Масляный бак

СОДЕРЖАНИЕ:

 Введение                                                                                                               3

1. Краткое описание конструкции                                                                       5

    1.1 Назначение  и условия работы конструкции                                        5

    1.2. Определение  свариваемости стали                                                      5

2. Технологическая последовательность  изготовления изделия                      7

3. Расчет режима параметров  сварки                                                                   9

4. Выбор и описание механического и сборочно - сварочного                      оборудования, его технической характеристики                                               11

5.Определение уровня механизации  основной сварочной операции               18

Список использованной литературы                                                                   20

 

 

 

 

Введение

 Темой курсового проекта является: «Масляный бак».

              Целью курсового проекта является  разработка и проектирование  сварочных установок, оборудование  и приспособлений, необходимых для  реализации технологий сборки  и сварки масляного бака.

Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:

1.   Описать назначения и условия эксплуатации бака, характеристику материала изделия;
2. Выбрать способ сварки и сварочные материалы;
3. Разработать технологию сборки и сварки бака;
4. Для разработанной технологии выбрать:

А) механическое и сварочное  оборудование;

Б) стандартное оборудование позволяющее механизировать сборку балки;

5)  Скомпоновать установку  для механизации сварки соединений  балка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Тонкостенные сосуды обычно являются конструктивными элементами различных транспортных установок, в том числе современных летательных аппаратов. С целью снижения веса таких сосудов для их изготовления часто используют листовые материалы, обладающие высокой удельной прочностью  - алюминиевые и магниевые сплавы, стали высокой прочности и сплавы титана. Для соединения тонколистовых элементов встык используют преимущественно сварку в среде защитных газов. Существенное улучшение качества стыковых соединений тонкого металла может быть достигнуто за счет пластического деформирования зоны шва путем прокатки между роликами и последующей термической обработки. Такой прием позволяет осуществить заглаживание усиления шва. В сосудах типовыми являются прямолинейные, кольцевые и круговые швы. Приемы выполнения каждого из них имеют свои особенности, разнообразна и применяемая оснастка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Краткое описание конструкции

1.1.Назначение и условия работы конструкции

Данная конструкция относится  к оболочному типу, и является тонкостенным сосудом. При расчете конструкцию  считают тонкостенной, если толщина  его стенки значительно меньше прочих размеров ( в 20 раз и более). С позиции конструктивного оформления сварных соединений и технологии изготовления тонкостенными являются сосуды с толщиной стенки не более 7-10мм. Соединение элементов конструкции осуществляются кольцевыми и круговыми швами, продольными.

Сталь из которой изготовлена конструкция 15ХСНД является низколегированной.

1.2.Определение свариваемости стали

15ХСНД, сталь – низкоуглеродистая  с содержанием углерода 0,15%.

Ϭв =490-560 МПа

Свариваемостью металлов называют способность однородных и  разнородных материалов образовывать сварное соединение, которое может  работать при заданных условиях эксплуатации.

Таблица 1 – Химический состав в % материала 15ХСНД.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	As	N	Cu
0,15	0.4-0.7	0.4-0.7	0.3-0.6	до 0.04	до 0.035	0.6- 0.9	до 0.08	до 0.008	0.2-0.4

 

Оценка свариваемости  легированных сталей производится по эквивалентному углероду Сэкв (%) по соотношению (1):

Сэкв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo +V)/10 + 0,0025S ≤ 0,45%              (1)

Сэкв = 0,15 + 0,7/20 + 0,6/15 + 0,9/10 + 0,0025 × 0,040 = 0,32

 

 

 

 

       Полученная величина Сэкв = 0,32% ниже указанного значения 0,45% это говорит о том, что сталь марки 15ХСНД не имеет ограничений по свариваемости.

Материалом конструкции  является низкоуглеродистая сталь 15ХСНД, поэтому целесообразно применить  автоматическую сварку под флюсом. Автоматическую сварку выполняют электродной  проволокой СВ-08А диаметром 3 мм. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюс АН-348-А. Для прихваток выбираем электрод диаметром 3 мм, УОНИ 13/45. Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Технологическая  последовательность изготовления  изделия

Таблица 2 – Технологическая  последовательность изготовления изделия

Номер операции	Наименование  операции	Содержание операции	Используемое оборудование и режимы
1	Транспортировка	Доставка металла со склада на заготовительные участки цеха	Кран балка до 10т Габаритные размеры 18000×500×6000
2	Резка	Термическая резка металла  по шаблону на шарнирно-консольной машине фигурной термической резки. Заготовки: по 0.5окрR=100мм Lокр=2Пr=2*3.14*100=628мм Lзаг.=600-2R+0.25*628*2=600-200+314=714мм 1)714*1000*6мм-2шт/изд.(корыто) 2) Полуовальные кольца  жесткости 2*(700-2R+0.25*2Пr*2) =2(700-2*150+0.25*2*3.14*150*2) =1742/2=8 71мм-длина реза половины овала  по внешнему краю 714мм-длина раза половины овала  по внутреннему краю 6мм-толщина кольца 50мм-ширина кольца   3)300*700*6мм-2шт/изд.(овальное донышко) Овал с радиусом края 150мм 4)300*700*6мм-2шт/изд.(овальное донышко с отверстием диаметром 50мм по центру под заливное отверстие)	Шарнирно-консольная машина фигурной термической резки металла  по шаблону «Огонек» Горючий газ ацетилен/пропан Привод электрический Перемещение По шаблону или копиру Напряжение, В/Гц АС220,380/50 Толщина разрезаемого металла, мм 5-300 Количество резаков 1-3 Скорость резки, мм/мин 50-4600 Максимальные размеры  вырезаемых деталей, мм 1000×1000 Масса машины комплекта, кг, не более 130 Габаритные размеры, мм, не более 1500×1500×1700 мм Электрическая мощность, 100Вт
3	Правка	Правка и штамповка  листов осуществляется на гидравлическом прессе
4	Очистка и подготовка поверхности	Очистка листа будет производиться  дробеструйной(пескоструйной) камерой	Дробеструйная камера до 20 кг Габаритные размеры 1400×1400×1400

 

6	Сборка	Сборку (см. формат А2) производим на роликовом стенде с помощью скоб и пневмопрожилов
7   7а	Прихватка   Прихватка козырька	Производим прихватку  краев стенок в среде защитных газов, и прихватку колец жесткости	Электроды марки ЛЭЗ УОНИ-13/45? Диаметр электрода 4 мм. I=200 A, U=28 B
8	Сварка	Сварку (см. формат А1) производим на горизонтальном вращателе для овальных обечаек сварочной головкой. Используется автоматическая сварка под флюсом	Вращатель горизонтальный, Сварочная головка на базе автомата АДФ-1002, флюс АН-348-А, проволока Св-08А, I=942, A,U=34 B, Vcв=39,4/ч, Vпр=128м/ч
9	Зачистка	Очистка от окалины и ржавчины	ЗАЧИСТНОЙ АВТОМАТ WPOF-4
10	Контроль	Проведение визуального  осмотра качества сварных швов, проверка размеров, ультразвуковой контроль	Ультразвуковой дефектоскоп  УД9812 Диапазон частот 0,8-12 МГЦ Диапазон измеряемых толщин 0,6-300м.
12	Грунтовка, окраска, маркировка	Автоматическая покраска по предварительно заданной программе	Покрасочная камера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Расчет режима  параметров сварки

Расчет режимов для  прихваток

Сила сварочного тока рассчитывается по формуле (2):

I_св=k*d_э,                                                                                                                                                               (2)

где – зависимость от d_э, диаметр электрода 3 мм

Таблица 3 – Определение  коэффициента k

dэ, мм	2	3	4	5	6
k	25-30	30-45	35-50	40-55	45-60

 

k=30

I_св=k*d_э=30*3=90А

прихватки выполняем при  токе  I_св=90 А

Напряжение дуги, согласно рекомендаций паспорта на данную марку  электрода, принимаем Uд=20+0.04 Icв=23.6В.

РАСЧЕТ РЕЖИМА СВАРКИ

Определение силы сварочного тока

1.Расчет сварочного тока, А, производится по формуле  (3):

I_св=π·d²₃·a

I_св=3.14*3²*100/3=942 А, напряжение дуги U_д=40 В

2.Скорость подачи электродной  проволоки, м/ч, рассчитывается по формуле (4)

V_пр (4)

V_пр=3*10*942/3,14*9*7,8=128 м/ч

где dпр – диаметр проволоки, мм; ρ-плотность металла электродной проволоки, г/см3 (для стали ρ=7,8 г/см3), ɑ_p-коэффициент расплавления проволоки, г/А*ч, ɑ_p=10-12 г/А*ч

 

 

3.Скорость сварки, м/ч, рассчитывается по формуле (5):

V_cв=       (5)

V_cв=9,8*942/100*0,3*7,8=39.45 м/ч

где ɑ_н-коэффициент наплавки, г/А ч; ɑ_н = ɑ_p·(1-Ψ)=10(1-0.02)=9.8, где Ψ-коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02 ÷0,03.

При наплавке под флюсом F_в-площадь поперечного сечения одного валика, см², укладываемого за один проход можно принять равной 0,3÷0,6 см².

Таблица 4 – Режимы сварки

Способ сварки	Сила тока Iд А	Напряжение на дуги Uд В	Скорость сварки, Vсв, м/ч	Гост шва, тип, вид, длина	Эскиз разделки кромок, типа соединения со всеми конструктивными  элементами	Вспомогательные элементы
Прихватки ручной дуговой  сваркой	90	23.6	_	ГОСТ 5264-80		Электрод типа УОНИ 13/45, диаметром 4мм
Автоматическая сварка под  флюсом	942	40	39.45	ГОСТ 8713-79		Флюс АН-348-А, проволока  Св-08А диаметром 3мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Выбор и описание механического и сборочно-сварочного оборудования, его технической характеристики

1.Очистка листа будет  производиться дробеструйной (пескоструйной)  камерой (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Дробеструйная  камера

Размеры обрабатываемых листов:

толщина 5 ÷ 50 мм;

(допускается обработка  плит толщиной до 60 мм с особо  высокой плоскостностью по ГОСТ 19903-74)

ширина до 4 600 мм;

длина до 18 000 мм;

Дробеструйные камеры являются полностью автоматизированными  установками, имеют высокопроизводительную систему очистки абразивного  материала и фильтрации воздуха, могут быть объединены в поточную линию. Обработка напорно-струйным методом и сжатым воздухом.

Дробеструйная камера состоит  из четырех герметичных автоматизированных рабочих мест отделенных друг от друга  перегородкой. Такая конструкция  камеры позволяет одновременную  осуществлять загрузку и выгрузку деталей  снаружи, и дробеструйную обработку  в рабочей камере.

2.Фрезеруем паз размером 10×10. Процесс фрезерования отличается  от других процессов резания  тем, что каждый зуб фрезы  за один ее оборот находится  в работе относительно малый  промежуток времени. Большую резку  осуществляем на шарнирно-консольной  машине фигурной термической  резки металла по шаблону «Огонек».

Шарнирно-консольная машина фигурной термической резки металла  по шаблону «Огонек» используется для  вырезки деталей различной формы  из листового проката по шаблону. Достоинствами данной машины является: низкая стоимость, высокая надежность, простота конструкции, простота эксплуатации. Недостатки: низкая точность в связи  со сложностью изготовления шаблона.

Незаменима в вырезке простых деталей в условиях большой загруженности производства. Возможность установки до 3 газо-кислородных резаков или одного плазменного резака.

Технические характеристики ШКМТР «Огонек»

Горючий газ: ацетилен/пропан

Привод: электрический

Перемещение: по шаблону  или копиру

Напряжение, В/Гц: АС220,380/50

Толщина разрезаемого металла, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     3.Сборку осуществляем с помощью роликового стенда предназначенного для сборки обечаек при сварке продольных швов на вращателях. Так же при сборке используем скобы.

4. Прихватки осуществляем  электродами марки ЛЭЗ УОНИ-13/45, диаметр электрода 4мм, предназначены  для ручной дуговой сварки  особо ответственных конструкций  из углеродистых сталей, когда  к металлу сварных швов предъявляются  повышенные требования по пластичности  и ударной вязкости. Сварка во  всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз, постоянным током обратной полярности.

Характеристики плавления  электродов:

Коэффициент наплавки, г/Ач: 9,0

Расход электродов на 1кг наплавленного металла, кг: 1,6

Механические свойства металла  шва, не менее

Временное сопротивление  разрыву, МПа: 420

Относительное удлинение, %:22

Ударная вязкость, Дж/см², при температуре +20ºС: 150

Ударная вязкость, Дж/см², при температуре -40ºС: 35

Химический состав наплавленного  металла, %

Углерод, не более: 0,12

Марганец: 0,35-0,64

Кремний: 0,20-0,30

Сера, не более: 0,030

Фосфор, не более: 0,030

 

 

 

 

 

 

5.

С помощью вращателя удерживаем бак в горизонтальном положении.

Рисунок 5 – Вращатель горизонтальный

      Вращатели ВГ-1 предназначены для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при автоматической.