2 Технологічний розділ

2.1 Технічні умови на виготовлення конструкції

Перелічити технічні умови на конструкційні та зварювальні матеріали, вказати нормативи та стандарти, по яким повинна виготовлятися, контролюватися і постачатися задана зварна конструкція. В технічних умовах слід відобразити вимоги до точності виготовлення деталей, форми кромок під зварювання, зачищення кромок і зварних з’єднань, якості зварних швів і можливих дефектів, видів контролю якості зварних з’єднань і ін.

Література: (1, 2, 5, 6).

2.2 Вибір та обґрунтування заготівельних операцій

Розробка цього підрозділу має за мету встановлення раціональних способів та послідовності робітничих операцій по виготовленню деталей, які входять в задану зварну конструкцію, а також вибір типів обладнання. Від ступеня досконалості методів отримання заготовок та деталей в значній мірі залежить витрата металу, кількість операцій та їх трудомісткість, собівартість деталей і виробу в цілому.

Вибір способу отримання заготівок і деталей залежить від таких факторів: марка матеріалу, його фізико-механічні властивості, розміри та конструктивні форми деталей, тип виробництва та обсяг випуску продукції. При цьому в кожному конкретному випадкувибір того або іншого способу виконання окремих операцій повинен базуватися виключно на техніко-економічному порівнянні та між собою.

В порядку послідовності технологічних операцій, які виконуються в заготівельних цехах та відділках, нижче перераховані найбільш уживані способи їх здійснення: розмітка та намітка, механічне різання, згинання деталей і заготовок, термічне різання, зачистка, правка деталей і заготовок, підготовка і розробка кромок під зварювання, утворення отворів.

Вибрати устаткування, яке випускається промисловістю, для виконання заготівельних операцій і привести його технічні характеристики. Особливу увагу треба звернути на питання різання і підготовки кромок. Узгодити вимоги точності виготовлення заготовок з необхідною точністю всієї конструкції.

Обгрунтувавши вибір найбільш раціональних методів отримання заготовок та деталей, які входять до заданої зварної конструкції, необхідно скласти відомість заготівельних робіт по формі:

Таблиця 3 – Відомість заготівельних робіт

№ позиції	Найменування та ескіз деталей	Кількість	Вид прокату	Перелік заготівельних операцій	Тип, модель обладнання
				Дивись додаток Д	Дивись додаток Д

Література: (2, 3, 6, 8, 9,10, 18).

2.3 Вибір послідовності складально-зварювальних операцій

При виготовленні зварних конструкцій складально-зварювальні операції виконуються в різній послідовності.

Можливі наступні схеми технологічного процесу складання та зварювання конструкцій:

- складання конструкції з наступним зварюванням;

- послідовне складання та зварювання методом нарощування;

- складання та зварювання технологічних підвузлів, а потім складання та зварювання конструкції вцілому.

По першій схемі виготовлюються нескладні зварні конструкції, що складаються з двох-трьох деталей.

Друга схема виконання складально-зварювальних операцій застосовується в тому випадку, коли зварювання повністю складеної конструкції неможливе.

Складання та зварювання конструкції по третій схемі дає можливість виділити в конструкції такі підвузли, для яких застосовуються автоматичні способи зварювання.

Обгрунтувавши вибір однієї із схем технологічного процесу, вказати послідовність виконання складальних та зварювальних операцій для виготовлення заданої зварної конструкції у формі таблиці:

Таблиця 4 – Послідовність виконання складально-зварювальних операцій

Номер операції	Найменування операції	Зміст операції

Література: (1, 3, 5, 10, 15, 21).

2.4 Вибір та обгрунтування способів складання

Складання зварних конструкцій проводиться наступними способами:

- по розмітці з застосуванням простих універсальних пристосувань (струбцин, скоб з клинками та ін.);

- на універсальних плитах з пазами та пристосованими на них упорами, фіксаторами та зажимами;

- за допомогою шаблонів;

- на спеціальних складальних стендах, в пристосуваннях або кондукторах.

Складання по розмітці малопродуктивне і застосовується тільки в окремому виробництві. На універсальних плитах виконують складання однотипних, але різних по габаритах зварних конструкцій (наприклад, двотаврових балок). В серійному та масовому виробництвах складання ведеться на спеціальних складальних стендах або в спеціальних складально-зварювальних пристосуваннях. Вони забезпечують додаткове взаємне розміщення деталей, які входять в конструкцію. Крім того, складальні пристосування забезпечують скорочення тривалості складання та підвищення продуктивності складальних робіт, полегшення умов праці, поліпшення якості зварних конструкцій.

Література: (1, 3, 8, 10, 14, 15, 19, 25).

2.5 Вибір та техніко-економічне обґрунтування способів зварювання

Вибір найбільш доцільного способу зварювання з числа млжливих для заданої зварної конструкції або операції технологічного процесу, який розробляється на основі їх техніко-економічного порівняння. Для цього необхідно провести розрахунок вартості одного погонного метра шва, визначеного типу розміру по тим статтям, які залежать від способу зварювання:

С_пм = С_м + З_о + А_м + С_ел, (4)

де С_пм – вартість 1 пог.м шва;

С_м – вартість зварювальних матеріалів на 1 пог.м шва;

З_о – основна заробітна плата зварювальника, який виконує 1 пог.м шва;

А_м – амортизаційні відрахування, віднесені до 1 пог.м шва;

С_ел – вартість електроенергії, яка витрачається на 1 пог.м шва.

Розрахунок проводиться за допомогою прикладної комп’ютерної програми по вихідним даним, що приведені в талиці 5.

Таблиця 5 – Вихідні дані для розрахунку вартості зварювання 1 пог.м шва

№ поз.	Зміст вихідних даних	Умовні позначення	Спосіб зварювання
1	Катет шва, мм	k
2	Посилення шва, мм	g
3	Коефіцієнти витрат зварювальних матеріалів: електродів, зварювального дроту, флюсу, захисного газу	Квм
4	Ціна зварювальних матеріалів (вказати марку), грн/кг: електродів, зварювального дроту, флюсу, захисного газу (вказати якого)	Цзм
5	Норма штучного часу зварювання 1 пог.м шва, хв.	Тш
6	Годинна тарифна ставка зварювальника (вказати розряд), грн/год.	Ст
7	Вартість зварювального обладнання, грн.	Цобл
8	Коефіцієнт до вартості обладнання на транспортування і монтаж	Кс
9	Ефективний річний фонд часу роботи обладнання, год.	Fео
10	Коефіцієнт використання поста зварювання (приймається 0,85-0,9)	Квп
11	Питомий розрахунок електроенергії (встановлюється по довідниковим даним), кВт·год/кг	Wпит
12	Ціна 1 кВт·год промислової електроенергії, грн.	Цел
13	Норматив амортизаційних відрахувань, %	Ам

Результати розрахунку приводяться в таблиці, що дозволяє зробити раціональний вибір способа зварювання, при якому вартість 1 пог.м шва нижче в порівнянні з іншими способами зварювання.

Література (3, 4, 15, 18, 26)

2.6 Вибір та характеристика зварювальних матеріалів

Вибір зварювальних матеріалів проводиться у відповідності до прийнятих способів зварювання. Загальні принципи вибору зварювальних матеріалів характеризуються наступними основними критеріями:

- забезпечення вимог експлуатаційної міцності зварного з´єднання, тобто визначеного рівня механічних властивостей металу шва не нижче основного металу;

- забезпечення необхідної суцільності металу шва без пор і шлакових включень;

- відсутність холодних і гарячих тріщин, тобто отримання металу шва з достатньою технологічною міцністю;

- отримання комплексу спеціальних властивостей метала шва (жароміцності, жаростійкості, корозійної стійкості);

- найменша токсичність при зварюванні та найнижча вартість.

Хімічний склад вибраних зварювальних матеріалів необхідно привести у формі таблиць. На вибрані зварювальні матеріали приводяться дані про хімічний склад, фізичні і механічні властивості наплавленого металу згідно зі стандартами.

Література: (4,5,7,11,27).

2.7 Вибір роду струму та полярності

При зварюванні застосовується як змінний, так постійний струм. Постійний струм має ту перевагу, що дуга горить стійкіше. Проте змінний струм дешевше, тому застосування його при зварюванні краще. Але є способи зварювання, при яких застосовується тільки постійний струм. Зварювання в середовищі вуглекислого газу виконується тільки на постійному струмі зворотньої полярності. Електроди з основним покриттям теж вимагають постійного струму зворотньої полярності, як і зварювальні солеоксидні флюси для зварювання легованих сталей, основу яких складає плавиковий шпат. В цих випадках здійснюється насичення дуги киснем або фтором, що мають велику спорідненість до електрону. Тому необхідно розкрити сутність процесів, протікаючих в дузі при насиченні її киснем або фтором, і обгрунтувати застосування постійного струму. Полярність струму впливає на глибину проплавлення, тому що на аноді та катоді виділяється різна кількість тепла. При зварюванні на постійному струмі зворотньої полярності глибина проплавлення більша.

Література: (2, 4, 7, 18).

2.8 Вибір та розрахунок режимів зварювання

Режим зварювання – це сукупність характеристик зварювального процеса, які забезпечують отримання зварних з´єднань заданих розмірів, форм і якості.

При всіх дугових способах зварювання такими характеристиками є наступні параметри:

• діаметр електрода d_е, мм або дроту d_др,мм

• напруга на дузі U_д, В

• сила зварювального струму І_зв, А

• швидкість зварювання V_зв, м/год.

При механізованих способах зварювання додаються ще такі параметри:

• виліт електродного зварювального дроту l_е, мм

• швидкість подачі електродного дроту V_под, м/год.

• питома витрата захисного газу g_г, л/хв (при зварюванні в захисних газах).

Режими ручного дугового зварювання покритими електродами, автоматичного та напівавтоматичного зварювання під флюсом і електрошлакового зварювання визначаються розрахунковим шляхом. Методика розрахунку приведена в підручнику «Технология электрической сварки плавлением» с. 156-159, 183-192, 201-205.

У зв´язку з відсутністю розрахункової методики визначення режиму зварювання в захисних газах параметри режимів підбираються на основі узагальнених дослідних даних, які приведені у довідковій та технічній літературі.

Вибір та розрахунок параметрів режима зварювання виконується завжди для конкретних випадків, коли відомі тип з´єднання, марка сталі, флюсу, електродів або дроту та інші дані по шву та технологічному процесу. Для цього до початку розрахунку треба встановити типи з´єднань, форму та розміри швів, визначити площу наплавки та кількість проходів. Основні типи та конструктивні елементи зварних швів приводяться у відповідних стандартах. Площі наплавки знаходять як суму площ елементарних геометричних фігур, з яких ці шви складаються. Формули для розрахунку площі наплавки різних типів з´єднань приведені в додатку 4.

Кількість проходів при зварюванні визначається по формулі:

n = (F_н – F_н1) / F_нп +1, (5)

де F_н – загальна площа наплавки, мм²; (Додаток Е)

F_н1 – площа наплавки першого проходу, мм²;

F_нп – площа наплавки наступних проходів, мм².

При ручному дуговому зварюванні перетин першого проходу не повинен перевищувати 30-35 мм² і може бути визначений по формулі:

F_н1= (6 ÷ 8)· d_е,

а наступних проходів по формулі:

F_нп = (8 ÷ 12)· d_е.

При автоматичному зварюванні під флюсом максимальний перетин однопрохідного шва не повинен перевищувати 100 мм², при напівавтоматичному зварюванні в СО₂ – 50 мм², при автоматичному зварюванні в СО₂ – 70 мм².

Для електрошлакового зварювання розраховується глибина шлакової ванни, швидкість поперечного переміщення електродів, відстань між електродами та їх кількість.

Результати вибору та розрахунку параметрів режиму зварювання всіх швів зводяться в таблицю 6.

Таблиця 6 - Режими зварювання заданої зварної конструкції

Тип і розмір шва	Fн, мм2	Кількість проходів	dдр, мм	Iзв, А	Uд, В	Vзв, м/год	Vпод, м/год	lе, мм	gг, л/хв

Параметри режимів, вказаних в таблиці, коректуються стосовно прийнятим способам зварювання.

Література: (1, 4, 5, 7).

2.9 Вибір та характеристика зварювального обладнання

Вибір зварювального обладнання виконується в залежності від прийнятих способів зварювання та з урахуванням забезпечення заданих режимів зварювання.

Основними критеріями вибору раціональних типів обладнання є:

- технічна характеристика, яка найбільш відповідає прийнятим режимам зварювання;

- найбільша експлуатаційна надійність та простота обслуговування;

- найбільший коефіцієнт корисної дії та найменше споживання електроенергії при експлуатації;

- найменші габаритні розміри, що обумовлюють мінімальну площу для розміщення;

- найменша вага і мінімальна вартість.

Для кожної операції зварювання розробленого технологічного процесу необхідно вказати зварювальне обладнання із зазначенням його призначення, моделі, будови, принципу роботи та налагодження на заданий режим. Технічні дані прийнятих джерел живлення зварювальної дуги, а також автоматів та напівавтоматів приводяться у формі таблиць.

Література: (8, 10, 12, 13, 20, 24).

2.10 Вибір та проектування складальних пристосувань та зварювальних установок

Завданням передбачено проектування пристосувань для складання і установки для зварювання, загальний вид яких повинен бути представлений в графічній частині курсового проекту. Для операцій розробленого технологічного процесупроводиться вибір складального, складально-зварювального та механічного зварювального обладнання. Рекомендується створювати установки для зварювання методом агрегатування із серійного обладнання:

- для встановлення та обертання зварних конструкцій (кантувачі, позиціонери та маніпулятори, роликові стенди);

- для встановлення і переміщення зварювальних автоматів та напівавтоматів (поворотні колони, веломашинні вантажівки, направляючі пристосувань, стійки, консолі, площадки).

Конструктивні схеми складальних пристосувань також можуть бути зкомпоновані з типових елементів базування, встановлення і закріплення. В пояснювальній записці необхідно надати описання конструктивної будови та принципа роботи пристосування або установки, що представлені в графічній частині проекта. Оснащення інших операцій технологічного процесу представити конструктивними схемами і коротким описом принципу роботи.

Література: (8, 10, 12, 13, 14, 19, 20, 24, 25).

3 Організаційний розділ

3.1 Визначення потреб у прокаті

Потреба в прокаті (листи, смуги, кутники, швелера, двотаврові балки, труби і т.д.) на виробництво зварних конструкцій визначається по кожній групі сортаменту по формулі:

G_п = K_п · Σg, (6)

де G_п – вимагаєма якість проката даної групи сортаменту на одну зварну конструкцію, кг;

K_п – коефіцієнт перерахування ваги готової конструкції в вагу її до обробки (коефіцієнт витрати проката);

Σg – вага деталей, виготовлених з прокату даної групи сортаменту, кг.

Чиста вага деталей, які входять в задану зварну конструкцію, визначається на основі креслень та специфікацій або розрахунком. Коефіцієнти перерахунку встановлюються за даними таблиці 7 в залежності від галузі, до якої належить дана зварна конструкція.

Таблиця 7 – Коефіцієнти перерахунку ваги готової конструкції в вагу її до обробки

Галузь	Вид прокату
	листовий	профільний	трубний
Важке, енергетичне та транстпортне машинобудування	1,23	1,14	1,14
Хімічне та нафтове машинобудування	1,25	1,16	1,11
Машинобудування для легкої та харчової промисловості	1,25	1,18	1,15
Автомобільна промисловість	1,28	1,08	1,22
Тракторне та сільськогосподарче машинобудування	1,35	1,20
Електротехнічна промисловість	1,27	1,18	1,20
Верстатобудування	1,20	1,08	1,19
Приборобудування	1,35	1,11	1,08

Результати розрахунку по визначенню витрат прокату на задану зварну конструкцію зводяться в таблицю.

Таблиця 8 – Відомість витрат прокату на задану зварну конструкцію

Найменування деталей	Вид прокату	Кількість деталей	Вага деталей, кг		Кп	Вага прокату, кг
			однієї деталі	на виріб		на одну деталь	на виріб
Всього:

Вага відходів визначається, як різниця між витратами прокату і вагою готової зварної конструкції.

Література: (1, 3, 5, 15, 16, 18, 21, 28).

3.2 Визначення витрат зварювальних матеріалів

Витрати електродів (G_е) або зварювального дроту (G_др) на виготовлення заданої зварної конструкції визначаються по питомій витраті електродів g_е або дроту g_др та довжині швів l_ш:

G_е= g_е· l_ш, кг

(7)

G_др= g_др· l_ш, кг.

Питома витрата електродів або зварювального дроту залежить від маси наплавленого металу на 1 м шва:

g_е = g_н· К_в

g_др = g_н· К_в,

де К_в – коефіцієнт витрати електродів або дроту;

g_н – маса наплавленого металу на 1 м швазалежить від типу розміра прийнятих зварних з´єднань та їх площин наплавки:

g_н = F_н· γ ·10^-3, кг/м

де γ – щільність сталі (γ = 7,85 г/см³).

Коефіцієнти витрати електродів встановлюються по паспортним даним прийнятих електродів. Коефіцієнти витрати дроту для розрахунків приймаються:

- при автоматичному зварюванні під флюсом К_в=1,03;

- при електрошлаковому зварюванні К_в=1,02;

- при автоматичному та напівавтоматичному зварюванні в СО₂ К_в=1,1.

Витрати флюсу та захисного газу визначаються по витраті дроту:

G_ф= G_др· К_ф, кг

G_г= G_др· К_г, кг

де К_ф – коефіцієнт витрати флюсу, що дорівнює 1,12;

К_г – коефіцієнт витрати захисного газу, що дорівнює 1,15 (для зварювання в СО₂).

Необхідно розрахувати довжину швів по операціям і типорозмірам.

В пояснювальній записці провести розрахунки маси наплавленого металу на 1 м шва та питомої витрати зварювальних матеріалів для тих типорозмірів зварних швів, які не увійшли в техніко-економічне обгрунтування способів зварювання.

Розрахунок по визначенню витрат зварювальних матеріалів на задану зварну конструкцію зводяться в таблицю.

Таблиця 9 – Відомість витрат зварювальних матеріалів

№ операції	Марка зварювальних матеріалів	Тип розміра, довжина шва	Fн, мм2	gн, кг/м	gдр, кг/м	Gн, кг	Gдр, кг	Gф, кг	Gг, кг
010
020

Література (4, 5, 7, 11, 16, 27)

3.3 Основні заходи з техніки безпеки

Створення умов для безпеки праці повинно бути при виконанні всіх розрахунків в розділах проекту. В цьому розділі треба привести можливі види шкідливостей та травматизму для вибраних способів виготовлення, звернути максимальну увагу до зварювальних операцій. Слід також вказати конкретні заходи по охороні праці та протипожежної безпеки при виготовленні заданої зварної конструкції.

Література: (2, 5, 29, 30).

Графічна частина проекту

Перелік графічного матеріалу уточнюється керівником проекту відповідно до теми проекту та конструктивно-технологічних особливостей заданої зварної конструкції. Обсяг графічної частини проекту складає два аркуші формату А1 (594×841 мм). Креслення виконується згідно з вимогами ЄСКД. Кількість проекцій, розрізів та перетинів повинно бути достатнім для повного уявлення про конструкцію, її деталі та розміри.

На загальному виді конструкції приводяться технічні умови на виготовлення і зображені всі зварні шви, а поперечний перетин всіх типів швів (з показом розмірів підготовки кромок і зварних швів) винесений на поле креслення. В технічних вимогах на виготовлення конструкції треба відобразити: основні конструкційні матеріали та ГОСТ на їх позначення, спосіб зварювання і зварювальні матеріали, вимоги до зварних з’єднань і методи контролю якості, точність розмірів,

Другий аркуш графічної частини проекту - розробка загального вигляду зварювальної установки чи пристосування для однієї або декількох найбільш відповідальних операцій, які виконуються переважно механізованими способами зварювання. Розроблена оснастка повинна забезпечувати необхідну якість та високу продуктивність процесу при безпечних умовах її експлуатації. Рекомендується створювати прогресивні установки і стенди методом агрегатування із серійного устаткування та стандартних елементів пристосувань.

Специфікація до креслень розміщається як додаток до пояснювальної записки проекту.

Література: (8, 10, 14, 19, 20, 25).

До змісту

До змісту