ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Свариваемость стали можно ориентировочно оценить по ее химическому составу (таблица 1). Процентное содержание углерода в этих сталях примерно одинаково. При этом обобщенное влияние химического состава на склонность к трещинообразованию устанавливается путем определения в стали эквивалентного углерода – Сэ, численное значение которого определяется по формуле:
Сэ = С + Mn/20 + Ni/15 + Cr/10
Сэ = 0,12 + 1,5/20 + 0,3/15 + 0,3/10 =0,245%
Стали, применяемые для изготовления деталей хребтовой балки, относятся к первой группе сталей по свариваемости, т.е. хорошо свариваются всеми видами сварки без ограничений.
1.3 Анализ технологичности конструкции
В соответствии с ГОСТ 14.205 – 83 «Технологичность конструкции изделия. Основные определения» – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объёма выпуска и условий выполнения работ. В зависимости от области проявления различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность конструкции изделия.
Технологичность конструкции в значительной степени зависит от масштаба выпуска и вида производства.
Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее простое, быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств, т.е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства.
Технологическая отработка конструкции в процессе их проектирования дает возможность не только своевременно решить вопросы повышения технологичности, она позволяет также заблаговременно определить те требования, которые новое изделие предъявляет к серийному производству.
При объективной оценке технологичности конструкции, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится:
-
правильность выбора видов сварки; -
оптимальность расчленения изделия на сварные узлы; -
целесообразность применяемого сварочного оборудования; -
обоснованность выбора сборочно-сварочных приспособлений и инструментов; -
обоснованность рассчитанных режимов сварки; -
соответствие марок электродов, флюсов и электродной проволоки; -
рациональность организации рабочих мест; -
правильность выбора методов контроля.
Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее простое, быстрое и экономичное изготовление при обязательном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств, т.е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства.
При выполнении сварных конструкций перерасходу наплавленного металла способствуют отклонения от строгого соблюдения предписаний технической документации и инструкций в отношении точности и качества выполнения заготовительных, сборочных и сварочных работ. Несовершенство принятых в технологическом процессе методов и оборудования обработки, недостаточная точность заготовок, обслуживающая необходимость назначения излишних припусков и проведения ручных работ по подгонке элементов.
Комплексное решение вопросов прочности, точности, технологичности и экономичности позволяет создавать наиболее рациональные сварные конструкции с наименьшими затратами материалов, времени и труда на их изготовление.
1.4 Разработка технологического процесса
Анализ существующего технологического процесса
В соответствии с конструкцией изделия технология изготовления хребтовой балки состоит из следующих операций:
-
сверловка зетов; -
обрезка зетов; -
сборка-сварка упора переднего и упора с надпятником; -
установка заклёпок на упоры; -
клёпка упоров; -
сборка-сварка с зетами; -
автосварка наружного шва; -
полуавтоматическая сварка; -
сдача хребтовой балки.
Упоры автосцепки в рамах грузовых вагонов, передающих продольные усилия на хребтовую балку, изготавливаются из стального литья и соединяются заклепками с хребтовой балкой. Передний упор предназначен для передачи растягивающего (тягового) усилия, задний упор – для передачи сжимающего (ударного) усилия. Упоры воспринимают своими опорными полками продольные усилия от элементов автосцепки и через привалочные плиты, приклепываемые к вертикальным стенкам профиля хребтовой балки, передают эти усилия на балку. Опорные полки подкреплены ребрами, соединяющими эти полки с привалочными плитами. Между ребрами размещены заклепки. Рассматриваемый узел по прочности и надежности не отвечает требованиям норм, учитывающим перспективные условия эксплуатации, в частности, повышение веса поездов до 10 тыс. тс и силы тяги локомотива по троганию с места до 150-160 тс. Эти требования обусловлены длительным (30-40 лет) сроком службы грузовых вагонов. Недостаточная прочность литья и заклепочного соединения была подтверждена результатами длительной эксплуатации четырехосных полувагонов на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа. У полувагонов последних лет постройки после эксплуатации в течение одного-двух лет было обнаружено массовое ослабление заклепок узлов упоров. Кроме того, у 45% полувагонов возникли трещины литья упоров по ребрам и по второму ряду заклепок. В предложенном варианте мы заменяем соединением заклепками на сварку в среде защитного газа.
Кроме того, предлагаем заменить устаревшее оборудование – полуавтомат А-1197Г и выпрямитель ВС-632 на более современную инверторную установку PHOENIX 401 PROGRESSPULSforceArc заменить защитный газ СО2 на смесь газов.
Для соединения полок балок зетового профиля применяется автоматическая сварка под слоем флюса - сварочный автомат А1416 и сварочный выпрямителя ВДУ-1601.
Выбор способа сварки.
Для приварки переднего и заднего упоров, ушек, пятников, фирменной доски, прихватки упоров к зетам выбираем механизированную сварку в смеси аргона с кислородом. Процесс сварки в смеси Аг+02 отличается стабильностью горения дуги; хорошим внешним видом сварных соединений (гладкий мелкочешуйчатый шов), пониженным уровнем разбрызгивания электродного металла на 70-80% из-за меньшего поверхностного натяжения расплавленного металла. Наиболее полно перечисленные преимущества проявляются при сварке на форсированных режимах, когда наступает струйный перенос металла. Металл сварных швов, выполненных в смеси на основе аргона, отличается низким содержанием газов и неметаллических включений, высокими механическими свойствами металла шва, особенно ударной вязкостью при низких температурах.
Преимущества:
1. Лучшее качество.
2. Лучшие условия труда.
3. Экономия средств.
Использование защитных газовых смесей уменьшает расход электроэнергии и материалов на 10-15%.
Защитные газовые смеси - это высокое качество сварного соединения для полуавтоматической, автоматической (в т. ч. с применением робота-автомата) электросварки.
Для соединения зетового профиля и приварки швеллера к ним применяется автоматическая сварка под слоем флюса.
Достоинства способа:
-
высокая производительность; -
высокое качество получаемых соединений; -
экономия электроэнергии; -
экономия сварочных материалов; -
невидимая дуга.
Недостатки процесса:
-
трудность сварки деталей малых толщин; -
трудность сварки коротких швов; -
трудность выполнения швов в пространственных положениях, отличных от нижнего.
Флюсы выполняют ряд важных функций при сварке: изолируют сварочную ванну от атмосферного воздействия, стабилизируют дугу, формируют поверхность шва и легируют шов.
Одна из наиболее важных характеристик флюса – его вязкость в расплавленном состоянии. От нее зависят формирование шва, глубина проплавления основного металла и выход газов из зоны плавления.
Другие важные характеристики флюсов – их плотность и газопроницаемость. При меньшей плотности шлак легче удаляется из металла сварочной ванны, всплывая на ее поверхность. Это способствует получению сварочных швов, чистых от неметаллических включений.
От газопроницаемости флюсов зависит количество газов и паров в зоне плавления. Высокая газопроницаемость флюса ухудшает его защитные свойства, но способствует лучшему удалению газов, выделившихся из сварочной ванны при кристаллизации.
Лучшей защитной способностью обладают флюсы с плотным строением частиц мелкой грануляции.
Электропроводимость флюса, отделяемость шлаков корки – также важные физические характеристики флюса.
1.5 Выбор сварочных материалов
Механизированная сварка
Сварочные швы выполняются в нижнем положений механизированной сваркой в смеси газов: аргона и кислорода. В качестве сварочных материалов выбираем сварочную проволоку Св -08 Г2С ГОСТ 2246 – 70.
Кислород (О2).
Кислород обладает высокой химической активностью и способен образовывать химические соединения (оксиды) со всеми элементами, кроме инертных газов (аргон, криптон, ксенон, неон и гелий) и благородных металлов (золото, серебро, платина, палладий, родий и т.д.). В сжатом или нагретом кислороде процесс окисления при определенных условиях может протекать с нарастающей скоростью за счет повышения температуры в зоне реакции вследствие выделения теплоты.
Технический кислород находит широкое применение во многих ведущих отраслях промышленности. Его используют для интенсификации выплавки стали (в мартеновских и электрических печах) и чугуна (в доменных печах), при кислородно-конверторной выплавке стали и получении цветных металлов из руд. Крупным потребителем кислорода является химическая промышленность. С его применением осуществляется газификация твердых топлив, конверсия газообразных углеводородов при получении синтетического аммиака, метанола и формальдегида, производство ацетилена из природного газа, азотной и серной кислот и другие процессы.
Технический газообразный кислород применяют для газопламенной обработки металлов и других технических целей. Медицинский газообразный кислород применяют для дыхания и лечебных целей.
Согласно ГОСТ 5583-78 кислород различается различной степенью чистоты (99,7–99,2 %). Следует учесть важное значение чистоты газа при сварке и резке металла. Снижение чистоты кислорода на 1 % не только ухудшает качество сварного шва, но и требует увеличения расхода кислорода на 1,5 %.
Аргон (Ar).
Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.
Аргон занимает третье место по содержанию в воздухе (после азота и кислорода), на него приходятся примерно 1,3% массы и 0,9% объема атмосферы Земли.
В промышленности основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.
Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета.
Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляется двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993%, объемной долей водяных паров не более 0,0009%) и первого сорта (с объемной долей аргона не менее 99,987%, объемной долей водяных паров не более 0,001%).
Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.
Аргон используется в качестве инертного защитного газа при дуговой сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом).
Сварочная проволока Св-08Г2С
Для механизированной сварки хребтовой балки – применяется сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1.6 мм.
Таблица 3 - Химический состав проволоки марки (ГОСТ 2246 – 70)
| Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni | S | P |
| Св-08Г2С | 0,05-0,11 | 0,80-0,95 | 1,8-2,1 |  0,20 | 0,25 | 0,25 | 0,03 |