Выбор и обоснование режимов сварки.

1.Выбор типа и марки электрода.

 

Тип и марка электрода при выполнении сварочных работ выбирается в зависимости от нескольких факторов: главным фактором является получение требуемых механических свойств основного и наплавленного металла. Рассмотрим сварку трещины по сплошному металлу в броневом листе восьмиосной цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов.

Ручная дуговая сварка покрытым электродом применяется при выполнении швов небольшой длины на сборочных единицах, особенно при их сплошной пространственной форме и в труднодоступных местах.

При ручной дуговой сварке основными показателями режимов сварки является: тип, марка, диаметр электрода, величина тока, род и полярность тока. Свойства металла сварных швов зависит также от тех электродов, которые были использованы. В настоящее время выпускается большой ассортимент электродов с различными свойствами. Однако, указанные характеристики могут быть получены в том случае, если основной металл не оказывает серьезного влияния на свойства металла шва.

Для ручной дуговой сварки низколегированной стали выбираем тип электрода Э-42А, марки УОНИ -13/45, коэффициент наплавки 8,5 г/а.г, род сварочного тока постоянный, обратной полярности. Расход на 1кг наплавленного металла Кр=1,6 кг.

2. Выбор диаметра электрода.

Диаметр электрода назначают в зависимости от толщины деталей. Толщина броневого листа 12мм. Согласно таблицы № 3 «Выбор диаметра электрода в зависимости от катета шва»

таблица № 3 «Выбор диаметра электрода в зависимости от катета шва»

Катет шва, мм	3	4-5	6-9
Диаметр электрода, мм	3	4	5

 выбираем диаметр электрода 4мм.

3.Определение площади поперечного сечения наплавленного металла и числа проходов.

На рисунке показаны основные геометрические размеры сварного шва.

 

Рис.1. Поперечное сечение сварного шва о V-образной разделкой кромок.

Площадь поперечного сечения наплавленного металла определяется по формуле:

где, h - глубина проплавления;

b - величина зазора в стыковом шве, b = 0,5-1 мм;

 q - высота усиления шва, q= 1+2 мм;

α - угол разделки кромок, α= 60°;

S - толщина свариваемой детали, мм.

Число проходов определяем по формуле:

где F₁ – площадь поперечного сечения первого (корневого) прохода, F₁=(6+8)d_э; первый проход, как правило, выполняется электродами d_э =3+4 мм;

F_n –площадь поперечного сечения последующих проходов, F_n = (8+12)d_э.

 принимаем n =3 проходам.

4. Определение силы тока и напряжения на дуге.

Сила сварного тока определяется по формуле:

Где k – опытный коэффициент, k=(40÷50)А/мм

I cв =(40÷50)*4=(160÷200) А, принимаем I cв =200А.

Напряжение на дуге определяется в зависимости от принятого диаметра электрода и силы сварочного тока:

 принимаем U_д = 25В

5. Скорость сварки определяем по формуле:

 

где К_н – коэффициент наплавки принимается К_н=8,5Г/А*ч;

γ – удельная масса наплавленного металла, γ =0,0078г/мм³;

F_ш – площадь поперечного сечения шва F_ш =F_н = 107 мм²;

6. Расчет технической нормы времени сварочных работ.

Затраты времени на восстановление деталей сваркой зависит от ряда параметров: от свойств свариваемого металла, марки электрода, количества наплавленного металла, толщины детали, величины сварочного тока, пространственного положения шва и др.

Определение нормы штучного времени на электродуговую сварку.

t₀ – штучное время на 1 погонный метр, мин;

t_в1- вспомогательное время, связанное с образованием шва, мин;

L- длина шва определенного размера, м;

t_в2- вспомогательное время, связанное со сваривариваемым изделием и управлением оборудованием, мин;

К₂ - коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, перерывы, отдых и личные нужды; Величина коэффициента К₂ принимаются: при ручной сварке К₂ =1,11-1,13; при полуавтоматической сварке при удобном положении выполнения работ К₂ =1,13 и неудобном положении К₂ =1,19; при автоматической сварке и работе на стационарных установках К₂ =1,11, а при переносных сварочных машинах К₂ =1,15.

Основное время на 1 погонный метр шва подсчитывается по следующей формуле(при многопроходной сварке).

где, F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, F_н=107 *10^-2 см²;

γ – плотность наплавленного металла, γ=7,8 г/см³;

α_н=К_н =8,5г/ А*ч -коэффициент наплавки

I _cв1- сварочный ток первого прохода;

I _cв2- сварочный ток второго прохода =230А;

Вспомогательное время, связанное с образованием 1м шва, (t_в1) определяют по формуле:

где t₁ - время на зачистку кромок под шов, t₁= 0,5 мин/м;

t₂ - время на смену электродов, мин/м;

t_эо- время смены одного элекгрода, t_эо= 0,17 мин;

 l_Э - длина электрода полная, мм

Кр - коэффициент расхода металла электрода в шов;

 t₃ - время измерения и осмотра шва, t₃- 0,35 мин/м;

t₄- время зачистки шва, t₄ = (0,06+1,2)(п-1),мин/м;

n- количество проходов;

 t₅ - переход сварщика и подтягивание проводов, t₅ -0,3 мин/м;

t₆ - время на установку, кантовку и снятие изделия, мин.;

 t₇ - время на установку клейма сварщика в одном ме­сте, t₇ – 0,3 мин.

Вспомогательное время t_B2,  связанное о управлением обо­рудованием и независящее  от длины шва определяется из таблиц и  принимают равным 3+5% от t_on.

Определение нормы выработки за смену.

F_д1-фонд времени за смену, F_д1=480мин;

T_n3- подготовительно – заключительное время, требующееся на подготовку приспособлений, рабочего места, накладку оборудования, уборку рабочего места, сдачу работы и т.д. T_n3=10мин;

7. Выбор типа и расчет количества сварочного оборудования.

Расчет потребного количества электросварочных аппаратов для РСД производится по расходу электродов в килограммах на одно изделие по следующей формуле:

N₃- заданная программа восстановления деталей в год;

a₃- норма расхода электродов на 1 ремонтируемое изделие;

α_н=К_н=8,5г/А*ч

η_и =0,4 – коэффициент использования сварочного поста;

F_д – годовой фонд времени работы поста в одну смену;

m=1- число смен работы поста в сутки;

где F_н =[365-(Д_в+Д_пр)]mt_см-t_пр - номинальный фонд времени

Д_в- количество выходных дней в году = 104 дн;

Д_пр - количество праздничных дней в году =8дн;

t_см =8,2 часа – продолжительность смены при 5-ти дневной рабочей недели;

t_пр – суммарное число не рабочих часов в предпраздничные и субботнее дни (не учитываются);

F_н =[365-(104+8)]8,2= 2074,6 ч

К_n – коэффициент простоя оборудования в ремонте, принимаем его =0,95;

Принимаем два сварочных трансформатора.

Степень использования оборудования в технологическом процессе определяется коэффициентом загрузки оборудования

8.Технико – экономическое обоснование спроектированного технологического процесса:

Себестоимость изготовления детали сваркой определим по формуле:

С_з- заработная плата производственных рабочих;

С_м- стоимость материалов (электродов, проволок, газы, флюсы);

С_э- стоимость эл/энергии для технологических целей;

С_а-  затраты на содержание и ремонт оборудования;

С_т- затраты на обеспечение технологического процесса (отопление, освещение, уборка помещений);

С_ох-  затраты на охрану труда;

С_ц-  цеховые накладные расходы;

Определение заработной платы производственных рабочих:

З₀- основная заработная плата;

З_д – дополнительная заработная плата;

З_стр – отчисления на социальное страхование;

S_ср – средняя часовая тарифная ставка сварщика, руб/час;

Т_шт – штучное время;

N_а – количество изготовленных деталей;

В данном курсовом проекте увеличим величины ставок с учетом инфляции в 35 раз.

Возьмем 4 разряд сварщика, согласно тарифной сетки.

где в - коэффициент дополнительной заработной платы: в= 0,2÷1

Начисления на социальное страхование.

а- коэффициент начисление на социальное страхование, а=0,15

9. Определение стоимости израсходованных материалов

Расход электродов определяется по формуле:

к – коэффициент массы покрытия: к~0,3;

ψ – коэффициент, учитывающий потери электродного металла на угар и разбрызгивание: ψ=0,1;

λ – отношение длины стержня электрода к длине обмазанной его части: λ=1,1;

Q_н- масса наплавленного металла, Q_н =756,47 г;

Стоимость одной тонны электродов типа Э42А, диаметра 4мм равной 2880 руб/т, а с учетом инфляции 100800руб/т

Определение расходов на эл/энергию.

I_cв-  сварочный ток, А;

U_д –Напряжение на дуге, В;

t₀ –  основное время, ч;

η – КПД источника питания дуги: η = 0,8;

W₀ – мощность холостого хода источника питания = 0,3 кВт;

Т – полное время сварочного цикла, ч;

Стоимость 1кВт*ч силовой энергии на 6.04.2004года составляет 1р 27коп, следовательно затраты на электроэнергию рассчитываются с использованием данного тарифа:

Затраты на содержание и ремонт оборудования

Накладные расходы:

С =8141,8+5699,2+14655,2+6096,51+1174,2+100800=136566,91руб.