Сварочная технология мостостроения

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ………………………………………………………………………….3

Глава1. Технологическая часть ……………………………………………….5

1. Расчет и выбор режимов сварки ……………………………………..12
2. Выбор и обоснование технического оборудования …………………22
3. Выбор сварочных автоматов ………………………………………….29

Глава 2. Выбор и обоснование контроля качества …………………………36

Глава 3. Экономическая  часть ……………………………………………….38

Заключение  ……………………………………………………………………..44

Список использованной литературы ……………………………………….47

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время  повышение капиталовложений в строительство предусматривается за счёт дальнейшей индустриализации строительного производства, последовательного превращения его в единый промышленно-строительный процесс возведения объектов из элементов заводского изготовления и повышения производительности труда на 21 – 23%.

Современные методы производства различных строительных конструкций  предусматривают значительное увеличение производительности выпуска за счет технологических и перспективных  решений.

 Сокращение временных  и материальных издержек на подготовку и производство единичных либо постоянных заказов – важнейшая цель любого производителя.

В данном аспекте явно просматривается зависимость потребности  в необходимом оборудовании и  средствах автоматизации от производственной программы. В области сварочного производства трудовые затраты на сварочные работы обычно не превышают 30%.

 Большой объем занимают  заготовительные, сборочные и  вспомогательные, особенно транспортные  операции.

Следовательно, повышение  производительности только сварочных  работ не может дать эффекта.

Отсюда необходимость  комплексной механизации и автоматизации, охватывающей не только основные (заготовительные, сборочные, сварочные), но и вспомогательные (транспортные, контрольные) операции.

Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличие механизмов, способных осуществить все необходимые операции технологического процесса, но и рациональной их компоновки.

При этом требования как  к механизмам, так и к их компоновки определяются характером производства.

Так, для серийного  и мелкосерийного производства требуются  универсальные устройства, пригодные  для работы в широком диапазоне, типоразмеров заготовок и изделий.

Для крупносерийного  и массового производства используют более производительное специализированное оборудование в составе поточных, автоматических и роторных линиях конкретного целевого назначения.

Один из основных путей  совершенствования технологии сварки связан с переходом на компьютерное регулирование сварочного процесса.

Тема данной дипломной работы «Разработка технологии сварки мостовой конструкции» является на сегодняшний день очень актуальной. 

 

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

 

В конструкциях автодорожных мостов для уменьшения собственного веса в 3-4 раза все более широкое  применение находит металлический настил (ортотропная плита), одновременно служащий в качестве верхнего пояса основной несущей конструкции. Такой настил состоит из листа, к которому с одной стороны приварена система продольных и поперечных ребер жесткости, в результате чего образуется достаточно жесткая ортотропная плита.

Как правило, металлический  настил состоит из ряда плит по длине  и ширине пролетного строения моста, листы которых соединены монтажной  сваркой и продольные и поперечные ребра жесткости- сваркой. Габаритные размеры 2270х10490. Марка стали 15ХСНД. Согласно СНиП II-23-81* 1 группа характера нагрузки, климатический район I2. Используемые толщины металлов 12,14,10мм.

Сборка ортотропной  плиты по заводской технологии начинается с разметки и резки. После на стеллаж выкладывают листы без зазора, проверяют прямолинейность свариваемых кромок. Затем в середине стыка и по краям ставят прихватки длиной 20-30мм, остальные прихватки вдоль стыка ставят через 300мм.

Далее по краям стыка  приваривают выводные планки, толщиной соответствующие толщине металла. Сварку стыкового шва производят сварочным трактором ТС-17МУ на весу под слоем флюса с двух сторон. Плиту с ребрами жесткости собирают в специальном кондукторе для сборки и сварки ортотропных плит.

Потом производят разметку и отбивку осевых линий с помощью мела и нити, по которым будут установлены продольные ребра жесткости согласно размерам, указанным в чертеже. Продольные ребра жесткости устанавливают по нанесенным осевым и прижимают к плите с помощью прижимов кондуктора.

Далее прихватывают через  каждые 300 мм с двух сторон, при этом контролируют, чтобы ребро стояло под углом 90^о по отношению к плоскости карты.

Перед сваркой плите  дают обратный прогиб, чтобы уменьшить  деформацию. Сварку продольных ребер  жесткости ведут сварочной головкой под слоем флюса с двух сторон одновременно. Причем сварку ведут в такой последовательности, чтобы следующее свариваемое ребро находилось как можно дальше от уже заваренного.

 Сборку тавра производят  в специальном кондукторе для  сборки балок. Сварку тавров ведут сварочным трактором ТC-17МУ под слоем флюса «в лодочку». После сварки тавр правят на станке для правки грибовидности, тем самым восстанавливая перпендикулярность стенки к поясу.

Далее собранный тавр (поперечное ребро жесткости) устанавливают на плиту и прихватывают прихватками 20-30мм полуавтоматом к плите и продольным ребрам жесткости. Последующие тавры устанавливаются аналогичным способом как и первый.

Сварку поперечных ребер жесткости ведут механизированной сваркой в среде защитных газов. Слабые места в технологии заводской сборки это использование старого оборудования для сборки и сварки конструкции. Для улучшения производительности и качества продукции следует поменять устаревшее оборудование.

Для изготовления ортотропной  плиты используется сталь 15ХСНД. Эта сталь хорошо зарекомендовала себя при работе в динамических условиях, в условиях пониженных температур. Сталь 15ХСНД - это конструкционная низколегированная сталь, с хорошей свариваемостью без ограничений и не требующая предварительного подогрева.

Сталь предназначена  для элементов сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым  предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости  с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 °С.

 

Таблица 1

Химический состав стали 15ХСНД ГОСТ 6713-91 В процентах

 

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
						не более
0.12-0.18	0.4-0.7	0.4-0.7	0.6-0.9	0.3-0.6	0.2-0.4	0.040	0.035

 

Таблица 2

Механические свойства стали 15ХСНД ГОСТ 6713-91

 

Толщина проката, мм	Временное сопротивление разрыву σв, кгс/мм2, не менее	Предел текучести σт, кгс/мм, не менее	Относительное удлинение  δ5, %, не менее	Ударная вязкость, кгс/мм2, не менее, при температуре
				-200 С	-400 С	-700 С
10-20	50	35	21	2	4	3

 

 

При резке металла  используется газовая резка т.к. при изготовлении тавров следует использовать фигурную резку, а также использование газорезотельной машины способствует повышению производительности процесса.

Для более точной сборки используется кондуктор для сборки и сварки ортотропных плит, а более качественной сварки тавров используем кантователь КДП-8. Использование данных кондуктора и кантователя обеспечивают удобство и безопасность работ.

При сборке используется механизированная сварка в смеси  защитных газов, в отличие от РДС при данном методе количество брызг гораздо меньше и значительнее увеличение производительности процесса. Сварка ведется автоматической сваркой под слоем флюса т.к. при данном методе качество сварных соединений обеспечивается надлежащим способом. Контроль качества обеспечивается согласно СТП-012-2000.

Для получения необходимого уровня механических свойств сварных  соединений согласно СНиП II-23-81* табл.55 для конструкционной стали 1 группы 15ХСНД необходимо использовать проволоку Св-10НМА по СТП 012-2000.

 При механизированной сварки используем проволоку Св-08Г2С, диаметром 2мм. Согласно СНиП II-23-81 проволока Св-10НМА и Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70^* оптимально подходит для сварки стали ,т.к. химический состав проволоки приблизительно равен основному металлу, в сочетании с флюсом АН-47, т.к. во флюсе имеется достаточное содержание раскислителей.

 

Таблица 3

Химический состав сварочной  проволоки Св-10НМА ГОСТ 2246-70* В  процентах

 

C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	S	P
						не более
0,07-0,12	0,1-0,7	0,12-0,35	≤0,2	1,0-1,5	0,4-0,55	0,025	0,020

 

 

Таблица 4

Химический состав проволоки  марки Св-08Г2C ГОСТ 2246- 70* В процентах

 

С	Мп	Si	Сг	Ni	S	Р
<0,3	0,8-1,1	0,03	<0,1	<0,25	Не более
					0,03	0,03

 

 

 Согласно СТП 012-2000 табл.8а выбираем флюс АН-47. Размер зерен 0,85-3 мм, строение зерен стекловидное, объемная масса 1,3-1,8 кг/дм³. Род тока и значение максимально допустимого тока переменного и постоянного 1100А, максимально допустимая скорость сварки 120 м/ч, минимально допустимое напряжение холостого хода источника питания не ограничено. Назначение данного флюса, для автоматической и механизированной дуговой сварки, изделий из низколегированной стали.

Обеспечивает хорошую  устойчивость горения дуги, разрывная  длина дуги до 13 мм, хорошее формирование шва, склонность к образованию пор в сварных соединениях низкая.

 

Таблица 5

Химический состав флюса  марки АН-47 ГОСТ 9087-69* в процентах

 

SiO2	MnO	MgO	Al2O3	Ca2F	Fe2O3	S	P
					не более
18,0-21,5	7,0- 0,9	11,5-15,0	19,0-23,0	20,0-24,0	0,1	0,06	0,05

 

 

Для повышения стабильности сварки СТП 012-2000 используют смесь углекислого газа и аргона в процентном соотношении СО2 -20% и 80 % Аr Благодаря этому, обеспечивается существенное снижение поверхностного натяжения жидкого металла, уменьшение размеров капель.

Углекислый газ-это  бесцветный газ, со слабым запахом, хорошо растворяется в воде и придает ей кисловатый вкус. При 0^оС и 760мм ртутного столба удельный вес углекислого газа равен J=1,97686∙10³ кгс/л, плотность по отношению к воздуху составляет 1,524.

Температура кипения -78,9^оС, температура затвердевания -56,6^оС, критическая температура +31^оС, критическое давление 75,0 кгс/см².К технологическим преимуществам относятся простота процесса сварки, обеспечивающая высокую производительность и хорошее качество сварных соединений.

Этот способ дает возможность выполнять сварку механизированным способом во всех пространственных положениях.Объем ванны расплавленного металла при сварке в защитных газах меньше чем при РДС, а скорость кристаллизации за счет обдува места сварки защитным газом больше. Все это позволяет вести сварку при минимальном короблении.

 

Таблица 6

Состав двуокиси углерода ГОСТ 8050-85

 

Показатели	Сварочный
	1 сорт	2 сорт
Содержание СО2 (%) по объему (не менее)	99,5	99,0
Содержание воды в  баллоне по массе (не более)	нет	нет
Содержание водяных  паров в газе при 760мм ртутного столба и +20оС, г/м3 (не более)	0,178	0,515

 

Таблица 7

Состав газообразного аргона ГОСТ 10157-79

 

Показатель	Сорт
	высший	первый
Объемная доля аргона, % не менее	99,993	99,987
Объемная доля кислорода, % не менее	0,0007	0,002
Объемная доля азота, % не менее	0,005	0,01
Массовая концентрация водяного пара при 20оС и давлении 101,3 кПа, г/м3	0,007	0,01
Объемная доля суммы  углерода - содержащих соединения в  пересчете на СО2, % не более	0,0005	0,001