Описание сварной конструкции, её назначение.

Описание сварной конструкции, её назначение.

 

Распределительная балка, горизонтальный элемент, присутствует в составе многих сварных конструкций (строительные конструкции, мостовые краны). Балка работает на поперечный изгиб, в некоторых конструкциях работает на косой изгиб и кручение.

Распределительная балка изготавливается из стали марки 09Г2С и состоит из следующих деталей: трубы квадратного сечения и двух пластин. Они имеют следующие размеры:

Труба квадратного сечения, мм – ≈ 120 × 5 и длинной 960;

Пластина, мм – 110 × 150 и толщиной 10;

Пластина, мм – 150 × 150 и толщиной 10.

Сварные конструкции используются в разных отраслях – это и строительство зданий, и монтаж трубопроводов разного назначения и пр. Понятно, что для разных целей применяются определенные виды сварных конструкций. На сегодняшний день классификация сварных конструкций производится по разным признакам и параметрам, которые мы и предлагаем рассмотреть более детально. Признаки классификации сварных конструкций. В современном мире не существует единой системы классификации конструкций, полученных в ходе сварки. Специалисты отмечают, что классификация сварных конструкций происходит по ряду таких признаков: I. В зависимости от способа, которым были получены заготовки, бывают: литосварная или литоштампосварная конструкция; листовая; кованосварная; штампосварная. II. От того, где будут использоваться эти конструкции, т.е. их назначение: судовые; строительные; авиационные; вагонные; транспортные и прочие. III. В зависимости от определенных характерных особенностей их работы. Виды конструкций по характерным особенностям работы. Третий признак классификации конструкций, полученных в ходе сварки, является наиболее распространенным, особенно когда речь идет о вопросах проектирования таких конструкций. Обычно, на основе характерных особенностей работы, выделяют такие типы сварных конструкций: Распределительные балки – связующий элемент металлоконструкции. С помощью жесткого соединения балок получают, так называемые, рамные конструкции. Балка стальная(квадратная труба) - широко распространенное и часто используемое изделие металлопроката. Основное предназначение балки – усиление надежности строительной конструкции. Эластичные свойства балки позволяют конструкции получить своеобразный запас гибкости, а также низкий коэффициент сжимаемости. Именно поэтому стальная балка обеспечивает высокую сопротивляемость нагрузкам всей конструкции в целом при значительных механических воздействиях.   1.2. Существующий технологический процесс сварки конструкции.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая действие по изменению предмета производства.

Технологический процесс должен обеспечить изготовление конструкции при минимальной трудоемкости операций, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии, с высоким качеством сварных соединений, при наименьших остаточных деформациях конструкции и полном соблюдении мер по технике безопасности.

Технологическая карта – основной производственный документ, в котором приведены все данные о заготовке, сборке, сварке и контроле качества балки. Для того чтобы изготовить сварную балку необходимо составить форма технологического процесса сборки-сварки изделия.

Таблица 1 – Существующая форма технологического процесса сборки-сварки распределительной балки.

Номер и последова-тельность операции	Наименование и краткое содержание операции	Оборудование и инструмент для сборки и сварки
	Зачистка. Основной металл очищают от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины. Допускается зачистка не всей поверхности свариваемых деталей, а только части поверхности кромок шириной 30–40 мм. Особенно тщательно зачитают торцы свариваемых кромок.	Для удаления масел применяют ветошь, растворитель. Дробометную машину.
	Разметка. Разметкой называют процесс вычеркивания детали на материале в натуральную величину с нанесением линей сгибов, вырезов и центров отверстий. При заготовке нескольких одинаковых деталей их размечают по шаблону с допуском на резку.	Мерительный инструмент, кернер.
	Резка. Для холодной резки прокатной стали преимущественно применяют гильотинные, уголковые и сортовые ножницы для резки балок и швеллеров, снабженные различными приспособлениями. Широко применяют кислородную и плазменную резку. Кислородную резку следует выполнять механизированными способами-автоматами и переносными полуавтоматами. Так как распределительная балка является ответственной несущей конструкцией, высота неровностей реза после машинной газовой резки должна быть не более 0,3 мм.	Кромкострогальный станок. Гильотинные, уголковые и сортовые ножницы. Газовый резак и сопутствующее оборудование.
	Подготовка кромок под сварку. Подготовка кромок состоит в ровной обрезке и разделке их по определенной форме в зависимости от толщины металла. Для разделки кромок используют механическую обработку: токарную, строгание, фрезерование, обрезку на гильотинных ножницах. Зачистку кромок выполняют механическими способами: пескоструйным, дробеструйным, металлическими щетками, абразивными кругами или химическим способом.	Токарные, строгальные, фрезеровочные станки. Обрезку на гильотинных ножницах.
	Сборка. Сборка сварной конструкции заключается в размещении ее элементов в порядке технологической карты и предварительном скреплении их между собой с помощью приспособлений и наложений прихваток. От качества сборки в значительной степени зависит качества сварной конструкции.	Клинья; упоры из листов и угловых профилей; угловая сталь на прихватках с болтом; скобы; струбцина.
	Сварка. Это наиболее производительный способ электродуговой сварки; его применяют для прямолинейных стыковых швов длиной более 100 мм, продольных и кольцевых швов листовых конструкций и угловых швов длиной более З м. Сварку производят голой электродной проволокой. Защитой сварного шва является углекислота.	Для сварки используется проволока марки Св08Г2СА и смесь 80%- CO2. Сварочный выпрямитель типа ВДУ – 506.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Разработка эффективного технологического процесса сварки заданной конструкции.

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей применение защитной смеси Ar + (18 – 25 %) CO₂ по многим параметрам более рационально, чем использование чистого Ar или CO₂.

Процесс сварки в смеси Ar + CO₂ более стабилен, чем в чистых газах, перенос электродного металла более мелкокапельный, разбрызгивание минимальное. Процесс расплавления сварочной проволоки в смеси Ar + CO₂ близок к сварке в Ar и происходит с охватыванием дугой боковых поверхностей проволоки, конец проволоки хорошо прогревается, что способствует отрыву более мелких капель по сравнению со сваркой в CO₂.

По сравнению с чистым аргоном наличие окислительной среды тормозит образование пор путем уменьшения растворимости водорода в металле сварочной ванны. Кроме того реакция окисления углерода при высоких температурах приводит к интенсивному выделению из расплавленного металла СО, поэтому в результате «кипения» сварочной ванной из нее лучше удаляются азот и водород.

По сравнению со сваркой в СО₂ сварка в смеси Ar + CO₂ позволяет улучшить показатели пластичности сварного шва.

 

Выбор режима сварки.

 

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества.

Основные параметры режима сварки:

- напряжение на дуге;

- скорость сварки;

- сварочный ток;

- скорость подачи электродной сварочной проволоки;

- диаметр сварочной проволоки;

- расход защитного газа;

Параметры режима сварки выбираем в зависимости от толщиной металла и свойств свариваемого материала, типа сварочного соединения и положения сварочного шва в пространстве.

Определяем скорость сварки, V_св м\ч по формуле

(1)

Где α_н – коэффициент наплавки, 15 = г/Ач;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

l – сила тока, А;

γ – удельная плотность (γ = 7,85 г\см³);

А_Ш – площадь поперечного сечения шва, см².

(1)

Площадь поперечного сечения шва, А_Ш, мм² рассчитываем по формуле

(2)

Где k – катет шва, задан k = 6 мм;

q – высота усиления.

(2)

Высоту усиления q, мм рассчитываем по формуле

 

(3)

Сварочный ток рассчитывается по формуле:

(4)

Где d – диаметр электродной проволоки исходя от толщины металла

(S = 10 мм).

a – плотность тока в электродной проволоке, А/мм² (при сварке в СО₂ а=110 ÷ 130 А/мм²)

(4)

Так как сила тока в зависимости от пространственных и геометрических характеристик швов будет не постоянна, примем сварочный ток в рамках от 147 – 200 А.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Скорость подачи проволоки:

(5)

d – диаметр электродной проволоки, см.

(5)

Напряжение на дуге и расход защитного газа принимаем в зависимости от сварочного тока. U = 24-45 В, Расход Ar+CO₂ = 12 – 15 л\мин.4

Значения заносим в таблицу

Таблица 4 – Режимы сварки

Толщина, S, мм	Диаметр проволоки d, мм	Сварочный ток, Iсв, А	Напряжение дуги, Uд, В	Расход газа, л/мин	Скорость сварки, Vсв, м/ч	Скорость подачи проволоки, Vпод, м/ч
	1,2	147 – 200	24 – 45	12 – 15	9,5 – 13	25,2 – 34,2

 

 

Расчет материальных затрат

К материальным затратам в основном относятся: затраты на материал изделия, сварочные расходные материалы, данные берем из таблицы 5.

Таблица 15 – Потребление материальных ресурсов на программу.

Показатели	Количество материала на изделие
Нормы расхода:
- металла, кг/шт.
- газа, кг/шт.	66,3
- сварочной проволоки, кг/шт.	44,2

Средняя стоимость на рынке листа стали 09Г2С 5 – 10 мм. составляет 10 000 – 12 000 бел. руб.\кг

Углекислота (по ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая») применяется как защитный газ для электросварочных работ. Состав смеси: СО2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2. Еще производители могут маркировать ее как смесь MIX1 – MIX5.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Параметры и размеры баллонов для ацетилена можно посмотреть по ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего для газов на Рр ≤ 19,7МПа». Наиболее популярными являются баллоны объемами 5, 10 и 40 литров.+

При рабочем давлении углекислоты в баллоне 14,7 МПа (150 кгс/см2) коэффициент заполнения: 0,60 кг/л; при 9,8 МПа (100 кгс/см2) – 0,29 кг/л; при 12,25 МПа (125кгс/см2) – 0,47 кг/л.

Объемный вес углекислоты в газообразном состоянии равен 1.98 кг/м³, при нормальных условиях.

Посчитаем вес углекислоты в самом распространенном баллоне в строительстве: объемом 40л с рабочим давлением 14,7 МПа (150 кгс/см2).

40л • 0,6 = 24кг

Посчитаем объем углекислоты в газообразном состоянии:

24кг / 1,98 кг / м3 = 12,12м3

Вывод (для рассматриваемого случая): 1 баллон = 40л = 24кг = 12,12м3

Исходя из этого на производство потребуется 13812 баллонов объемом 40 литров в год. Стоимость 40 литров (24 кг) смеси составляет1 750 000 бел. руб. т.е. 72 916 руб/кг.

Стоимость сварочной проволоки Св08Г2С необходимым диаметром, составляет 39 000 руб/кг

Таблица 16 - Затраты на изготовление продукции на программу.

Показатели	Количество на программу	Цена руб./кг	Цена затрат, бел. руб.
Выпуск, шт
Нормы расхода:
- металла, кг.	260 000	11 000	2 860 000 000
- газа, кг.	689 520	72 916	50 277 040 320
- сварочной проволоки, кг.	459 680	39 000	17 927 520 000

 

И отчислений с нее

Примем косвенно сдельную систему оплаты труда для основного и вспомогательного рабочего. В расчете ЗП будем исходить из ставки тарифного первого разряда и количества изготовленных изделий.

На момент создание курсового проекта тарифная ставка первого разряда в Беларуси составляет 298 000 бел. руб.

Среднемесячное количество часов установлено в размере 167,3 часа с учетом годового баланса рабочего времени.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Таблица 17 – Расчет ЧТС основного рабочего

Категория рабочих	Тарифная ставка первого разряда с 3 ст. вредности	Тарифный коэффициент	Среднемесячное количество часов	Расчет часовой тарифной ставки
Сборщик – сварщик	298 568	1,73	167,3

 

ЗП Сборщика-сварщика за месяц определяется по формуле

(25)

Где: С_РСЦ – сдельная расценка, руб.;

В_{ИЗД. М} – количество изготовленных изделий за месяц исходя из нормы выпуска, шт.;

t_ОП – время операции затраченное рабочим, мин.

(25)

Сдельная расценка определяется по формуле

(26)

Где: ЧТС – часовая тарифная ставка, руб;

В_ИЗД.Ч – количество изделий изготовленных за час исходя из времени на изготовление одного изделия, шт.

(26)

Зная заработную плату составим отчисления с нее, а именно страховые взносы и подоходный налог.

Страховой взнос определяется по формуле:

(27)

Подоходный налог рассчитывается по формуле:

(28)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Вспомогательные рабочие оплачиваются по простой повременной системе:

(29)

ТС₁ – ставка за час 25 000 руб по ЕНиР;

Т – количество отработанных часов, ч;

К_Т – тарифный коэффициент соответствующего разряда.

(29)

Страховой взнос определяется по формуле:

(30)

Подоходный налог рассчитывается по формуле:

(31)

 

Описание сварной конструкции, её назначение.

 

Распределительная балка, горизонтальный элемент, присутствует в составе многих сварных конструкций (строительные конструкции, мостовые краны). Балка работает на поперечный изгиб, в некоторых конструкциях работает на косой изгиб и кручение.

Распределительная балка изготавливается из стали марки 09Г2С и состоит из следующих деталей: трубы квадратного сечения и двух пластин. Они имеют следующие размеры:

Труба квадратного сечения, мм – ≈ 120 × 5 и длинной 960;

Пластина, мм – 110 × 150 и толщиной 10;

Пластина, мм – 150 × 150 и толщиной 10.

Сварные конструкции используются в разных отраслях – это и строительство зданий, и монтаж трубопроводов разного назначения и пр. Понятно, что для разных целей применяются определенные виды сварных конструкций. На сегодняшний день классификация сварных конструкций производится по разным признакам и параметрам, которые мы и предлагаем рассмотреть более детально. Признаки классификации сварных конструкций. В современном мире не существует единой системы классификации конструкций, полученных в ходе сварки. Специалисты отмечают, что классификация сварных конструкций происходит по ряду таких признаков: I. В зависимости от способа, которым были получены заготовки, бывают: литосварная или литоштампосварная конструкция; листовая; кованосварная; штампосварная. II. От того, где будут использоваться эти конструкции, т.е. их назначение: судовые; строительные; авиационные; вагонные; транспортные и прочие. III. В зависимости от определенных характерных особенностей их работы. Виды конструкций по характерным особенностям работы. Третий признак классификации конструкций, полученных в ходе сварки, является наиболее распространенным, особенно когда речь идет о вопросах проектирования таких конструкций. Обычно, на основе характерных особенностей работы, выделяют такие типы сварных конструкций: Распределительные балки – связующий элемент металлоконструкции. С помощью жесткого соединения балок получают, так называемые, рамные конструкции. Балка стальная(квадратная труба) - широко распространенное и часто используемое изделие металлопроката. Основное предназначение балки – усиление надежности строительной конструкции. Эластичные свойства балки позволяют конструкции получить своеобразный запас гибкости, а также низкий коэффициент сжимаемости. Именно поэтому стальная балка обеспечивает высокую сопротивляемость нагрузкам всей конструкции в целом при значительных механических воздействиях.   1.2. Существующий технологический процесс сварки конструкции.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая действие по изменению предмета производства.

Технологический процесс должен обеспечить изготовление конструкции при минимальной трудоемкости операций, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии, с высоким качеством сварных соединений, при наименьших остаточных деформациях конструкции и полном соблюдении мер по технике безопасности.

Технологическая карта – основной производственный документ, в котором приведены все данные о заготовке, сборке, сварке и контроле качества балки. Для того чтобы изготовить сварную балку необходимо составить форма технологического процесса сборки-сварки изделия.

Таблица 1 – Существующая форма технологического процесса сборки-сварки распределительной балки.

Номер и последова-тельность операции	Наименование и краткое содержание операции	Оборудование и инструмент для сборки и сварки
	Зачистка. Основной металл очищают от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины. Допускается зачистка не всей поверхности свариваемых деталей, а только части поверхности кромок шириной 30–40 мм. Особенно тщательно зачитают торцы свариваемых кромок.	Для удаления масел применяют ветошь, растворитель. Дробометную машину.
	Разметка. Разметкой называют процесс вычеркивания детали на материале в натуральную величину с нанесением линей сгибов, вырезов и центров отверстий. При заготовке нескольких одинаковых деталей их размечают по шаблону с допуском на резку.	Мерительный инструмент, кернер.
	Резка. Для холодной резки прокатной стали преимущественно применяют гильотинные, уголковые и сортовые ножницы для резки балок и швеллеров, снабженные различными приспособлениями. Широко применяют кислородную и плазменную резку. Кислородную резку следует выполнять механизированными способами-автоматами и переносными полуавтоматами. Так как распределительная балка является ответственной несущей конструкцией, высота неровностей реза после машинной газовой резки должна быть не более 0,3 мм.	Кромкострогальный станок. Гильотинные, уголковые и сортовые ножницы. Газовый резак и сопутствующее оборудование.
	Подготовка кромок под сварку. Подготовка кромок состоит в ровной обрезке и разделке их по определенной форме в зависимости от толщины металла. Для разделки кромок используют механическую обработку: токарную, строгание, фрезерование, обрезку на гильотинных ножницах. Зачистку кромок выполняют механическими способами: пескоструйным, дробеструйным, металлическими щетками, абразивными кругами или химическим способом.	Токарные, строгальные, фрезеровочные станки. Обрезку на гильотинных ножницах.
	Сборка. Сборка сварной конструкции заключается в размещении ее элементов в порядке технологической карты и предварительном скреплении их между собой с помощью приспособлений и наложений прихваток. От качества сборки в значительной степени зависит качества сварной конструкции.	Клинья; упоры из листов и угловых профилей; угловая сталь на прихватках с болтом; скобы; струбцина.
	Сварка. Это наиболее производительный способ электродуговой сварки; его применяют для прямолинейных стыковых швов длиной более 100 мм, продольных и кольцевых швов листовых конструкций и угловых швов длиной более З м. Сварку производят голой электродной проволокой. Защитой сварного шва является углекислота.	Для сварки используется проволока марки Св08Г2СА и смесь 80%- CO2. Сварочный выпрямитель типа ВДУ – 506.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Разработка эффективного технологического процесса сварки заданной конструкции.

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей применение защитной смеси Ar + (18 – 25 %) CO₂ по многим параметрам более рационально, чем использование чистого Ar или CO₂.

Процесс сварки в смеси Ar + CO₂ более стабилен, чем в чистых газах, перенос электродного металла более мелкокапельный, разбрызгивание минимальное. Процесс расплавления сварочной проволоки в смеси Ar + CO₂ близок к сварке в Ar и происходит с охватыванием дугой боковых поверхностей проволоки, конец проволоки хорошо прогревается, что способствует отрыву более мелких капель по сравнению со сваркой в CO₂.

По сравнению с чистым аргоном наличие окислительной среды тормозит образование пор путем уменьшения растворимости водорода в металле сварочной ванны. Кроме того реакция окисления углерода при высоких температурах приводит к интенсивному выделению из расплавленного металла СО, поэтому в результате «кипения» сварочной ванной из нее лучше удаляются азот и водород.

По сравнению со сваркой в СО₂ сварка в смеси Ar + CO₂ позволяет улучшить показатели пластичности сварного шва.