Комсомольський-на-Амурі політехнічний технікум
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС СКЛАДАННЯ І ЗВАРЮВАННЯ
СЕКЦІЇ Палуба першому ярусі в РАЙОНІ 203 ... 220ШП.
З ЕКОНОМІЧНИХ ОБГРУНТУВАННЯМ
Дипломний проект
Пояснювальна записка
Погоджено
Консультант Керівник
Рецензент Студент
Зміст
Введення
1. Загальна частина
1.1 Опис конструкції
1.2 Характеристика основного металу
2. Технологічна частина
2.1 Зміна технологічного процесу
2.2 Вибір та обгрунтування способів зварювання
2.3 Вибір та обгрунтування струму і полярності
2.4 Вибір та обгрунтування зварювальних матеріалів
2.5 Вибір і розрахунок режимів зварювання
2.6 Вибір і опис зварювального устаткування
2.7 Опис механізованого складально-зварювального пристосування
2.8 Основні положення на складання та зварювання
2.9 Технологічний процес
2.10 Методи контролю
3. Організаційна частина
3.1 Розрахунок необхідної кількості обладнання та пристосувань
3.2 Розрахунок необхідної кількості робочих
4. Економічна частина
4.1 Розрахунок витрат на матеріали і електроенергію
4.2 Розрахунок фонду заробітної плати основних робітників
4.3 Розрахунок цехової собівартості складально-зварювального цеху
4.4 Розрахунок економічного ефекту
5. Заходи з техніки безпеки і протипожежної техніки
та охорони праці
Список використаних джерел
Введення
Напевно не всі знають, що до 1795р. титан називали «менакін». Таку назву дав цьому елементу, який відкрив його в 1791 році англійський священик Вільям Грегор, у вільний від роботи час із захопленням займався мінералогією і хімією.
Коли німецький хімік Мартін Кланрот в 1795 році вдруге відкрив елемент - на цей раз в мінералі рутил, він змінив його назву, на гарне багато до чого зобов'язують ім'я «Титан». Титанами у давньогрецькій міфології звали синів Геї - богині землі.
Відкрити елемент - це ще не значить виділити його в чистому вигляді.
У 1823 році англійський вчений Волстан, досліджуючи кристали, виявлені в металургійних шлаках, він прийшов до висновку, що кристалічна речовина - не що інше, як чистий титан. Через 33 року німецький хімік Велер встановив, що ці кристали являють собою з'єднання титану з азотом і вуглецем, а аж ніяк не вільний титан, як помилково вважав Волстон.
Лише в 1875 році російський вчений Д. К. Кирилов зумів отримати металевий титан. Результати цих робіт Д. К. Кирилов опублікував у брошурі «Дослідження над титаном». Але в умовах царської Росії цей важливий праця нікого не зацікавив і по цьому залишився непоміченим.
У 1887 році є досить чистий продукт - близько 95% титану - отримали співвітчизники Нільсон і Петерсон, восстанавливавшие тетрахлорид титану металевим натрієм в сталевій герметичній бомбу.
Нарешті в 1910 році американський хімік Хантер удосконалив спосіб Нільсона і Петорсона, зумів отримати кілька грамів порівняно чистого титану. Ця подія викликала широкий резонанс у різних країнах.
Отже, чистий титан був отриманий. Але чистим він міг вважатися з великою натяжкою, так як все ж таки містив кілька десятих часток відсотка домішок.
І ось нарешті у 1925 році голландський вчений ван Аркель і де Бур розкладанням тетрахлориду титану на розпеченій вольфрамової дроту отримав титан високої чистоти. Ось тоді виявилося, що існували уявлення про крихкість титану не витримує жодної критики, оскільки метал, отриманий ван Аркіем і де Буром володіє дуже високою пластичністю. Його Можна було кувати на холоді як залізо, випускати в листи, стрічку, дріт і навіть найтоншу фольгу.
Тепер горде ім'я, яке носить елемент, нікому вже не здавалося, як колись, і ранньої долі - перед ним відкривалася широка дорога у світ техніки.
1. Загальна частина
1.1.Опісаніе конструкції
Палуба - це система горизонтальних перекриттів, що йдуть безперервно по всій довжині і ширині судна. Балки, що входять до складу перекриття, діляться на балки головного напрямку (велика кількість балок одного напрямку) і перехресні зв'язки (потужні балки, перпендикулярні балках головного напрямку і підтримують їх). У залежності від розташування балок головного напрямку по відношенню до довжини судна розрізняють поперечну, поздовжню, змішану та комбіновану системи набору.
Секція палуби є складовою частиною судна, має габаритні розміри: довжина - 13600мм, ширина - 8680мм.
Настил палуби виконаний з листового матеріалу товщиною 5мм. Система набору палуби - поперечна.
Настил палуби виконаний з матеріалу Д32 за ГОСТ 5521-86.
При поперечної системі набору балки головного напрямку йдуть впоперек судна. У цьому випадку довга сторона пластин перекриття, обмежених набором, розташована поперек судна. Загальна поздовжня міцність забезпечується настилами палуб, настилом подвійного дна, зовнішньої обшивкою і всіма поздовжніми зв'язками. Відстань між балками головного напрямку називається поперечною шпація і визначається за правилами Регістру. Поперечна система набору для всіх суднових перекриттів найчастіше застосовується на відносно коротких судах, оскільки напруги від загального поздовжнього вигину на цих судах невеликі (до 100 - 130м), на них діє невеликий згинальний момент і стійкість настилу при стисканні забезпечується його товщиною. Палуби суховантажних суден, набрані за поперечної системі набору, відрізняються наявністю великих вирізів - вантажних люків, що мають комінгси (конструкція, що оздоблює виріз у палубі). Подпалубний набір складається з бімсів (поперечна балка палубного перекриття) і полубімсов (бімс, що проходить не по всій ширині судна). Разом із шпангоутами борту і флорами днища бімси утворюють шпангоутних раму. Уздовж судна йдуть карлингсами (посилені поздовжні балки палубного перекриття), які в районі вантажних люків поєднуються з їхніми поздовжніми комінгсами, утворюючи конструкції, звані мінгс-карлингсами. Карлингсами можуть ставитися в ДП (діаметральна площина), тоді поздовжні комінгси продовжуються під палубою кінцевими бімсами. Для зменшення маси палубних перекриттів по кінцях вантажного люка в ДП або по кутах вантажного люка ставляться пілерси (окремо стоять стійки для підтримки палуб або інших конструкцій) - дві або чотири відповідно.
У процесі експлуатації секція відчуває такі навантаження:
напруги від загального поздовжнього вигину судна;
вага пристроїв і механізмів, розташованих на палубі;
удари води, вкочується під час шторму на палубу і її вагу.
Секція не має погибь і збирається на залізобетонному стенді.
1.2 Характеристика основного металу
Сталь марки Д32 за ГОСТ 5521-86 є маловуглецевої низьколегованої суднобудівної сталлю підвищеної міцності.
Виплавка сталі виробляється в мартенівських або електричних печах, або в кисневому конвекторі з продувкою чистого кисню зверху.
Ця сталь відрізняється від інших сталей за хімічним складом, методом розкислення.
Зварюваність - здатність однорідних і різнорідних матеріалів і сплавів утворювати єдине з'єднання яке може працювати при заданому тиску, температурі і при змінних навантаженнях.
Таблиця 1. - Хімічний склад сталі
Марка стали | З | Mn | Si | P | S | Cu |
Cr | Ni | Mo | Al | |||||||
D 32 | 0, 18 | 0, 6 -1,4 | 0,15-0,3 | 0,035 | 0,035 | 0,35 | 0,2 | 0,4 | 0,08 | 0,015 |
Вуглець - один з найбільш важливих домішок, що визначають міцність, в'язкість, закаліваемость і, особливо, зварюваність сталі. Оскільки вміст вуглецю лежить в межах (0,2 - 0,35)%, то дана сталь відноситься до першої групи за зварюваності.
Mn - марганець, його вводять в сталь для розкислення, тобто для усунення шкідливих домішок закису заліза. Він підвищує міцність, мало впливає на пластичність.
Si - кремній раскисляют сталь. Він структурно не виявляється, тому що повністю розчиняється у фериті, окрім тієї частини кремнію, яка у вигляді окису кремнію не встигла спливти в шлак і залишилася в сталі. Кремній підвищує межу міцності і в'язкість.
Cr - хром посилює закаліваемость, в невеликих кількостях збільшує ударну в'язкість.
Ni - нікель збільшує пластичні та міцності властивості сталі, подрібнює зерна, не погіршуючи зварюваність.
P - фосфор, розчиняючись у фериті, підвищує температуру переходу в крихке стан і призводить до появи холодних тріщин.
S - сірка робить сталь крихкою, призводить до утворення гарячих тріщин.
Cu - мідь підвищує корозійну стійкість, пластичність.
Al - Чи впливає на границю міцності.
Механічні властивості сталі в таблиці 2.
За даними таблиці 2 бачимо, що сталь є досить міцною і пластичної.
Таблиця 2 - Механічні властивості сталі
Марка стали | Межа міцності Rm, МПа | Межа текучості, R сн | Залишковий відносне подовження А5,% | Випробування на Ударний вигин KV при температурі Т, ˚ С | |
+20 | -20 | ||||
Д32 | 450 | 315 | 22 | 26 | 27 |
Таблиця 3 - Теплофізичні властивості стали
Марка стали | λ, Дж / м з | а, см / м з | З о, Дж / кг з | Р, г / см | α е, 1 / с | Тпл, ° С | Те, ° С |
Д32 | 36 / 29 | 0, 04 / 03,057 | 543 / 710 | 7,83 | 11,5.10 | 1450 | 850 |
де λ - теплопровідність;
а - температуропровідність;
Со - питома теплоємність;
Р - щільність;
α і - коефіцієнтів лінійного розширення;
То - температура, при якій метал втрачає пружні властивості.
Для того щоб дізнатися, чи необхідний даної сталі марки D 32 підігрів, необхідно прорахувати еквівалент вуглецю Секв., У відсотках, використовуючи дані таблиці 1 за формулою:
Секв. = С + М n 16 + З r + Мо + V 15 + Ni + Cu 115 (1)
де С - вміст вуглецю в сталі, у відсотках;
М n - вміст марганцю у сталі, у відсотках;
З r - вміст хрому в сталі, у відсотках;
Мо - зміст молібдену в сталі, у відсотках;
V - вміст ванадію в сталі, у відсотках;
Ni - вміст нікелю в сталі, у відсотках;
З u - вміст міді в металі, у відсотках.
З екв. = 0,18 +1,616 +0,2 +0,08 +0,0515 +0,4 +0,35115 = 0,41%
При такому відсотку еквівалента вуглецю і при товщині металу 5мм, підігрів не потрібен.
2 Технологічна частина
2.1. Зміна технологічного процесу
У зв'язку зі збільшенням річної програми випуску, вважаю за доцільне замінити збірку листового полотнища на стенді по заводському технологічного процесу, на складання полотнища на залізобетонному стенді по дипломному технологічного процесу. Двосторонню механізоване зварювання в середовищі захисних газів аркушів палуби на односторонню автоматичну під флюсом на мідних підкладках із зворотним формуванням по дипломному технологічного процесу.
2.2 Вибір та обгрунтування способів зварювання
Для постановки прихваток при збірці конструкції, вибираю ручне дугове зварювання, так як для цього виду робіт застосування цього способу вважаю найбільш доцільним.
Сутність даного процесу полягає в тому, що метал плавиться за рахунок тепла електричної дуги, що горить між електродом і виробом. Захист розплавленого металу від навколишнього середовища проводиться за рахунок обмазки електрода.
Перевагою цього способу є його простота в обігу, відмітною особливістю є універсальність і маневреність. Основний недолік - низька продуктивність від 15 до 20%.
Коефіцієнт плавлення 8.5 - 9.5 м / А годину
Коефіцієнт наплавлення 8.5 - 9.5 м / А годину
Коефіцієнт втрат 7 - 8 г / А год
Для приварки перехресного набору вибираю механізоване зварювання в середовищі СО2. Сутність способу полягає в тому, що метал плавиться за рахунок тепла електричної дуги, що горить між автоматично подається дротом і виробом. Захист розплавленого металу від навколишнього середовища проводиться захисним газом, який подається до місця зварювання робочим тиском від 10 до 15 МПа. Захисні гази забезпечують високу якість зварних з'єднань. Зварювання може здійснюватися в усіх просторових положеннях і може бути застосована практично до будь-якого сплаву, з якого створені зварні конструкції.
Переваги способу - продуктивність більше, ніж при ручному зварюванні.
Недолік - вигоряння легуючих елементів в результаті дисоціації газу СО2 на газ СО і атомарний кисень, який сприяє вигоряння.
Коефіцієнт плавлення 12 - 15 г / А год
Коефіцієнт наплавлення 10 - 12 г / А год
Коефіцієнт втрат 12 - 15 г / А год
Для зварювання швів великої протяжності вибираю автоматичне зварювання під шаром флюсу. Сутність даного способу полягає в тому, що метал плавитися за рахунок тепла електричної дуги, що горить між автоматично подається дротом і виробом. Захист розплавленого металу від навколишнього середовища проводиться за рахунок вільно розсипав флюсу з бункера, швидкість зварювання регулюється автоматично.
Переваги даного способу - надійний захист близько шовної зони зварювання від навколишнього середовища, велика продуктивність зварювання.
Коефіцієнт наплавлення 14 - 16 г / А год
Коефіцієнт плавлення 15 - 20 г / А год
Коефіцієнт втрат 12 - 15 г / А год
2.3 Вибір та обгрунтування роду струму і полярності
Для ручного дугового зварювання покритими електродами, вважаю за доцільне застосувати постійний струм зворотної полярності, тому що при цьому струмі шви виходять щільними, безпористу, герметичні і за структурою відповідають спокійної сталі.
Для механізованого та автоматичного зварювання вибираю постійний струм зворотної полярності, тому що при цьому формування зварного шва найкраще, дуга горить стабільно. При прямій полярності процес зварювання характеризується найменшим розбризкуванням навіть при зварюванні значно малими струмами.
Хоча коефіцієнт плавлення електродного дроту при зварюванні зворотної полярності в 1,5 - 1,8 рази менше, ніж при зварюванні на прямої полярності. Ця перевага у більшості випадків не вдається використовувати, тому що при зварюванні на прямій полярності ширина шва значно менше, а висота опуклості значно більше, ніж при зварюванні на зворотній полярності. Крім того зварювання на прямій полярності характеризується збільшенням окисленням елементів і підвищенням схильності зварного шва до утворення пір.
2.4 Вибір та обгрунтування зварювальних матеріалів
Для ручного дугового зварювання при постановці прихваток вибираю електроди типу Е50 марки УОНІ 13 \ 55 по ГОСТ 9467-75.
Електроди даного типу відносяться до електродів з фтористо-кальцієвим покриттям і складаються з карбонатів кальцію і магнію, плавикового шпату та феросплавів. Електроди з таким покриттям називають також нізководородістимі, так як наплавлений метал містить водню менше, ніж при інших покриттях.
Наплавлений метал за складом відповідає спокійної сталі, відрізняється чистотою, малим вмістом кисню, азоту і водню; знижений вміст сірки та фосфору, підвищено - марганцю (0,5 - 1,5%) і кремнію (0,3-0,6%) . Метал стійкий проти старіння, має високі показники механічних властивостей, у тому числі і ударної в'язкості, і нерідко за механічними властивостями перевершує основний метал. Електроди з таким покриттям рекомендуються для найбільш відповідальних конструкцій з середньовуглецевих і низьколегованих та конструкційних сталей з тимчасовим опором розриву до 500 МПа, коли до металу пред'являються підвищені вимоги по пластичності і ударної в'язкості.
Дані електроди чутливі до наявності окалини, іржі, масла на крайках основного металу і в цих випадках дають пори, як і при відсирівання електродів. Властивості наплавленого металу можна змінювати в широких межах, змінюючи кількість феросплавів в покритті.
Механічні властивості зварного з'єднання характеризуються високою міцністю і в'язкістю, ударна в'язкість для УОНИ 13/55 становить 25-30 кгм / см 2.
Якість зварювання електродами зазначеної марки високе, показники механічних властивостей зварного шва і наплавленого металу виходять часто вище показників основного металу.
Хімічний склад покриття електродів типу Е50 марки УОНІ 13/55 представлений в таблиці 3.
Таблиця 4 - Хімічний склад покриття електрода
У відсотках
мармур | Плавиковий шпат | кварц | феромарганець | феросиліцію | феротитан |
54 | 15 | 9 | 5 | 5 | 12 |
Таблиця 5 - Хімічний склад електродного стрижня УОНИ 13/55.
У відсотках
З | Si | Mn | Cr | Ni | S | P |
0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.25 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
Таблиця 6 - Хімічний склад електродного стрижня УОНИ 13/55
Межа міцності МПа / мм
Відносне подовження,%
Ударна в'язкість МПа / мм
460
22
140
Паспорт електрода.
Е50 А-УОНИ 13/55-40-УД2, ГОСТ 9467-75.
Е 432 (5) - Б 0
Е 50 А - тип електрода;
Е - електроди для дугового зварювання;
А - поліпшеної якості;
УОНИ 13/55 - марка електрода;
4,0 - діаметр електрода;
У - електроди для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей;
Д2 - товстим покриттям другої групи;
432 (5) - група індексів, що вказує на характеристики наплавленого металу і металу шва;
43 - тимчасовий опір розривів
2 - відносне подовження> 22%
5 - має ударну в'язкість не менш 34.3 Дж / см при t -40 градусів;
Б - основне покриття;
1 - для зварювання в усіх просторових положеннях;
0 - на постійному струмі зворотної полярності.
Таблиця - 7 Механічні властивості електродів марки УОНІ 13/55
Параметри | Значення |
Вид складу покриття Рід струму і полярність Тимчасовий опір при натягу, МПа Відносне подовження Ударна в'язкість, Дж / см Тимчасовий опір при натягу, МПа Кут загину | Б Постійний, зворотної полярності 460 20 130 500 150 |
Зварювання електродами з цим покриттям здійснюють на постійному струмі зворотної полярності. Внаслідок малої схильності металу шва до утворення кристалізаційних і холодних тріщин електроди з цим покриттям використовують для зварювання великих перерізів, тугоплавкий флюс.
Для механізованого зварювання в середовищі СО2 вибираю зварювальний дріт марки СВ - 08Г2С за ГОСТ 2246 - 70, так як вона більш схожа за хімічним складом і механічними властивостями для сталі марки Д32 і захисний газ (вуглекислий газ) першого сорту, тобто зварювальний, де вміст СО2 = 99.5 відсотків за ГОСТ 8050-85.
Хімічний склад зварювального дроту СВ-08Г2С показані в таблиці 8
Таблиця 8 - Хімічний склад зварювального дроту СВ-08Г2С
Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni |
Св-08Г2С | 0,0 травня - 0,11 | 0,70 - 0,95 | 1,80 - 2,10 | ≤ 0,2 | ≤ 0,25 |
Механічні властивості зварювального дроту СВ-08Г2С показані в таблиці 9
Двоокис вуглецю часто одержують при впливі сірчаної кислоти на крейду, але так само її можна отримувати за випалюванні вапняку (40% СО2), спалюванні коксу та антрациту в спеціальних топках (до 18% C О2), з газів бродіння харчових продуктів та інших виробництвах.
У залежності від способу отримання собівартість може зміняться в межах (у 3-5 разів).
Зазвичай газ надходить у балонах у рідкому стані. У стандартний балон з водяною ємністю 40 л заливається 25 кг рідкої вуглекислоти. При випаровуванні 1л рідкого СО2 при О ° С і тиску 760мм рт.ст. виходить 506:8 л газу .. Газ займає 67,5% всього обсягу балона при нормальному тиску, так як щільність у СО2 в 1,5 рази більше, ніж в повітря, він просто виштовхує повітря з простору.
Механічні властивості зварювального дроту СВ-08А показані в таблиці 11
Таблиця 11 - Механічні властивості зварювального дроту СВ-08А
Марка | Метал шва і наплавленого металу | Зварювальне з'єднання, виконане зварювальним дротом | |||
СВ-О8А | Не менш | Не менш | |||
σ в, МПа | δ,% | КСЧ, кДж / м ² | σ в, МПа | Кут загину | |
460 | 22 | 140 | 460 | 180 |
Таблиця 12 - Хімічний склад зварювального дроту СВ-08А
Дріт | З | Si | Mn | Cr | Ni | S | P | Al |
СВ-08А | ≤ 0,10 | ≤ 0,03 | 0,35 - 0,60 | ≤ 0,12 | ≤ 0,25 | 0,03 | 0,03 | ≤ 0,01 |
Флюс марки ОСЦ-45 поставляється на підприємства за ГОСТ 9087-81. Основними компонентами, є такі хімічні елементи як марганцеві руди, кварцовий пісок і плавиковий шпат, хімічні елементи зводимо в таблицю. Флюс марки ОСЦ-45 відноситься до пемзовідним, флюси даного виду отримують наступним шляхом розплав, підігрітий до 1550-1600 ° С, виливають у воду. При цьому пари води спінюють розплавлену масу, утворюючи пемзовідний флюс, щільність якого менш 1.0 г / см 3.
Перед тим як його пустити у виробництво, флюс гранулюють мокрим способом. Мокрий спосіб - це коли розплавлений флюс зливають тонкою цівкою в бак з водою.
Гранули виходять розміром від 0,35 до 3,0 мм.
При застосуванні пемзовідних флюсів підвищується якість формування шва.
Таблиця 13 - Хімічний склад флюсу марки ОСЦ-45
Марка флюсу | SiO 2 | MnO | CaF 2 | MgO | CaO | Al 2 O 3 | FeO 3 | S | P |
ОСЦ-45 | 38,0 - 44,0 | 38,0 - 44,0 | 6,0 - 9,0 | До 2,5 | До 6,5 | До 5,0 | До 2,0 | До 0,15 | До 0,15 |
Флюс малочутливий до іржі, дає щільні шви стійкі проти гарячих тріщин. Недолік флюсу є велике виділення шкідливих фтористих газів.
Вибір і розрахунок режимів зварювання.
Режимом зварювання називають сукупність характеристик зварювального процесу, що забезпечують отримання зварних з'єднань заданих розмірів, форми і якості.
Для ручного дугового зварювання діаметр електрода визначається в залежності від товщини металу. Товщина металу 5 мм, отже діаметр електрода дорівнює 4 мм.
Сила зварювального струму I св, А визначається за формулою:
I св = k x d (2)
де k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від діаметра електрода і його типу, А / мм;
d - діаметр електрода, мм.
I св = 40 х 4 = 160 A
Напруга на дузі при ручному зварюванні змінюється в межах від 22 до 25 В.
Швидкість переміщення дуги задається зварювальником і залежить від безлічі параметрів. Характеристики режиму ручного дугового зварювання заносимо в таблицю 14.
Таблиця 14 - Режими ручного дугового зварювання
Параметр |