Технические условия на изготовление:

1. Допустимые дефекты швов: поры не более 3 шт. на 100 мм шва диаметром менее 1 мм; подрезы глубиной не более 0,5 мм.

2. Отклонение размеров угловых швов: 0–0,5 мм.

3. Твердость HV в зоне термического влияния 3000 МПа.

Деталировка:

1. Косынка верхняя, дет. 3, 4 шт., сталь ВСт3кп, ГОСТ380-88.

2. Косынка нижняя, дет. 4, 4 шт., сталь – см. поз. 1.

3. Плита основания, дет. 5, 2 шт., сталь 10ХСНД, ГОСТ 19282-74.

4. Накладка, дет. 6, 6 шт., сталь – см. поз. 3.

Задание № 76

Отвод

Программа 18000 шт. в год.

Спецификация деталей:

1. Крышка левая – 1 шт.

2. Крышка правая – 1 шт.

3. Обечайка – 1 шт.

4. Переходник – 1 шт.

Задание: Разработать техпроцесс и участок изготовления отвода. Произвести расчет угловых швов, соединяющих дет. 1 и 2; 2 и 4. Давление при эксплуатации Р = 5 МПа. При необходимости внести изменение в тип соединения и размер катета углового шва. Спроектировать приспособление для сборки и сварки узла.

Технические условия на изготовление:

1. В сварных швах не допускаются поры, несплавления, трещины, свищи; допустимая величина подрезов – глубиной не более 0,5 мм.

2. Узел испытать на герметичность при давлении 7,5 МПа.

3. Твердость HV в зоне термического влияния 3500 МПа.

Деталировка:

1. Крышка левая, дет. 1, 1 шт., сталь 30 ХГСА, ГОСТ 4543-71.

2. Крышка правая, дет. 2, 1 шт., сталь – см. поз. 1; эскиз – см. поз. 1, но без отверстия.

3. Обечайка, дет.3, 1 шт., сталь 40ХН, ГОСТ 4543-71; установить допуски на размеры 360 мм и 60 мм.

4. Переходник, дет. 4, 1 шт., сталь см. поз. 3.

Задание № 77

Баллон

Программа 5000 шт. в год.

Спецификация деталей:

1. Корпус – 1 шт.

2. Верхнее днище – 1 шт.

3. Штуцер – 1 шт.

4. Нижнее днище – 1 шт.

Задание: Разработать техпроцесс изготовления и участок сборки и сварки баллона. Произвести расчет глубины предельно допустимого подреза для продольного шва (давление эксплуатации 5,5 МПа). Спроектировать приспособление для сборки и сварки баллона.

Технические условия на изготовление:

1. В сварных швах не допускаются поры, непровары, трещины.

2. Контроль плотности швов производить сжатым газом в ванне с водой давлением 7,5 Мпа.

3. Твердость HV в зоне термического влияния 3000 МПа.

Деталировка:

1. Корпус, дет. 1, 1 шт., сталь 17ГС, ГОСТ 11474-76.

2. Верхнее днище, дет. 2, 1 шт., сталь 17Г1С, ГОСТ 5520-79.

3. Штуцер, дет. 3, 1 шт., сталь 08Х13, ГОСТ 5632-72.

4. Нижнее днище, дет. 4, 1 шт., сталь см. – поз. 2.

5. Порядок выполнения курсового проекта

5.1. Анализ конструкции изделия /1–6, 8, 10–13/.

Определяется тип конструкции (оболочковая, плоскостная, балочная, решетчатая и т.д.) Изучается отечественный, зарубежный опыт изготовления аналогичных конструкций. Выделяются детали, технологические узлы. Приводятся свойства конструкционного материала по временному сопротивлению, пределу текучести, ударной вязкости, относительному удлинению, сужению, химсостав по содержанию и разбросу всех элементов в процентах. Данные сводятся в таблицу. Оценивается точность изготовления деталей по системе допусков на изготовление и определяется вид требуемой обработки (термическая, механическая, и т. д.).

5.2. Отработка на технологичность /1–6, 8, 10–13/.

Технологичным называется изделие, соответствующее всем техническим параметрам функционального назначения, изготовленное при минимальных затратах труда, времени, материалов.

В процессе отработки на технологичность базовое конструктивное решение анализируется по следующим параметрам:

• производительность и качество заготовительных работ;

• свариваемость основного металла;

• доступность сварных швов и возможность выполнения их механизированными способами и в удобном положении;

• возможность расчленения конструкции на узлы и подузлы для параллельной сборки и сварки с последующим укрупнением;

• расположение сварных швов с целью уменьшения остаточных сварочных деформаций;

• использование конструкторских баз в качестве технологических для базирования деталей при сборке;

• исключение конструктивных и технологических факторов, способствующих снижению выносливости и повышению хрупкости конструкций;

• возможность и доступность выполнения соответствующих контрольных операций;

• транспортабельность (для крупногабаритных изделий);

• использование типовых технологических процессов;

• применение унифицированной и переналаживаемой оснастки;

• использование заготовок, полученных технологическими способами с минимальными припусками на обработку;

• уменьшение подгоночных операций при сборке и на монтаже;

• снижение объемов термообработки либо замена ее более экономически эффективными способами;

• применение металлопроката стандартных размеров при минимуме специальных к нему требований;

• применение гнутых, штампованных и облегченных профилей;

• недопущение мест скопления и пересечения сварных швов.

5.3. Разработка технических условий (ТУ) на производство и приемку изделий /1–6, 8, 10, 11, 15, 21/.

ТУ разрабатываются одновременно с конструированием изделия и включают основные требования к следующим параметрам:

• материалам (основным, присадочным, защитным);

• полуфабрикатам с указанием методов их приемки;

• заготовительным операциям (способам очистки, правки, резки, подготовки кромок под сварку, вальцовки, гибки, механической обработки, образованию отверстий и т. д.);

• сборке, прихватке и приемам подгонки деталей и узлов;

• методам и способам сварки;

• особым условиям при сварке;

• квалификации сварщиков;

• качеству сварных швов, методам их контроля и уровню допустимых дефектов, методам их исправления;

• допускам на окончательные размеры изделия;

• требованиям по термообработке;

• требованиям по окраске и маркировке;

• подготовке и транспортированию (комплектации, упаковке, сопроводительной документации и т. д.).

Название и номер ГОСТов на требования ТУ включаются в соответствующие пункты.

5.4. Выбор способов изготовления заготовок и типа заготовительного оборудования /5,6,8,9,12,21/.

Заготовительные операции должны начинаться с правки и очистки металла.

5.4.1. Правка. Правка листового проката осуществляется на многовалковых листоправильных машинах (от 5 до 22 валков). Для меньших толщин применяются машины с большим числом валков.

При правке на листоправильных машинах значительная часть труда и времени расходуется на крановые операции по установке листа в машину и снятия его после правки. Для сокращения времени на эти операции, высвобождения общецеховых кранов и облегчения условий труда машины оснащаются комплексом средств механизации.

Для правки и гибки крупногабаритных, толстостенных заготовок используются гидравлические правильно-гибочные прессы (фрикционные с двухсторонним приводом).

Для правки сортового и фасонного проката применяются сортоправильные многороликовые машины, а также правильно-гибочные горизонтальные прессы.

5.4.2. Очистка поверхности металла. Применяется для удаления с поверхности слоя консервации, загрязнений, смазочно-охлаждающих средств, ржавчины, окалины, заусенцев и грата, затрудняющих процесс выполнения швов и препятствующих нанесению защитных покрытий (грунтовка, окраска).

Наиболее тщательная очистка металла требуется при применении контактной сварки (точечной и роликовой), а также цветных металлов.

Для очистки металла применяются механические и химические методы.

Для зачистки и притупления острых кромок малогабаритных листовых деталей после штамповки и резки на ножницах применяют галтовочные барабаны, а также станки для зачистки заусенцев.

При изготовлении сварных конструкций применяются следующие виды резки: резка на ножницах, резка на отрезных станках, термическая резка, резка в штампах и на прессах.

5.4.3. Резка на ножницах. Ножницы применяют для резки листового фасонного и сортового проката малых и средних толщин и сечений.

5.4.4. Термическая резка применяется для листового материала разных толщин. Производятся как прямолинейные, так и фигурные резы материала толщиной до 300 мм и более.

Основными видами термической резки являются кислородная и плазменно-дуговая.

5.4.5. Резка сортового и фасонного проката. Для сортового и фасонного проката используется различные типы пресс-ножниц: комбинированные, сортовые, для резки уголков, швеллеров и двутавров. Применяются и отрезные станки.

5.4.6. Гибка. Гибку необходимо выполнять при величинах деформаций, исключающих образование трещин. Поэтому в зависимости от свойств, толщины, размеров и формы заготовок для каждого способа гибки и вида оборудования устанавливают предельно допустимые минимальные радиусы, при которых гарантируется необходимые качества гибки (отсутствие трещин и наклепа).

По принципу действия оборудование для гибки делится на две группы: ротационные машины и прессы.

К ротационным машинам относятся листогибочные вальцы (3- и 4-валковые), листогибочные машины с поворотной гибочной балкой, профилегибочные роликовые машины, трубогибочные машины, трубо- и профилегибочные роликовые машины, трубо- и профилегибочные станки с индукционным нагревом.

5.4.7. Штамповка (холодная). Обеспечивает высокую точность и производительность труда. Основные виды холодной штамповки – вырубка, пробивка, гибка, вытяжка и формовка.

Холодная штамповка применяется для получения деталей из листового материала, преимущественно толщиной до 10 мм. Пробивка отверстий производится в металле толщиной до 25 мм.

5.4.8. Механическая обработка деталей на металлорежущих станках. При изготовлении деталей для сварных конструкций металлорежущие станки применяются для выполнения операций сверления отверстий, обработки кромок и поверхностей, резки.

Для сверления отверстия применяют вертикально и радиально-сверлильные станки. Отверстия сверлят в деталях больших толщин и при больших диаметрах, когда невозможно применять дыропробивные прессы, а также когда необходимо получить точные отверстия или расстояния между ними.

Кромки поверхности обрабатываются на кромкострогальных, продольно-строгальных, фрезерных, и токарно-карусельных станках в том случае, когда необходимо получить точные размеры деталей по длине и ширине, когда заданы жесткие требования к подготовке кромок под сварку, а также в случае, когда по условиям эксплуатации изделия требуется удалить зону наклепа после резки на ножницах или зону подкалки после термической резки.

Механическую обработку поверхностей применяют для получения чистых, ровных опорных плоскостей по особым техническим требованиям (обычно при передаче через торец значительных усилий).

5.5. Способы сборки и сборочное оборудование /5,6,10,11,15/. Процесс сборки состоит из ряда последовательных операций:

• подача детали к месту установки;

• установка детали в пространстве в определенное (проектное) положение;

• закрепление детали (временное, до сварки).

Подача деталей к месту установки и установка их в требуемое положение осуществляется универсальным или специальным подъемно-транспортным оборудованием (кранами, конвейерами, тележками и т. д.).

Положение деталей во время сборки определяется установочными элементами приспособления либо другими смежными деталями собираемой конструкции, установленными ранее и имеющими установочные поверхности. Детали закрепляются зажимными и прижимными элементами сборочных приспособлений.

Сборочное оборудование делится на собственно сборочное и сборочно-сварочное.

На сборочном оборудовании сборка заканчивается прихваткой. На сборочно-сварочном оборудовании, кроме сборки, производится полная либо частичная сварка изделия. Сборочно-сварочное оборудование применяется тогда, когда нецелесообразно вести сборку и сварку на разных рабочих местах. Некоторые изделия, особенно из тонколистовых материалов, не допускают прихватки. Во многих случаях перестановка со сборочного на сварочное приспособление удлиняет цикл изготовления, увеличивает трудоемкость, снижает точность. В то же время сборочно-сварочные приспособления обычно значительно дороже сборочных. Поэтому в каждом отдельном случае требуется тщательный анализ всех технических и технико-экономических факторов, определяющих выбор типов оборудования.

Сборочное оборудование может быть универсальным, специализи-рованным и специальным.

Универсальное оборудование предназначено для широкой номенкла-туры изделий. Специализированное – для группы однотипных изделий. Специальное – для одного–двух конкретных изделий. Выбор того или иного оборудования определяется типом и масштабом производства, т. е. производственной программой и конструктивной формой изделия.

Экономически целесообразно применение специального оборудования при массовом и крупносерийном производстве.

Специализированное оборудование может использоваться в серийном и крупносерийном производстве.

При единичном и мелкосерийном производстве следует применять универсальное оборудование.

Сборочное оборудование состоит из следующих частей:

• основания;

• установочных и зажимных элементов (ручных и механизированных).

Сборочное оборудование можно подразделить на следующие основные группы:

• сборочные кондукторы;

• сборочные стенды и установки;

• сборочно-разборочные приспособления;

• переносные сборочные приспособления (стяжки, струбцины, растяж-ки и др.).

5.5.1. Установочные элементы. Обеспечивают правильную установку деталей сварного узла в сборочных приспособлениях. Установочные элементы можно подразделить на неподвижные (постоянные), съемные и подвижные (отводные, откидные, поворотные).

По назначению установочные элементы подразделяются:

• на упоры для установки деталей по базовым поверхностям;

• установочные пальцы (фиксаторы) и оправки (для установки по отверстиям);

• призмы для установки цилиндрических деталей;

• накладные кондукторы (шаблоны) для установки деталей по другим, ранее установленным деталям.

5.5.2. Зажимные элементы ручные – прижимы и зажимы эксцентриковые, рычажные, байонетные и пружинные.

Прижимы отличаются от зажимов тем, что их усилие направлено в одну сторону (они прижимают детали либо к упорам, либо к другим деталям).

Зажим имеет две рабочие поверхности, расположенные одна против другой, подобно тискам.

5.5.3. Зажимные элементы механизированные. Эти элементы, несмотря на большую сложность и стоимость, имеют следующие преимущества в сравнении с ручными:

• создание значительно больших прижимных усилий;

• быстрота срабатывания;

• освобождение рабочего от тяжелого физического труда;

• возможность дистанционного управления;

• возможность расположения в труднодоступных местах;

• возможность одновременного включения нескольких прижимов.

По роду привода механизированные прижимы бывают гидравли-ческими, пневматическими, пневмогидравлическими, электромагнитными, с постоянным магнитом.

5.5.4. Переносные сборочные приспособления. Струбцины служат для прижима деталей друг к другу или для установки и закрепления деталей в определенном положении.

Стяжки предназначены для сближения кромок свариваемых изделий. Распорки используются для выравнивания кромок собираемых изделий, сохранения формы и размеров изделия при сборке и сварке.

Домкраты применяются в качестве регулируемых опор для точной установки тяжелых деталей.

5.5.5. Сборочные кондукторы, стенды, установки. Оборудование для сборки плоскостных конструкций:

• электромагнитные стенды;

• стенды с передвижными (катучими) балками.

Оборудование для сборки цилиндрических конструкций: осевые и радиальные прижимы, центраторы и др.; для сборки балочных конструкций – стенды с подвижными сборочными порталами и др.; для сборки рамных и решетчатых конструкций – сборочно-разборочные приспособления.

Комплекс сборочно-разборочных приспособлений состоит из нескольких групп деталей и сборочных единиц. Основанием служат базовые детали – плиты, балки, кольца.

На базовых деталях крепятся фиксирующие (упоры, призмы, фиксаторы) и прижимные (прижимы, струбцины, распорки, стяжки и т. п.) детали.

5.6. Оценка свариваемости основного материала.

Свариваемость определяется химико-физическими свойствами материала, способами и режимами сварки, применяемой технологией, другими параметрами. Оценку свариваемости устанавливают по результатам испытания специальных образцов, называемых пробами /39/. Однако практикой изготовления сварных соединений по накопленным статистическим данным выработан ряд методик косвенной оценки свари-ваемости. По имеющимся зависимостям /40, 39, 9/ производят оценку рас-сматриваемой характеристики.

Главным показателем свариваемости, определяющим эксплуатацион-ную надежность сварных соединений, является их стойкость против образования холодных и горячих трещин. Появление данных трещин либо их отсутствие зависит от химического состава металла шва, условий его кристаллизации, характера изменения структуры в зоне термического влияния (ЗТВ) и др. Наиболее распространенным материалом для сварных конструкций являются стали. Подразделение сталей на типы и классы, а также перечень марок сталей, используемых для производства сварных конструкций, представлены в прил. 3.

Оценку склонности ЗТВ к образованию холодных трещин рекомендуется производить по следующим методикам:

а) путем подсчета эквивалентного содержания углерода /40,9/;

б) по уравнению Ито-Бессио /39/;

в) определение твердости по Виккерсу (HY) в ЗТВ /39/.

Для оценки склонности металла шва к образованию горячих трещин наиболее распространенной методикой для дуговых способов сварки является подсчет серного эквивалента HCS /39/, однако допускается применять и другие методики, изложенные в /39/. При этом необходимо иметь в виду, что химический состав металла шва определяется на основе соотношения долей основного и присадочного металлов. Такое соотношение обычно находят путем планиметрирования отдельных участков шва и его общей площади /41/.

Предотвращения трещинообразования можно добиться несколькими путями:

а) снижением общей жесткости узла или конструкции, что обычно связано с их изменением;

б) снижением содержания диффузионного водорода;

в) посредством выбора оптимальной технологии изготовления сварной конструкции.

Последний способ является более предпочтительным, и его сущность, как правило, сводится к снижению скорости охлаждения в ЗТВ в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита при сварке низколегированных конструкционных сталей. Оптимальные значения интервалов скоростей охлаждения, при которых получают в ЗТВ благоприятные структуры и не происходит образования холодных трещин, приведены в приложении для ряда конструкционных сталей /1/.

Пользуясь заданными табличными значениями оптимальных скоростей охлаждения, по формулам, полученным из уравнений теплопроводности для различных источников тепла (либо по номограммам /9/), производят расчет погонной энергии сварки и температуры предварительного подогрева. Некоторые физические константы материалов, необходимые для расчета, приведены в табл. 2–5.

Таблица 2