Разработка конструкции и технологии производства сварного изделия

Исходные данные: чертеж ТКМ 07.01 (рис. 4.13); условия работы детали: давление минерального масла 5 МПа; механические свойства материала: а_в=400 МПа, 5ю=25% (не менее); производство мелкосерийное.

1. Анализ технологичности детали. Выше была показана нерациональность получения заготовки обработкой металлов давлением и литьем. Целесообразно изменить конструкцию детали, заменив ее сборочной единицей, состоящей из трех деталей: фланец, цилиндр, дно. Соединение деталей будет произведено сваркой.

2. Выбор материала, оценка его свариваемости. Исходя из требуемых механических свойств и условий работы, выбираем по ГОСТ 4543-71 конструкционную углеродистую качественную сталь марки 15Г с повышенным содержанием марганца. Эта сталь имеет временное сопротивление разрыву а_в = 420 МПа, условный предел текучести а₀2 ~ 250 МПа и относительное удлинение 5₁₀ = 26%.

Выбранная сталь обладает высокой пластичностью, содержит 0,2% углерода и до 1 % марганца. Для оценки свариваемости можно определить эквивалентное содержание углерода:

Но в данном случае расчет можно не выполнять, т.к. сталь 15Г содержит менее 0,2% углерода, обладает хорошей свариваемостью, не требует предварительного подогрева и термической обработки после сварки. При правильной технологии данная сталь обеспечивает бездефектную сварку и прочность сварного шва не менее прочности основного металла.

3. Разработка конструкции сварного изделия. Выбор способа сварки. Исходя из размеров детали, ее назначения, характера производства и выбранной марки стали, можно использовать ручную дуговую сварку или полуавтоматическую в среде углекислого газа. Используем для получения изделия полуавтоматическую дуговую сварку в углекислом газе, как обладающую большей производительностью и обеспечивающую лучшее качество сварного соединения по сравнению с ручной.

Анализ формы детали и сортамента проката позволяет использовать заготовки для фланца и дна из листового проката, а для цилиндра-из горячекатаной трубы 140x10-15Г-А ГОСТ 8732-78.

Исходя из формы детали и ее толщины, выберем по ГОСТ 14771-76 (см. табл. 3. 1) соединение Т6 для сварки фланца и угловое У4 для дна (рис. 4.14).

В соединении Т6 необходимо предусмотреть центрирующую канавку глубиной 3 мм на фланце и соответствующий буртик высотой 5 мм на цилиндре. Такая конструкция деталей усложнит технологию обработки, но упростит сборку перед сваркой и повысит точность сварной заготовки за счет надежной фиксации деталей.

Угловое соединение У4 не требует скоса кромок, не предусматривает специальных фиксирующих элементов, а необходимая точность концентричного расположения деталей должна быть обеспечена при сварке.

После выбора вида сварки, типа сварных соединений и исходных заготовок разрабатываем сборочный чертеж сварной конструкции № ТКМ 07. 01.00 СБ (см. рис. 4.14, а) и чертежи

входящих деталей (заготовок для сварки) № ТКМ 07.01.01 (см. рис. 4.14, б), № ТКМ 07. 01. 02 (см. рис. 4.14, в), № ТКМ 07.01.03 (см. рис. 4.14, г).

Исполнительные размеры соединяемых деталей определены из условия, что зазор между кромками составляет 2мм,притупление

кромок - 2! мм, зазор в замке соединения - 0^+0.5 мм, угол скоса кромок - 45°±2°, перекрытие деталей в соединении У4 - 2 мм (см. 3.1).

При выполнении расчетно-графического задания все размеры подлежат расчету в пояснительной записке. Например, длина цилиндра (см. рис. 4.15) может быть определена из размерной цепи:

где L1-длина цилиндра; 1=300 мм-длина корпуса; Z=3 мм-припуск на механическую обработку, назначен из табл. 3.4; 5=15 мм-толщина фланца перед сваркой; S=3 мм-глубина центрирующей проточки фланца; S1 =10 мм-толщина дна.

После сварки длина корпуса будет ), а после механической обработки . Фактический припуск на механическую обработку составит 3 мм, а толщина фланца на готовом изделии-12^мм.

Для рассматриваемого изделия такие предельные отклонения толщины фланца допустимы, в противном случае необходимо изменить систему простановки размеров и технологию обработки.

Технические требования, которые необходимо записать на чертеже ТКМ 07. 01. 00 СБ.

1. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе.

2. Сварочная проволока 2Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.

3. * Размеры для справок.

4. Контроль сварных швов - визуальный, допускаются отдельные дефекты в виде пор и шлаковых включений глубиной не более 1 мм и общей площадью не более 100мм. Допускается вырубка и заварка отдельных дефектов. Гидравлическое испытание на герметичность под давлением

5. Неуказанные предельные отклонения размеров: Я14, /г 14, ±7714/2; ±13/2.

На чертежах деталей, выполняемых на отдельных листах (см. рис. 4.14, б, в, г), должны быть так же технические требования, которые для рассматриваемого случая будут следующие:

Неуказанные предельные отклонения размеров: H14,h14,+-IT/2

2. * Размеры для справок.

Обоснование технических требований будет приведено ниже.

Чертежи деталей и сварной конструкции оформляют в необходимом масштабе, с выполнением действующих стандартов, указанием массы, марки выбранного материала, сортамента заготовки и т.п. К сборочному чертежу прилагают спецификацию.

4. Сварочные материалы и оборудование. Способ сварки-полуавтоматическая дуговая в среде углекислого газа (выбран ранее).

Исходя из марки сплава и его механических свойств, по табл. 3. 2 назначаем сварочную проволоку марки 2Св-08Г2С ГОСТ 2246-70, в состав которой входит железо, 0,08% углерода, 2% марганца и 1% кремния. Повышенное содержание марганца обусловлено использованием в качестве защитного - углекислого газа. Диаметр проволоки выберем 2 мм, так как толщина сравнительно большая, а сварка полуавтоматическая. Сварной шов будет иметь 0_В=500 МПа, 5₅=18%, что удовлетворяет условиям работы детали и механическим свойствам основного металла.

Задавшись плотностью тока /=100 А/мм² (см. 3.5), получим расчетный номинальный сварочный ток:

где d- диаметр сварочной проволоки, мм.

Для производства сварочных работ выбираем шланговый полуавтомат, у которого источник питания -- выпрямитель для дуговой сварки в защитных газах с номинальным сварочным током 500 А типа ВДГ-500. При необходимости может быть использован многопостовой источник, например, ВДГМ-1600 (^см- 3.6).

Выпрямитель ВДГ-500 позволяет иметь плотность тока при сварке до 150 А/мм², при этом потребляемая мощность будет около 30 кВт.