ВСТУП
Зварювання являється найбільш прогресивним способом з єднання металевих конструкцій, високий рівень виробництва та якість роботи , а також економічне виробництво металу забезпечують переважне використання видних металоконструкцій в тому числі і будівельних .
Великий вклад у розвиток та використання зварювальних процесів та обладнання внесли вітчизняні інженери , у 1802 році професор фізик та після академії Петров В.В. вперше в світі виявив дугу та вказав на можливість її практичного використання для плавлення металів.
Призначення електричної дуги для зварювання було продемонстрировано у 1882 році російським винахідником Бенардосом Н.Н., свій спосіб з єднання та розділення металів безпосередньо дією електричного струму він назвав «електрогефестом».
Спосіб Бенардоса зводився до того , що з одним полюсом джерело струму з’єднувалися зварюємі деталі , з іншим вугільним стержнем , встановлений в спеціальну рукоятку , яку тримав зварювальник , при пропусканні струму між електродами і деталями в місці зварювання виникає електрична дуга , завдяки якій метал плавиться та з’єднається.
Після завершення дії дуги та охолодження металу виходить місцезварювання.
Успішно розвивається автоматичне та напівавтоматичне зварювання під флюсом .
Зварювання під флюсом отримало широке розповсюдження в період Великої Вітчизняної війни та в після воєнні роки при виготовленні зварних конструкцій , мають шви великої протяжності , з другої половини 40х років зварювання почали використовувати в будівельних мостів.
ВИХІДНІ ДАНІ
1.1 Призначення , опис , технічна характеристика та умови роботи ферми
Ферма використовується для ОАО «АрселорМитал» Сортовая МНЛЗ г. КривойРог .
Ферма є гратчастою конструкцію , яка працює на розтягнення та стиснення, елементів: двох горизонтальних поясів - вертикального та горизонтального. Гратка ферми складається в 4х розкосів та 3х стійок.
Розкоси та стійки прикріплюються до поясів за допомогою планок , які виготовлені з листового прокату товщиною 8 мм .
Пояси виготовлені з прокатного швелера , верхній №14, а нижній №10 , стійки з прокатного швелера №10 , розкоси з прокатного швелера №10 , и один №12.
1.2 Матеріали , які використовуються для виготовлення ферми
Для виготовлення ферми використовувати мало вуглецеву сталь звичайної якості марки Ст3пс5 за ГОСТ 380-95 , сталь за ступенем розкислення – спокійна . Добре розкислена , третій номер по таблиці фізико-хімічній властивостей з низьким відсотком вмісту кисню. Сталь позначається з гарантованим хімічним складом (див. табл. 1.3). Сталь Ст3пс5 має добру здатність до зварювання . Класифікація здатності до зварюванні (див. табл. 1.4).
Таблиця 1.2 – Хімічний склад сталі Ст3пс5
| | | | | Склад | | | | |
| Марка сталі | Вуглець, % | Кремній, % | Марганець, % | Хром, % | Нікель, % | Сірка, % | Фосор, % | Мідь, % |
| Ст3пс5 | 0.14 | 0.12 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.05 | 0.04 | 0.3 |
Таблиця 1.3 – Механічні властивості сталі при температурі 20̊ С
| Марка Сталі | Тимчасовий Опір розриву МПа не менше | Межа текучості МПа не більше | Відносне видовження % не менше | Ударна в’язкість МПа не більше | |
| Ст3пс5 | 380 | 250 | 26 | 8 | |
Таблиця 1.4 – Здатність сталі до зварювання
| Марка сталі | Характеристика | еквівалент вуглецю | Зварюваність |
| Ст3пс5 | Зварюється будь-яким способом без застосування особливих засобів (підігріву,ТО) | ≤ 0,2 | Добра |
Технічні умови на виготовлення ферми
Деталі ферми виготовляти зі сталі Ст3пс5 відповідно до ГОСТ 380 – 95.
Складання ферми виконувати у спеціальних пристосуваннях. Під час складання не допускати зміни форми , непередбачених технологічних процесів . Складання виконувати шляхом послідовного з’єднання елементів ферми згідно схеми складання .
Перед складанням зачистити кромки до металевого блиску. Поверхню металу , що примикає до місця зварювання , шириною 25мм зачистити шліф машинкою .
Закріплення деталей виконувати прихватками . Прихватки розміщувати в місцях розташування зварних швів. Розміри прихваток : довжина 20мм, відстань між прихватками не менше 100мм не більше 500мм . Розміри перерізу прихваток мінімально – необхідно для забезпечення їх розплавлення при накладені швів катет прихваток 3мм. Проставлення прихваток виконувати напівавтоматичним зварюванням .
Зварні шви , що прикріплюють деталі гратки до фасонок , виконувати згідно ГОСТ 14771 – 76 , тип шва Н1 катет шва 6мм.
Зварні шви , що прикріплюють фасонки до поясів , виконувати згідно ГОСТ 14771 – 76 , тип шва Т3, катет шва 6мм.
Напівавтоматичне зварювання виконувати зварювальниками які пройшли навчання та мають посвідчення .
Зварні шви виконувати зварювальним дротом Св – 08ГДСО згідно ГОСТ- 2246 – 70.
Кожна партія зварювального дроту повинна мати сертифікат , на якому вказано: завод.-виробник, марка дроту, діаметр , номер наплавки та технічний склад .
До кожної бути дроту повинна бути прикріплена бірка з вказівкою завод – виробника , марки діаметру . У разі відсутності сертифікату , або бірки , а також у разі вагань , що до якості дроту необхідно перевірити його хімічний склад. Поверхня дроту повинна бути чистою , без іржі , мастила та бруду.
Шви зварних з’єднань і конструкції по закінчення зварювання повинні бути відчищені від бруду , шлаку ,напливів металу.
Якості захисного газу використовувати суміші (80%СО2+20%О2): СО2 – з фізико- хімічними показником відповідно ГОСТ 8050-85 (зварювальний) , О2 – першого ґатунку відповідно ГОСТ 5583 – 78 .
По зовнішньому виду шви зварних з’єднань повинні бути задовольняти наступним вимогам : мати гадку поверхню і не мати різного переходу до основного металу ;наплавлений метал повинен бути щільний по всій поверхні шва , не мати тріщин та не допускати дефектів ; підрізи основного металу допускається глибиною не більше 0,5 мм при товщині сталі 6мм ; всі кратери повинні бут зварені.
Допускається дефекти швів зварних з’єднань які виявляються фізичним методом контролю.
Не допускається такі дефекти як пропаж , підріз тріщин не сплавлення , ліня пор .
Після зварювання виконати зовнішні огляд в обсязі 100% та ультразвуковий контроль 30%.
ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Вибір форми , методу та способу складання. Складання та опис схеми складання та зварювання ферми, її опис
Для складання ферми обираємо бригадну форму , яка є найбільш характерною для складально-зварювальних цехів з серійним типом виробництва.
Метод складання ферми стаціонарний – складання виконується на одному місці, до якого подаються деталі та вузли, інструменти та пристосування.
Спосіб складання – за допомогою спеціальних (універсальних) пристосувань з елементами розмічувань.
Опис схеми складання ферми.
До складального пристрою СРПЗ подаємо верхній пояс (поз.1), фасонки (поз.5.1-5.3),фасонки (поз.6;7), фіксуємо, проставляємо прихватки. Виконуємо напівавтоматичне зварювання в суміші захисних газів СО2+О2 – отримуємо напіввузол 1.
До складального пристрою подаємо нижній пояс (поз.2), фасонки (поз.5.1-5.2), фіксуємо, проставляємо прихватки. Виконуємо напівавтоматичне зварювання в суміші захисних газів СО2+О2 – отримуємо напіввузол 2.
Подаємо до складального пристосування напіввузли 1 та 2,розкоси (поз. 4.1-4.4), стійки (поз. 3.1-3.3), виставляємо по розмітці, фіксуємо, проставляємо прихватки. Виконуємо напівавтоматичне зварювання в суміші захисних газів СО2+О2. Отримуємо конструкцію ферми.
6
5.1
5.2
5.3
7
2
2
1
Н/вузол 1
Н/вузол 2
3.1
3.2
3.3
Прихватка
Зварювання
4.1
4.2
4.3
4.4
Прихватка
Зварювання
Ферма
Рисунок 2.1 – Схема складання
.2 Опис пристосувань для складання та зварювання ферми
Для установки виробу я обираю плиту СРПЗ.
Плита представляє собою найбільш точну і надійну базу для розміщення на неї установочних та зажимних пристроїв. Плити забезпечують зборку збирання виробів високої якості.
Зварювальні плити виготовляються з чавуну з пазами у двох взаємно перпендикулярних напрямках або з закріплюючими отворами дя установки упорів, фіксаторів, прижимів.
Верхня робоча поверхня плити підвергається механічній обробці
Плити звичайно встановлюють на полу, робочу площину старанно вирівнюють за рівнем, простір між ребрами заливають бетоном.
Для великих виробів збирають плитні поля з двох та більше плит, поєднані між собою спеціальним болтами.
Робочі поверхні зібраних плит повинні лежати в одній горизонтальній площині, що забезпечується шпонками, штифтами з ретельною обробкою бічних стикуємих сторін.
За ГОСТом 17934-72 та 17883-72 плити для збірно-розбірних пристосувань з пазами шириною відповідно 16 та 12 мм, для збірно-зварювальних робіт мають розміри в планці 480 х 720 мм; 720 х 1200 мм; 1200 х 1200 мм.
Висота всіх плит 120 мм, відстань між з’єднувальними пазами 120 мм(для плит 16 мм) та 60 мм (для плит з пазами 12 мм).
Сутність системи СРПЗ полягає в тому, що на заводі є універсальний набір нормалізованих деталей СРПЗ,у яких при необхідності збирають пристосування для збирання зварних вузлів.
Після закінчення випуску даного виробу пристосування збирають.
Комплекс СРПЗ полягає з декілька груп деталей та зварювальних одиниць.
На базові деталі при необхідності додатково встановлюють опорно-корпусні деталі, які складають корпус пристосування, підкладки, опори, угольники, приставки та інше.
Нормування складальних операцій
Склад робіт:
Складання плити, установка опорів, притискачів;
розмічування місць установки деталей, нанесення рисок;
подача деталей на пристосування;
установка деталей у послідовності згідно з кресленням, фіксація;
проставлення прихваток;
кантування конструкції під ас складання.
Склад ланки:
розряд – 1 людина
3 розряд – 1 людина
Норма часу на складання ферми – л/год.
2.4 Вибір та обґрунтування способу зварювання ферми
Для зварювання ферми вибираємо напівавтоматичне зварювання в суміші захисних газів СО2+О2(80%+20%).
Порівняно зі зварюванням в СО2: мінімальне розбризкування електродного металу (2 - 3%), якісне формування зварних швів з плавним переходом до основного металу, більш кращі санітарно-гігієнічні умови роботи.
Основною сумішшю активних газів являється вуглекислим газ, в якості додаткового компонента в основному використовується кисень. Кисень сприяє збільшенню ступеню окиснення захисного газу, підвищенню температури та рідко текучості металу ванни. При його введенні необхідно застосовувати дріт з підвищеним вмістом розкислювачів.
При зварюванні у вуглекислому газі підвищення розбризкування розплавленого металу. Бризки приварюються до основного металу в разі цього потрібне наступне трудомістке зачищення. Додавання мішок кисню до вуглецевого газу відповідає зменшенню розбризкування і стабільність горіння дуги, поліпшує формування шва, зменшує висоту підсилення і бугристість шва.
Шви мають більш плавним перехід до основного металу порівняно зі швами, виконувати у вуглекислому газі без кисню.
Кисень зв’язує водень і зменшує його вплив на утворення пор, а також знижує поверхневий натяг зварювальної ванни. При збільшенні часу перебування ванни у рідкому стані виконується більш повне видалення механічних включень і ліпша дегазація металу ванни.
Суміш вуглекислого газу с киснем широко застосовується для зварювання вуглецевих і низьковуглецевих сталей з використанням дроту марки СВ-08Г2СО. Дріт містить досить кількості кремнію і марганцю для розкислення рідкої ванни й отримати щільних швів.
Вибір зварювальних матеріалів
Вибір зварювальних матеріалів для напівавтоматичного зварювання в середовищі СО2+О2(80%+20%).
При зварюванні у середовищі суміші газів вуглекислого та кисню СО2+О2(80%+20%) СО2 витісняє від наплавленої зони оточує повітря і захиляє розплавлений метал від озотування. За рахунок СО2 і О2 виділяючогося в високотемпературній ділянці зони зварювання при дисоціації СО2метал активного розкислювання по реакції:
FeO+CO2=Fe+CO2
Fe+O=FeO
Si+2O=SiO2
C+O=CO
На ділянці знижених температурних зон зварювання по реакції:
2FeO+Si=2Fe+SiO2
FeO+Mn=Fe+MnO
FeO+C=Fe+CO2
Для зварювання конструкції ферми потрібно обирати зварювальний дріт СВ-О8Г2СО згідно з ГОСТ 2246-70.
Поверхня дроту повинна бути чистою та гладкою, без тріщин, раковин, мастила та інших забруднень.Поверхня дроту обміднена.
Таблиця 2.1 – Хімічний склад зварювального дроту СВ- 08Г2СО
| С | Si | Mn | О2 | Ni | S | P |
| 0.05 - 0.11 | 0.7 - 0.95 | 1.8 - 2.1 | Не більше 0.2 | Не більше 0.9 – 1.2 | Не більше 0.025 | Не більше 0.03 |
Тимчасовий опір розриву дроту 780 – 1470 Н/мм2 або 80 – 150 кгс/мм2.
Для зварювання конструкції ферми потрібно обрати суміш газів СО2+О2(80%+20%).
Вуглекислий газ – зварювальний згідно з ГОСТ 8050 – 85, який містить не менше 99,5 % чистого газу.
Кисень – перший сорт згідно ГОСТ 5583 – 78, який містить не менше 99,7 % чистого газу.