предлагаемого технологического процесса.