5.2 Оборудование для сборки и сварки

При сборке конструкций широко используют разнообразные сборочные и сборочно-сварочные приспособления. Тип приспособления определяется серийностью производства и степенью сложности конструкции. При индивидуальном производстве применяют преимущественно универсальные приспособления. В серийном производстве наряду с универсальными приспособлениями применяют специализированные сборочные установки с быстродействующими прижимами. В массовом производстве применяют специализированные установки и приспособления.

Применение приспособлений снижает трудоемкость сборочных операций, уменьшает остаточные деформации, повышает качество конструкций и упрощает контроль и приемку собранных конструкций.

Универсальные приспособления для сборки, как правило, просты и выполняются переносными. Они не всегда обеспечивают необходимую точность и рассчитаны на проверку правильности сборки и установочных размеров. Для данной конструкции сборку и сварку будем выполнять на металлическом столе, используя упоры, прижимы, фиксаторы, которые нам обеспечат неподвижность детали относительно друг друга.

Основным назначением сборочного оборудования является фиксация и закрепление деталей собираемого узла в заданном положении. В большинстве случаев, сборочное и сборочно-сварочное оборудование являются специализированным, рассчитанным на изготовление изделий одного типа размера или группы однотипных изделий. Однако, узлы сборочного оборудования (установочные и закрепляющие элементы, поворотные устройства, основания) имеют универсальные значение и используются в различном сборочном оборудовании.

Установочные элементы разделяют на упоры, опоры, призмы, фиксаторы, шаблоны и домкраты. Упоры предназначены для фиксации деталей по базовым поверхностям. Откидные, отводные и поворотные упоры используют в случаях, когда постоянный упор затрудняет свободную установку детали или съем свариваемого изделия. Упоры, расположенные в горизонтальной плоскости, называют опорами . Призмы применяют для фиксации цилиндрических изделий. Фиксаторы используют для фиксации деталей по отверстиям и выполняют постоянными, съемными, отводными и откидными. Для быстрого отвода в исходное положение фиксаторы и упоры оснащают пневматическим приводом. Шаблоны применяют для установки деталей в заданное положение по другим, ранее установленным деталям собираемого узла. Они могут быть съемными, отводными или постоянными. Домкраты применяют при необходимости подъема деталей при сборке; часто они служат в качестве прижимных приспособлений.

Закрепляющими элементами являются прижимы. Прижимы могут быть обеспечивают прижимные усилия, сокращение трудоемкости сборочных операций, повышения уровня механизации и облегчение условий труда. Ручные прижимы разделяют на клиновые, винтовые, эксцентрические, рычажные, байонетные, пружинные. По роду привода механизированные прижимы делят на пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромагнитные, с постоянными магнитами.

2.4 РАСЧЕТ РЕЖИМОА СВАРКИ.

2.4.2 Расчет режимов для ручной дуговой сварки

Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, обеспечивающих устойчивое горение дуги и получе­ние швов заданных размеров, формы и свойств.

К основным параметрам относят диаметр стержня покрытого электрода, силу сварочного тока, его род и полярность, а также напряжение дуги; к дополнительным — состав и толщину покры­тий, положение шва в пространстве и число проходов.

Диаметр электродов выбирают в зависимости от толщины ме­талла, катета шва и положения шва в пространстве.

Выбираем диаметр электрода: он выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Выбираем диаметр электрода 2,5 мм,d_э=2,5 мм.

Силу сварочного тока обычно устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электрода. При сварке швов в нижнем поло­жении ее значения, А, рассчитывают, пользуясь эмпирической формулой:

I_св = (20 + 6d)d, (1)

Диаметр электрода подбирают с учетом толщины металла:

Толщина металла, мм	1-2	2-3	4-5	6-12	13 и более
Диаметр электрода,мм	2- 1,5	2- 3	3-4	4-5	5-8

Для сварки лестничного ограждения определяем силу сварочного тока,

I_св=(20+6*3)*3≈88 А.

Выбираем силу тока – 88 А.

Род и полярность тока устанавливают в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины. Для сварки применяем сварочный выпрямитель, так как при сварке лестничного ограждения необходимо использовать постоянный ток и сварку нужно вести на обратной полярности.

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20... 36В. Для работы выбираем тип электрода Э42, диаметр электрода выбирается от толщины свариваемого металла и будет равен 3 мм. Сварка выполняется в нижнем положении.

Маркировка электрода

Э-42-СМ-11-Ø3.0-УД2

Е432(5)-Б10

Выбираем расход электродов для сварки лестничного ограждения

Расход электродов вычисляется по формуле:

G_нм = F • L • γ, г (2)

где F – поперечное сечение наплавленного металла равна 0,045мм²;

L – длина швов равна 51,20м;

γ – удельный вес наплавленного металла 7,8г/см².

G = 0,031 • 51,20 • 7,8 =12,38016 г

Gэ=_нG_м*k_п (3)

где k_п – коэффициент , учитывающий потери (угар, разбрызгивание, огарки) и вес покрытия или шихты для электродов (для электрода СМ-11 он будет равен 1,8)

Gэ=12,38016*1.2=14,856192 г

Исходя из этого, определяем количество электродов

1920 / 75 = 26 электродов

Для сварки лестничного ограждения понадобится 26 электродов.

2.4.1. Расчет режимов для газовой сварки.

Качественный сварной шов обеспечивается правильным подбором тепловой мощности сварочного пламени, видом пламени, способом сварки, углом наклона горелки, применением соответствующего присадочного материала и флюса.

Сварные швы в конструкции по расположению в пространстве нижние, соединение типа С4 ГОСТ 5264-80.

При толщине металла до 5 мм применяют левый способ сварки при котором горелка движется справа налево.

Присадочный пруток находится слева от горелки и передвигается впереди пламени, направленного от наплавленного металла в сторону основного металла, на нагрев которого расходуется значительная часть тепла, в результате чего наплавленный металл быстро охлаждается.

При толщине металла более 5 мм применяют правый способ сварки, при котором горелка движется впереди сварочной проволоки слева направо .Пламя направлено на наплавленный металл, что способствует более качественному формированию шва, увеличивает производительность, уменьшает расход ацетилена, но при малых толщинах может привести к прожогу металла.

Рисунок 8 – Способы газовой сварки:

а – правый; б – левый

Угол наклона горелки к свариваемой поверхности зависит от толщины металла. При её увеличении нужна большая концентрация тепла и соответственно большой угол наклона горелки.

Рисунок 9 - угол наклона газовой горелки

Диаметр присадочной проволоки d (мм) для левого способа сварки определяют по формуле:

d = S / 2 +1

где S – толщина свариваемого металла.

d=2,5/2+1=2,25 мм; выбираем диаметр присадочной проволоки – ≈2,5-2 мм.

Тепловая мощность сварочного пламени оценивается по расходу ацетилена (л/ч) и определяется по формуле:

q =A* S (4)

где А – коэффициент тепловой мощности (для малоуглеродистой стали А = 100 – 130 л/ч·мм);

S – толщина свариваемого металла, мм.

q =100*2.25= 225л/ч

По мощности пламени принимаем газовую горелку Г2 и № 3 наконечника горелки.

Скорость сварки V (м/ч) определяется глубинной проплавления и зависит от свойств металла и рассчитывается по формуле:

V = C / S (5)

где С – коэффициент, равный для левой сварки 12, для правой 15.

S – толщина металла, мм.

V = 12 / 2,25≈5,35м/ч

Время сварки t (ч) определяют из уравнения:

t = L / V (6)

где L – длина шва, равно 7,408 м

V – скорость сварки, м/ч.

t = 7,408/ 5,35≈1,38ч

Полный расход горючего газа Q (л) определяется по формуле:

Q = q · t (7)

где q – тепловая мощность сварочного пламени, л/ч;

t – время сварки, ч.

Q = 225 · 1,38=310,5л

Расход кислорода – Q_к рассчитываем от объема ацетилена по формуле:

Q_к = Q · k (8)

где Q – объем ацетилена; л

k – коэффициент расхода кислорода, равен 1,1;

Q_к = 310,5 · 1,1= 341,55л

Для сварки данной конструкции потребуется 310,5л ацетилена и 341,55 л кислорода.

Расход присадочной проволоки подсчитывают по весу наплавленного металла. Определяем вес наплавленного металла по формуле:

Q₁ = C∙S (9)

Q₂ = Q₁∙L (10)

где Q₁ - вес наплавленного металла на 1 м шва, г;

S - толщина свариваемого металла, мм;

С - коэффициент ( для стали S>5мм, принимаем 10).

L – общая длина шва, м (равна 7,408м)

Q₁ = 12∙2,5=30г

Q₂ = 30∙7,408=517,92г

2.5 КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА

2.5.1.Основы процесса кислородной резки

Процесс кислородной резки основан на горении металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся оксидов. Резка начинается с нагрева металла в начальной точке до температуры воспламенения (начала интенсивного оксидирования) данного металла в кислороде. Для нагрева металла используется подогревающее пламя, образуемое при сгорании ацетилена или газов-заменителей его в смеси с кислородом.

Оксиды удаляются струей режущего кислорода, вытекающего из центрального канала мундштука. Пуск режущего кислорода осуществляется после того, как начальная точка нагрева до температуры воспламенения разрезаемой стали (для низкоуглеродистой стали примерно 1300⁰С). Непрерывность процесса поддерживается нагревом поверхности металла, подогревающим пламенем впереди струи режущего кислорода и удалением оксидов из полости реза.

Для протекания процесса резки необходимо удовлетворение ряда условий:

1. Температура плавления металла должна быть выше температуры ее воспламенения в кислороде.

2. Температура плавления оксидов должна быть ниже температуры самого металла в процессе резки.

3. Количество теплоты, выделяющееся при оксидировании металлов, должно быть достаточным для поддержания непрерывного процесса резки.

4. Теплопроводность металла не должна быть чрезмерно высокой.

5. Образующиеся оксиды должны быть жидкотекучими, и в разрезаемом металле должно быть ограниченное количество примесей, препятствующих резке.

Кислородная резка входит в группу процессов так называемой термической резки. Эта группа наряду с кислородной резкой включает кислородно-флюсовую резку и новые разновидности газодуговой резки: плазменно-дуговая, воздушно-дуговая и газолазерная резка.

Кислородная резка является одним из наиболее распространенных процессов газопламенной обработки металлов. Этот процесс широко используется в металлообработке и металлургии при резке листов, заготовок профильного проката, труб и т.д.

Различают два основных вида кислородной резки: разделительную и поверхностную.

Разделительная резка производится без и со скосом кромок под сварку, а поверхностная резка бывает либо сплошная, когда обрабатывается вся поверхность заготовки за один проход, либо выборочная с местным удалением поверхностного слоя металла.

2.5.2. Режимы кислородной резки

Основными показателями режима резки являются: мощность пламени, давление режущего кислорода и скорость резки. От выбора этих показателей для данной толщины разрезаемого металла и конструкции резака во многом определяется производительность и качество резки.

Мощность пламени зависит от толщины разрезаемого металла, состава и состояния стали (прокат или поковка). При ручной резке, из-за неравномерности перемещения резака, обычно приходится в 1,2-2 раза увеличивать мощность пламени, по сравнению с машинной резкой. При резке литья следует повышать мощность пламени в 3-4 раза, так как поверхность отливок, как правило, покрыта песком и пригаром.

Для резки стали толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя, а при резке металла толщиной свыше 400 мм целесообразно использовать подогревающее пламя с избытком ацетилена (науглероживающее) для увеличения длины факела и прогрева нижней части разреза.

При ацетиленокислородной резке оптимальное расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла зависит от его толщины:

Давление режущего кислорода зависит от толщины разрезаемого металла, формы режущего сопла и чистоты кислорода. Для каждого сопла и толщины металла существует оптимальная величина давления, при повышении которой допустимая скорость резки уменьшается и ухудшается качество поверхности реза.

Скорость резки должна соответствовать скорости оксидирования металла по толщине разрезаемого листа. При замедленной скорости происходит оплавление верхних кромок разрезаемого листа и расплавленные шлаки (оксиды) вытекают из разреза в виде потока искр в направлении резки .

Слишком большая скорость характеризуется слабым вылетом пучка искр из разреза в сторону, обратную направлению резки и значительным «отставанием» линий реза от вертикали. Возможно непрорезание металла.

При нормальной скорости резки поток искр и шлака с обратной стороны разрезаемого листа сравнительно спокоен и направлен почти параллельно кислородной струе.

Рисунок 10 - Характер выброса искр и шлака при резке:

а – скорость резки мала, б – оптимальная скорость резки, в – скорость резки велика

6 Технологический процесс изготовления металлической скамейки

Технологическая карта на заготовительные, сборочно-сварочные операции при изготовлении металлической скамейки.

Таблица 8 – Технологический процесс сборки и сварки металлической скамейки.

Наименование операций, метод обработки	Оборудование, оснастка	Режимы, вспомогательный материал	Квалификация, разряд	Норма врем. мин
1	2	3	4	5
Изучить чертеж	Сварочный пост, разметочная плита		Слесарь 2 разряда	5
Разметка деталей согласно чертежу: -зачистить поверхности -разметить детали	Разметочная плита	Рулетка, линейка ,мел,	Слесарь 2 разряда	10
Резка деталей согласно разметке: -отрезать профиль 2,5*32*32 п.1 длиной 1825 мм в кол-ве 1 шт, подрезать концы профиля согласно разметки, -отрезать профиль 2,5*32*32 п.1 длиной 650 мм в кол-ве 4 шт., -отрезать профиль 2,5*32*32 п.1 длиной 600 мм в кол-ве 3 шт, -загнуть квадрат 12 п.4 по шаблону	Слесарный пост Отрезной станок	Спецодежда шаблон Зажимы Фиксаторы	Слесарь 3 разряда	10
Подготовка деталей к сборке: -проверить кол-во заготовок -очистить кромки деталей от ржавчины, грязи и пыли, -зачистить заусенцы, -разметить на п.1 месторасположение п.2	слесарный пост	Металлическая щетка, напильникВетошь мел	Слесарь 3 разряда,	20
Сборка конструкции на прихватках и сварка: -уложить на металлический поддон профиль п.1, проварить загнутые концы профиля, -установить на профиль п.1 профиль п.2 согласно разметки и прихватить, -установить профиль п.3 между стойками п.2 и прихватить, -проварить конструкцию, -установить кованые элементы п.4, прихватить и приварить, - зачистить швы	Кабели ПРГД сварочный выпрямитель, Болгарка Сварочный стол	Электроды Электрододержатель Фиксаторы Упоры Шлакоотделитель Щетка Зачистной круг для болгарки спецодежда	Сварщик 3 разряда	202

На изготовление металлической лестницы потребуется 202 минуты или 3 часа 22 минуты.