Разработка технологии сварки кожуха полуоси автомобиля «Урал»

Высшая Содержание

1. Введение. ……………………………………………………………4

2. Характеристика  изделия …………………………………………..5

3. Анализ вариантов  и выбор способов сварки…………………… 7

4. Разработка  пооперационной технологии ………………………10

5. Выбор сварочных  материалов и расчет норм расходов ……….17

6. Выбор сварочного  оборудования и его характеристики  ………20

7. Расчет и  выбор параметров режима сварки  ……………….……22

8. Выбор метода  контроля качества ………………………….…….24

9. Проектирование  технологической оснастки ……………………25

10. Список литературы  ………………………………………………..27

11. Приложение  ……………………………………………………….28

2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Характеристика сварного изделия.

      Темой курсовой работы является разработка технологии сварки кожуха полуоси автомобиля «Урал» (программа выпуска 20 тысяч  штук). Материал: кожуха  1 труба  - Ст.30ХГСА, фланца 2 – Ст.35Л.

     Кожух полуоси автомобиля - кожух, внутри которого размещена полуось и который является частью балки ведущего моста автомобиля.

     Полуоси передают крутящий момент от дифференциала  к ступицам ведущих колёс. По своей конструкции полуоси делятся на полупрозрачные и полностью разгруженные. Тип полуосей определяется расположением парно колёсного подшипника. Если опорный подшипник размещается на кожухе заднего моста и передаёт на него изгибающие моменты от всех сил, действующих на колесо, а полуось нагружена только крутящим моментом, то такая полуось считается полностью разгруженной. При размещении опорного подшипника непосредственно на наружном конце полуоси внутри кожуха заднего моста изгибающий и крутящий момент будут частично восприниматься полуосью. Такая полуось считается полностью разгруженной. Полуось автомобиля «Урал» - полностью разгружена. Кожух неподвижен.

     Кожух полуоси автомобиля «Урал» состоит  их двух частей – трубы и фланца, которые свариваются между собой кольцевым швом. Для изготовления трубы кожуха используется сталь 30ХГСА - конструкционная, низколегированная,   хромокремнемарганцовая с азотом. 

Химический состав:

 

     Для изготовления фланца используется сталь 35Л – сталь  для отливок, нелегированная. В сталях с содержанием углерода 0,30% и выше при быстром охлаждении металла в зоне термического влияния  образуется твердая мартенситная или  трооститная структура, значительно более хрупкая, чем основной металл, что создает опасность хрупкого разрушения как в процессе изготовления изделий (холодные трещины), так и при эксплуатации. С повышением углерода повышается также опасность образования пористости в сварных швах.

     Для предупреждения трещин при сварке следует  применять предварительный подогрев, а после сварки — высокотемпературный  отпуск для восстановления пластичности сварного соединения и снятия внутренних напряжений. Для повышения прочности  изделия из этих сталей после сварки иногда подвергают упрочняющей термической обработке.

Химический состав в %:

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Оценка свариваемости соединяемых металлов.

     При оценке свариваемости роль химического состава стали является превалирующей. При оценке влияния химического состава на свариваемость сталей, кроме содержания углерода, учитывается также содержание других легирующих элементов, повышающих склонность стали к закалке. Это достигается путем пересчета содержания каждого легирующего элемента стали в эквиваленте по действию на ее закаливаемость с использованием переводных коэффициентов, определенных экспериментально. Суммарное содержание в стали углерода и пересчитанных эквивалентных ему количеств легирующих элементов называется углеродным эквивалентом. Согласно ОСТ 26.260.3-2001 «СВАРКА В ХИМИЧЕСКОМ МАШИНОСТРОЕНИИ Основные положения.» Влияние углерода и легирующих элементов можно оценить ориентировочно по эквивалентному содержанию углерода:

Сэкв=[С+Мn/20+(Cr+Mo+V)/10+Ni/15] , где цифры указывают содержание в стали в массовых долях процента соответствующих элементов.

Для стали 30ХГСА:

Сэкв=[С+Мn/20+(Cr+Mo+V)/10+Ni/15] =0,28+0,8/20+0,33/15+0,8/10= 0,42

      Т.о. данная сталь относиться к III группе по свариваемости, т.е. является ограниченно сваривающейся сталью, имеет эквивалентное или абсолютное содержание углерода 0,42%. Эта сталь для обеспечения качественного шва требуют подогрева деталей перед сваркой до 100 ... 200° С и. термической обработки после сварки. Термическая обработка может заключаться или в отжиге, или в закалке с последующим высоким отпуском.

Для стали 35Л:

Сэкв=[С+Мn/20+(Cr+Mo+V)/10+Ni/15] = 0,32+0,45/20+0,3/15+0,3/10=0,35

     Т.о. данная сталь относится к II группа по свариваемости, т.е. удовлетворительно сваривающаяся сталь, у которых содержание углерода или его эквивалента находится в пределах 0,25 ... 0,35%. Эта сталь, свариваются без дефектов при температуре окружающей среды выше + 5° С. В противном случае, а также при толщине деталей более 25 мм необходим подогрев перед сваркой до 50 ... 100° С. После сварки конструкции целесообразно термообработать, особенно толстостенные.

     Т.о. сталь 35Л и сталь 30ГХСА  – стали перлитного класса, свариваются ограниченно, поэтому их сварку выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Перед сваркой такая сталь должна быть отожжена. Независимо от толщины и типа соединения сталь необходимо предварительно подогреть до температуры 100°С.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Выбор способа сварки с учетом

особенностей  свариваемых деталей.

     При сварке кольцевого шва кожуха полуоси автомобиля «Урал» необходимо приварит  заварить  две детали: трубу и фланец, ширина трубы в месте сваривания 20мм, а фланца – 4 мм.

     Т.к. программа выпуска кожуха 20000 штук, то производство -  крупносерийное. Исходя из размеров детали, ее назначения, характера производства и заданных марок сталей, в данном случае назначим автоматическую сварку под слоем флюса, как обладающую большей производительностью и обеспечивающую лучшее качество сварки (высокая (в 5—10 раз выше) производительность сварки, высокое качество сварного шва, экономия электродного металла и электроэнергии, улучшение условий труда, а также возможность сварки металла толщиной до 20 мм без разделки кромок).

     Исходя  из формы детали и ее толщины, выберем  по ГОСТ 8713 – 79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные»   тавровое соединение (Т1).

     Тавровое соединение Т1 не требует скоса кромок, не предусматривает специальных фиксирующих элементов, а необходимая точность концентричного расположения деталей должна быть обеспечена при сварке.

     Для увеличения производительности и улучшения  качества сварки необходимо использовать двухголовочный автомат для сварки под слоем флюса. На автомате используются автоматические головки и аппаратура управления от шлангового полуавтомата типа ПДШ-500М. Схема работает с постоянной скоростью подачи проволоки. Скорость подачи проволоки может плавно регулироваться, что позволяет более точно подобрать режим сварки.

     Обе головки укреплены на станине неподвижно. Кассета с проволокой съемная и укреплена на небольшом расстоянии от головки. Автомат имеет сварную станину.

     При разработке конструкции автомата для  сварки под слоем флюса была создана новая система подачи и уборки флюса. В промышленности распространены пневматические устройства для подачи флюса. Они имеют существенные недостатки. Большая скорость перемещения флюса приводит к быстрому износу флюсопроводов, загрязнению воздуха и измельчению флюса. Для этого автомата была принята механическая система подали флюса.

     Флюс  засыпается в бункер. После открытия заслонки пневматическим механизмом флюс самотеком поступает через флюсопровод  к месту сварки, попадая во флюсовую коробочку. После сварки излишек флюса вместе со шлаковой коркой ссыпается вниз и по наклонной плоскости попадает на наклонное сито. Это сито непрерывно встряхивается механизмом. Шлаковая корка не просеивается и попадает в специальный ящик, откуда периодически удаляется. Просеянный флюс на наклонной плоскости попадает в сборник, откуда снова подается в верхний бункер лоточками, которые укреплены на гибкой ленте из прорезиненной ткани. Все флюсоподающие устройства приводятся в движение электрическим двигателем. Работа автомата полностью автоматизирована.

     Установленные две головки автомата работают параллельно. После закладки детали нажимается электрическая  кнопка „зажатие детали", и через  электропневматический клапан приводится в действие пневматический цилиндр механизма зажатия детали. Затем нажимом кнопки „сварка" включается в действие остальная часть схемы. При этом механизм с пневматическим приводом опускает на место флюсовые коробочки, открывается заслонка для подачи флюса. Через некоторый промежуток времени, необходимый для того, чтобы флюс наполнил флюсоудерживающие коробочки (это время контролируется реле времени), начинается подача вниз электродной проволоки. Затем возбуждается электрическая дуга, и начинается процесс сварки с одновременным включением механизма вращения детали. Процесс сварки заканчивается автоматически, схема при этом выключается концевым выключателем после того, как деталь совершила полный оборот плюс перекрытие шва. После выключения схема приходит в исходное положение.

     Источник питания – выпрямитель  ВДУ-505   для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом и в защитных газах с номинальным сварочным током 500 А, однопостовой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. Выбор сварочных  материалов и расчет  их потребного  количества.

     Исходя  из марки сплавов и их механических свойств, назначаем сварочную проволоку марки Св-10ГА, согласно ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная. Технические условия», предназначенная для автоматической сварке под флюсом углеродистых и низколегированных сталей.

     Флюс  АН-348-А , согласно ГОСТ 9087 – 81 «ФЛЮСЫ СВАРОЧНЫЕ ПЛАВЛЕННЫЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ» является кислым флюсом марганцево-силикатного типа. Легируют металл швом кремнием и марганцем, поэтому могут применяться в сочетании с бескремистыми сварочными проволоками. Предназначен для механизированной сварки и наплавки конструкций из низкоуглеродистых нелегированных и низколегированных сталей .

     Глубина провара (h) для одностороннего таврового шва: 

h  = (0,7…1,1) К = (0,7…1,1) 1,2 =  0,84…1,32 ,

 где  Н – условная толщина свариваемых заготовок,

К ≤1,2 –  катет шва.

Таким образом , на фланце шов не будет  иметь зону перекрытия:

Сила  сварочного тока определяем исходя из требуемой глубины провара:

Iсв = (100∙h)/(Кпроп ) = (100 ∙ 4) / 1,2 = 333,3 А,

К проп = 1,2 – коэффициент пропорциональности.

Задаемся примерным  диаметром электрода, используя  таблицу:

     Для подбора возможного диаметра сварочной  проволоки используется зависимость,  принимая d_{проволоки}  = 3 мм, тогда плотность тока будет составлять

i = = = 47 А/мм²,

где i – плотность сварочного тока.

Подбор  возможных диаметров сварочной  проволоки.