УДК 621.791.79

Составители Г.М. Сюкасев, И.Г. Самсонов, И.С. Гордиевский Научный редактор доц., канд.техн.наук. А.А. Фофанов

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ: Методические указания к выполнению курсового проекта/ Сюкасев Г.М., Самсонов И.Г., Гордиевский И. С. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997. 32 с.

В методических указаниях сформулированы цели и задачи курсового проектирования, указаны требования к содержанию, объему и оформлению курсового проекта. Приведен порядок работы над проектом, даны рекомендации по его выполнению. Приведен краткий перечень государственных стандартов и литературы, используемых при курсовом проектировании.

Библиогр.: 34 назв. Прил. 1.

Подготовлено кафедрой "Технология сварочного производства"

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Составители Сюкасев Генадий Макарович Самсонов Игорь Георгиевич Гордиевский Ипатий Семенович

Редактор Н.П. Кубыщенко

_____________________________________________________________

Подписано в печать 08.07.97		Формат 60х84 1/16
Бумага типографная	Плоская печать		Усл. п. л.
Уч.-изд.л. 1,83	Тираж 50	Заказ 151	Цена "С"

_____________________________________________________________

Издательство УГТУ 620002, Екатеринбург, Мира, 19

Ротапринт УГТУ, 620002, Екатеринбург, 8-ой учебный корпус

© Уральский государственный технический университет, 1997

1

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовое проектирование предполагает расширение и закрепление знаний студента, навыки самостоятельного решения вопросов в области технологии, механизации и автоматизации сварочного производства.

При выполнении проекта студент должен получить практические навыки в компоновке установок для механизированной сварки из унифицированных и серийных узлов и оборудования, в конструировании приспособлений и устройств для механизации и автоматизации отдельных операций при производстве сварного изделия, в разработке технологии сварки и проектировании технологии изготовления сварной конструкции (изделия).

В ходе проектирования студент учится правильно использовать данные специальной технической литературы, изучает действующие ГОСТ. Вместе с тем курсовое проектирование позволяет установить степень усвоения студентами знаний основных дисциплин специальности и умение применять эти знания на практике.

Публичная защита проекта учит студента умению доложить основные результаты своей работы, обосновать правильность и рациональность принятых им решений.

Тематика курсового проекта, порядок его выполнения близки к дипломному. Поэтому проектирование по курсу является одним из важнейших этапов подготовки студента к дипломному проектированию.

2. ТЕМАТИКА, СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект предусматривает разработку технологического процесса изготовления сварного изделия (конструкции): тавровой или двутавровой балок, сварной трубы, станины пресса, барабана лебедки, бака стиральной машины и других изделий из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, алюминиевых сплавов, титана и его сплавов и других материалов. Темы проекта отобраны из реальных процессов,

2

известных студентам по лекционным курсам, по литературе или по опыту работы на заводах во время первой и второй практик.

Для студентов, активных участников СНТО, допускается замена задания темой, связанной с его исследовательской работой. Тему и содержание проекта устанавливают по согласованию с руководителем студента в СНТО. Однако в проекте обязательно должны быть проработаны все основные вопросы, указанные в настоящих методических указаниях (см. ниже).

Для студентов вечерней и заочной форм обучения тема проекта по согласованию с руководителем курсового проектирования может быть выбрана из условий его работы, задач, решаемых студентом на заводе, в лаборатории, НИИ.

В ходе курсового проектирования студент должен проработать следующие основные вопросы:

1.Разработать технологию сварки указанного в индивидуальном задании одного из соединений изделия (конструкции).

2.Разработать установку для механизированной сварки этого соединения с конструированием сборочно-сварочного приспособления (или другого узла установки).

3.Спроектировать технологию изготовления сварного изделия (конструкции).

4.Спроектировать линию (участок) для изготовления сварного изделия (конструкции).

Решение этих вопросов должно представлять собой совокупность предложений по улучшению известного технологического процесса изготовления сварного изделия (конструкции): повышение уровня механизации и автоматизации труда при изготовлении изделия с целью уменьшения трудоемкости изготовления, повышения качества работ и улучшения условий труда рабочих.

Курсовой проект состоит из двух частей: графической части, выполненной на 3,5 - 4,0 листах (формат А1), и пояснительной записки на 25 - 30 листах (формат А4).

Графическая часть должна быть представлена чертежами: общего вида установки для механизированной сварки заданного сварного соединения (1 лист), сборочный чертеж сборочно-сварочного приспособления (1 лист), принципиальной электрической схемы (1 лист), планировки (0,5 - 1 лист) или технологическим листом (1 лист).

В пояснительной записке должны быть: введение; обоснование выбора способа и технологии сварки заданного сварного соединения;

3

описание установки для механизированной сварки и её работы; технология изготовления сварного изделия (конструкции); список используемой при работе над проектом литературы и приложения: перечень графических документов, технологические карты. В конце записки (после приложений) подшивают альбом спецификаций на выполненные чертежи.

При работе над проектом должны быть выполнены расчеты: параметров режима сварки, сборочно-сварочного приспособления, необходимого количества оборудования для компоновки линии (участка) изготовления сварного изделия (конструкции). Выполненные расчеты должны быть приведены в соответствующих разделах пояснительной записки (см.4.11).

Для выполнения курсового проекта студенту выдают индивидуальное задание. В задании указывают номер варианта, тему проекта и сроки его выполнения, объем пояснительной записки и графической части с указанием конкретных названий выполняемых чертежей (например: "1. Общий вид установки для сварки продольного шва обечай- ки-1 л. 2. Сборочный чертеж стенда для сборки и сварки продольного шва обечайки -1л. 3. Принципиальная электрическая схема установки для сварки продольного шва обечайки -1л. 4. Планировка линии изготовления цистерн - 0,5 л."). В индивидуальном задании указывают коэффициент унификации спроектированной установки и могут приводить дополнительные сведения (о материале изделия, об условиях его работы и т.п.). Задание должно быть подписано руководителем курсового проектирования и утверждено заведующим кафедрой "Технология сварочного производства".

Сроки выполнения курсового проекта устанавливают в соответствии с учебным планом и графиком контрольных мероприятий. Однако, учитывая, что студенты очной формы обучения выполняют курсовой проект в IX семестре, т.е. после второй конструкторско-технологической практики, задание на проект следует получить перед выходом на практику. Во время практики студент может выполнить основную подготовительную работу (изучить реальное оборудование и технологический процесс изготовления сварного изделия; выяснить недостатки существующих приспособлений, технологии сварки; собрать материал по техническим данным аппаратов, по нормированию операций и т.п.). Не исключена возможность замены темы проекта по результатам работы студента на заводе во время практики (по согласованию с руководителем курсового проектирования).

4

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

Курсовой проект рекомендуем выполнять в следующей последовательности.

3.1.Изучить по специальной технической литературе конструкцию, назначение и условия работы свариваемого изделия; требования, предъявляемые к изделию и к его сварным соединениям, обусловленные условиями его работы.

3.2.По литературным данным изучить характеристики материала, оценить его свариваемость, изучить особенности технологии сварки этого материала, трудности сварки и способы сварки, которые применяют в промышленности.

3.3.На основании изученных литературных данных (опыта производственной работы) выбрать способ механизированной сварки (исключая способы сварки давлением).

3.4.По литературным данным (из опыта производственной работы) разработать технологию сварки соединения: предусмотреть подготовку кромок для сварки (резку, зачистку); схему сборки; подобрать сварочные материалы из условий получения металла шва, равнопрочного основному; рассчитать основные параметры режима сварки из условий получения заданных геометрических размеров шва и свойств сварного соединения. При необходимости предусмотреть последующую термообработку (режимы) и выбрать метод контроля качества сварного соединения.

3.5.На основании полученных результатов и материалов (п.3.4) подобрать типовую схему компоновки установки для механизированной сварки или разработать новую.

3.6.Подобрать серийные, унифицированные, типовые сборочные единицы, аппараты для компоновки установки.

3.7.Спроектировать сборочно-сварочное приспособление.

3.8.Выполнить чертежи сборочно-сварочного приспособления и установки для сварки.

3.9.Разработать принципиальную электрическую схему установ-

ки.

3.10.По литературе (на практике) изучить существующий технологический процесс изготовления сварного изделия (конструкции) или аналогичный ему; установить недостатки существующей (известной) схемы процесса.

5

3.11.Разработать технологию изготовления сварного изделия (конструкции). Оформить технологический лист.

3.12.Выбрать и определить потребное количество оборудования для изготовления сварного изделия. (Расчет необходимого количества оборудования и рабочих мест выполнять из условий серийного, крупносерийного или массового производства).

3.13.Спроектировать линию (участок) изготовления сварного изделия (конструкции). Выполнить чертеж планировки линии (участка). *

3.14.Оформить пояснительную записку.

4.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРО-

ЕКТА

4.1. Выбор способа сварки следует выполнять на основании изучения характеристик свариваемого изделия, материала и анализа достоинств и недостатков различных способов сварки.

**

4.1.1. Анализ конструкции, назначения и условий работы изделия (конструкции) выполняют по литературным данным [4, 10, 18, 22 и др.] , материалам лекционного курса и опыта работы во время производственных практик.

На основе изучения влияния внешней нагрузки, воздействия рабочей и окружающей среды на работоспособность сварных соединений уясняют и формулируют требования, предъявляемые к изделию и его сварным соединениям.

4.1.2. При изучении характеристик свариваемого металла обращают внимание на его химический состав, механические свойства в состоянии поставки, значения теплофизических коэффициентов, исходную структуру. По термокинетическим диаграммам оценивают вероятные структурные изменения в зоне термического влияния при различных параметрах термического цикла.

По литературным данным определяют оптимальный интервал скоростей охлаждения. При изучении характеристик свариваемого металла следует использовать действующие ГОСТ, данные работ [8, 9, 12, 16, 32, 33], материалы лекционных курсов "Материаловедение", "Теория сварочных процессов. Ч. 1".

6

*По согласованию с руководителем проектирования выполнить или технологический лист (по п.3.11), или чертеж планировки.

**В учебных целях в курсовом проекте использовать только способы сварки плавлением.

4.1.3.По данным работ [1, 3, 25 и др.] и материалам лекционного курса "Теория сварочных процессов. Ч.2" оценивают свариваемость металла, основные трудности сварки и возможные мероприятия по их ликвидации; уясняют наиболее возможные способы сварки данного материала.

4.1.4.На основании полученных данных выбирают способ сварки. При этом учитывают его производительность, расход материалов, энергии, заработную плату и т.д.

При выборе способа сварки обратить внимание на необходимость введения дополнительных операций и переходов. Например, нанесение на поверхность изделия защитных эмульсий или удаление неиспользованного флюса и шлаковой корки; удаление эмульсии после сварки; последующая термическая обработка или предварительный и сопутствующий подогрев металла; создание вакуума; снятие усиления шва заподлицо с основным металлом; установка выводных планок или механическая обработка торцов изделия после сварки и т.д.

При оценке способов сварки следует учитывать и такие факторы, как наличие или отсутствие брызг расплавленного металла и их влияние на товарный вид изделия или его работоспособность, возможность корректировки положения источника тепла относительно оси шва и защита от светового излучения, наличие чешуйчатости на поверхности шва и ее влияние на коррозионную стойкость и т.д.

При выборе способа сварки следует при сопоставлении привлекать к оценке и новые технологические процессы: сварку с металлической крупкой, с увеличенным вылетом электрода, многодуговую сварку, электронно-лучевую, лазерным лучём, сварку сжатой дугой и др. Для этого следует использовать материалы периодической печати (журналы "Автоматическая сварка" и "Сварочное производство").

При выборе способа сварки следует учитывать традиционные направления развития сварочного производства в различных отраслях промышленности, наличие серийно выпускаемого основного сварочного оборудования.

Для анализа возможных способов сварки изделия (конструкции) следует использовать опыт работы во время производственной практики, материалы лекционного курса "Сварка плавлением".

7

По указанию руководителя курсового проектирования студент может обосновать свой выбор экономическим расчетом сопоставляемых вариантов.

4.2. Разработка технологии сварки (заданного сварного соединения)

4.2.1. Форму разделки, величину зазора устанавливают в зависимости от выбранного способа сварки, толщины свариваемого металла и в соответствии с действующими ГОСТ на типы сварных соединений. Подготовку кромок свариваемых деталей (механическую обработку, зачистку кромок металлическими щетками, химическую обработку, электрополирование и т.д.) предусматривают в соответствии с данными работ [ 1,15,17,26,34 ], опытом работы в период производственной практики и по материалам лекционного курса "Сварка плавлением"

При необходимости предусматривают установку выводных планок. Правила установки выводных планок указаны в работе [26].

4.2.2. Сварочные материалы выбирают по рекомендациям работ [1,15,17,20,26,34], используя и материалы лекционного курса "Сварка плавлением". Следует обращать внимание на подготовку их для сварки: очистку сварочной проволоки от загрязнений и ржавчины, прокалку сварочного флюса. Режимы обработки и способы очистки сварочной проволоки приведены в работах [15,17].

Выбор сварочных материалов следует выполнять из условия получения металла шва, равнопрочного основному; имеющего свойства (жаростойкость, жаропрочность, коррозионную стойкость и др.), не уступающие основному металлу.

4.2.3. Расчет основных параметров режима механизированной дуговой сварки из условий получения заданных геометрических размеров шва и свойств сварных соединений следует выполнять по методике, приведенной в работах [1,13]. Методика расчета параметров электрошлаковой сварки изложена в работах [13] по узкому зазору [6].

При проектировании новых способов сварки, для которых не разработаны расчетные методики, для определения основных параметров режима следует использовать литературные данные и рекомендации, опыт производственной работы лаборатории, завода, НИИ, экспериментальные данные, полученные студентом при работе в СНТО.

После определения основных параметров (расчетом, по табличным или экспериментальным данным) назначают (используя материалы лекционного курса "Сварка плавлением" и работ [1, 15, 20, 25, 26])

8

остальные параметры режима: вылет электрода, высоту слоя флюса, грануляцию частиц флюса, расход защитного газа и т.д.

(Определение основных параметров режима сварки позволяет окончательно обосновать применение выбранного способа сварки в курсовом проекте и обусловливает выбор аппаратов и компоновку установки для механизированной сварки).

4.2.4.Техника выполнения процесса сварки оказывает существенное влияние на формирование шва, его размеры, качество поверхности и наличие дефектов. Для назначения каких-либо приемов, выполняемых во время сварки (смещение с зенита при сварке кольцевых швов, колебания электрода, сварке "на подъем", "на спуск" и т.д.), следует использовать литературные данные [15,25,26,34], опыт производственной работы и материалы лекционного курса "Сварка плавлением".

4.2.5.При необходимости для получения качественного сварного соединения с заданными механическими свойствами для исключения вероятности появления горячих и холодных трещин назначают дополнительные операции и приемы: предварительный или сопутствующий подогрев, последующую термическую обработку. Для этого используют данные работ [1,3,16] и материалы лекционных курсов "Материаловедение", "Теория сварочных процессов", "Сварка плавлением".

Однако следует помнить, что эти операции энерго- и трудоемки. Поэтому необходимо принимать меры, чтобы избежать их (изменением техники ведения процесса, способа сварки и др.).

4.2.6. Методы контроля качества сварного соединения выбирают в зависимости от свариваемого материала, его толщины, конструкции изделия и предъявляемых ему требований. При этом используют материалы лекционного курса «Производство сварных конструкций. Ч. II.»

4.3. Компоновка и проектирование установки для механизированной сварки.

На основании полученных результатов по выбору способа и определению параметров режима сварки, габаритов, конструкции и массы изделия подбирают типовую схему компоновки установки, подбирают основное сварочное и механическое оборудование и проектируют установку для механизированной сварки заданного сварного соединения.

4.3.1.Типовую схему компоновки установки выбирают в работе

[30].Если по каким-либо обоснованным причинам типовая схема не удовлетворяет предъявляемым требованиям, разрабатывают новую схему компоновки установки. При этом используют типовые схемы установок, предназначенных для сварки аналогичных изделий, опыт производственной практики. При выборе схемы или разработке новой не-

9

обходимо исходить из условий повышения производительности за счет механизации и автоматизации труда при выполнении сопутствующих сварке операций, за счет сокращения числа таких операций или их совмещения. Предусмотреть механизацию погрузочно-разгрузочных работ.

Выбранную схему изображают схематично на миллиметровой бумаге в масштабе и обсуждают с руководителем курсового проектирования.

4.3.2. Выбор основного сварочного оборудования производят по данным работ [5,7,11,2], механического оборудования и приспособлений сварочного производства - по [10,11,24,28,29].

Источники питания, как правило, входят в комплект основного сварочного оборудования. В случае, когда такой источник питания по ка- ким-либо параметрам не удовлетворяет предъявляемым требованиям, его заменяют, руководствуясь материалами лекционного курса "Источники питания" и данными работ [21,30].

Следует применять современное оборудование, выпускаемое промышленностью в период работы над проектом.

Если в проекте предусмотрено использование новых способов сварки, для которых не выпускают аппаратов, необходимо, по согласованию с руководителем проектирования, разработать или модернизировать сварочный аппарат. (В этом случае проектант может вместо сборочно-сварочного приспособления спроектировать один из узлов аппарата, позволяющий выполнять процесс по выбранному способу сварки. Например, механизм для автоматической установки вылета электрода при сварке по узкому зазору, механизм дозированной подачи в зону сварки металлической крупки и т.п.).

При компоновке установки и выборе оборудования следует обращать внимание на такие узлы, как осушитель и подогреватель при сварке в углекислом газе, токоподвод к изделию, шланги для подачи защитного газа и воды, правильно выбирать сечение сварочных проводов, устанавливать дозаторы крупки, флюса, расходомеры и т.п., без которых невозможен сам процесс сварки или отсутствие которых не обеспечивает получения требуемого качества сварного соединения.

4.3.3. При компоновке и проектировании установки для механизированной сварки следует обеспечить выполнение требований техники безопасности по стандартам ССБТ. Предусматривать такое расположение элементов установки, чтобы снизить непроизводительные затраты времени и энергии сварщика-оператора при управлении установкой, заботиться о создании комфортных условий труда операторасварщика.

10

Особое внимание обращать на рациональное расположение приборов контроля и кнопок управления. Расположение их по зонам в зависимости от назначения, выполняемых ими функций, от последовательности технологического процесса и частоты использования обусловливает рациональную организацию работы сварщика-оператора, снижает его физическую и психическую нагрузки.

4.4. Проектирование сборочно-сварочного приспособления (устройства)

Использование сборочно-сварочных приспособлений (устройств) предусматривает решение ряда вопросов: получение заданных размеров узла, изделия, упрощение технологии сборки и сварки и снижение трудоемкости этих операций, .уменьшение сварочных деформаций. Порядок проектирования приспособлений рассмотрен в работах

[1,14,28], примеры конструкций -в [1,10,14,22,24,28,29].

4.4.1.Основные исходные данные при разработке приспособлений: производственная программа, конструкция сварного узла, изделия, технология сварки, требуемая точность изготовления сварного узла, изделия, условия эксплуатации.

4.4.2.Конструкция сборочно-сварочного приспособления должна:

•обеспечивать заданную точность сборки;

•обладать достаточной прочностью и жесткостью и не изменять своих размеров в процессе эксплуатации, транспортировки и наладки;

•обеспечивать свободный и удобный доступ к местам установки собираемых деталей, узлов, к рычагам и рукояткам управления фиксирующих элементов;

•допускать наиболее удобную установку собираемых деталей и обеспечивать быстрый и удобный вывод сварного изделия из позиции сборки и сварки;

•обеспечивать наиболее рациональный порядок сборки и сварки изделия при минимальном количестве кантовок;

•способствовать уменьшению остаточных сварочных деформаций, иметь минимальное количество крепежных элементов, обеспечивая надежное закрепление собираемых деталей, узлов;

•иметь быстродействующие зажимные элементы;

•не допускать забрызгивания установочных баз и резьбовых соединений;

11