Выбор сварочного оборудования

Содержание
Введение
1. Описание сварной конструкции
2. Технические требования
3. Технология сварки
4. Выбор сварочного оборудования
Вывод
Используемая литература
Приложение 1: Чертеж сварной конструкции
Приложение 2: Чертеж робота
Приложение 3: Робототехнический комплекс


Введение [1]
Широкое применение промышленных роботов для дуговой сварки обусловлено следующими причинами: 
1. Увеличение производительности автоматической сварки по сравнению с ручной полуавтоматической или автоматической на специальных сварочных машинах. 
2. Универсальность сварочного оборудования по сравнению со специальными сварочными машинами. 
3. Устранение вредного воздействия сварочной дуги и сварочного. аэрозоля на сварщика по сравнению с ручной полуавтоматической сваркой.
4. Возможность встраивания промышленного робота в уже готовое производство без внесения существенных изменений в расстановку и номенклатуру других видов оборудования. 
Роботизация сварочного производства рассматривается как гибкая автоматизация, обеспечивающая выполнение своих функций при изменениях объектов сварки, определяемых характером и планами развития производства. По назначению сварочные роботы занимают место между механизированным и автоматическим сварочным оборудованием. Их целесообразно применять в серийном и крупносерийном многономенклатурном производстве корпусных, рамных, решетчатых конструкций и сварных деталей машин со швами сложной формы или несколькими швами любой формы, по-разному ориентированных между собой.
В сварочном производстве роботы могут использоваться для выполнения операций сварки (сварочные работы), загрузки и разгрузки сварочных установок, станков, машин и другого оборудования сварочного производства загрузочно-погрузочные работы), транспортировки деталей и сварных конструкций между позициями, на которых выполняются сварочные, сборочные, контрольные, складские и другие операции сварочного производства. 





Описание сварной конструкции


Рис. 1

Экран охлаждения мартеновской печи предназначен для охлаждения конструкции. 
Состоит из стальных труб, изготовленных из стали 20, диаметром 140 мм, 89 мм, 76 мм и 60 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 8732-78, а также стальных листов, изготовленных из стали 20, толщиной 4 и 6 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 19903-74.















Технические требования
Требования к конструкции [2]
* За правильность конструкции котлов, пароперегревателей, экономайзеров и их элементов, за расчет на прочность и выбор материала, за качество изготовления, монтажа н ремонта, а также за соответствие их настоящим Правилам отвечает организация (предприятие), выполнявшая соответствующие работы. 
* Элементы котлов, пароперегревателей и экономайзеров, работающие под давлением, в отношении конструкции, выбора материала и рас чета па прочность должны отвечать действующим «Нормам расчета элементов паровых котлов на прочность» и требованиям настоящих Правил. При проектировании элементов, работающих под давлением, должны быть учтены возникающие при гидравлическом испытании напряжения, которые не должны превышать 1,25 величины допускаемых напряжений при температуре 20° С, принятой в соответствии с указанными нормами расчета. 
* Конструкция котла, пароперегревателя и экономайзера должна быть падежной и безопасной в эксплуатации; должна быть предусмотрена возможность осмотра, очистки с применением средств механизации, промывки и продувки, а также ремонта их элементов. Внутренние устройства в барабанах котлов, препятствующие осмотру их поверхностей, должны выполняться съемными. 
* Конструкция и гидравлическая схема котла, пароперегревателя и экономайзера должны обеспечивать надежное охлаждение стенок элементов, находящихся. Под давлением. Температура стенок элементов котла, пароперегревателя и экономайзера не должна превышать величины, принятой в расчетах на прочность этих элементов и подтвержденной тепловым расчетом, произведенным согласна «Единому нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов».

Требования к материалам
Для элементов, работающих под давлением, должны применяться трубы из спокойной стали, выплавленной мартеновским способом или в электропечах. Область применения труб из стали различных марок, объем и виды обязательных испытаний должны соответствовать указаниям. 
Применение труб, оверлейных из поковок, поставляемых по специальным техническим условиям, должно соответствовать требованиям, а также требованиям, предъявляемым к поковкам. 
Применение труб с продольным сварным швом из сталей марок, разрешается при поставке труб по специальным техническим условиям, согласованным с Госгортехнадзором СССР, и с обязательным контролем качества сварного шва по всей его длине ультразвуковой дефектоскопией или другим эффективным способом контроля, Остальные требования к видам и нормам обязательных испытаний качества и свойств сварных труб должны быть не ниже установленных для бесшовных труб из стали той же марки.
Листовая сталь, применяемая для изготовления и ремонта элементов, работающих под давлением, должна выплавляться мартеновским способом или в электропечах. Область применения листовой стали различных марок, объем и виды обязательных испытаний должны соответствовать данным. 

Требования к заготовительным операциям [3]
* При подготовке стыковых соединений труб для сварки необходимо проверить их соответствие чертежам и требованиям.
* Следует также проверить:
1. соответствие формы, размеров и качества подготовки кромок (в том числе расточки под заданный внутренний диаметр, разделки для угловых и тавровых соединений) предъявляемым требованиям (обработку фасок под сварку и размеры кромок проверяют специальными шаблонами);
2. качество зачистки наружной и внутренней поверхностей концов труб (патрубков, штуцеров), а также их поверхностей в местах угловых и тавровых соединений;
3. правильность выполнения переходов от одного сечения к другому (на концах труб, патрубков и штуцеров, подлежащих сварке с элементами других типоразмеров);
4. соответствие минимальной фактической толщины стенки подготовленных под сварку концов труб (патрубков, деталей, штуцеров) установленным допускам (после расточки под подкладное кольцо или под заданный внутренний диаметр, зачистки наружной и внутренней поверхностей и после калибровки).






Требования к сборочно-сварочным операциям
* При сборке стыков труб под сварку следует пользоваться центровочными приспособлениями, предпочтительно инвентарными, не привариваемыми к трубам. 
Таблица №1
Температура подогрева стыков труб перед прихваткой и сваркой дуговыми способами при положительной температуре окружающего воздуха

Марка стали свариваемых деталей
Номинальная
толщина
свариваемых
деталей, мм
Температура
подогрева,
°С
Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, 08, 10, 15Л
До 100 вкл.
-
20, 20Л
Св.100
100-150

* Непосредственно перед сборкой подготовленные под сварку кромки и прилегающие к ним участки поверхностей деталей должны быть зачищены до металлического блеска и обезжирены. Ширина зачищенных участков, считая от кромки разделки, должна быть не менее 20 мм с наружной и не менее 10 мм с внутренней стороны детали.
* Смещение (несовпадение) внутренних поверхностей свариваемых труб (и фасонных деталей) при сварке стыков без подкладного кольца с односторонней разделкой кромок должно быть не более                   (0,02 Sн+0,4) мм (Sн - номинальная толщина свариваемых деталей), но не более 1 мм
* Собранные стыки труб к другим элементам необходимо прихватывать в нескольких местам. Прихватки на месте пересечения швов не допускаются.
* Прихватки необходимо выполнять с полным проваром и по возможности переваривать при наложении основного шва.
* К качеству прихваток. предъявляются такие же требования, как и к сварному шву. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, следует удалять механическим способом.
* Во всех случаях многослойной сварки разбивать шов на участки необходимо с таким расчетом, чтобы стыки участков ("замки" швов) в соседних слоях не совпадали, а были смещены один относительно другого, и каждый последующий участок перекрывал предыдущий.



Требования к контролю
Приемочный контроль сварных соединений труб котлов и трубопроводов, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России, включает следующие виды:
* визуальный и измерительный контроль;
* стилоскопирование металла шва;
* измерение твердости металла шва;
* ультразвуковая или радиографическая дефектоскопия;
* механические испытания;
* металлографические исследования;
* контроль прогонкой металлического шара;
* капиллярный или магнитопорошковый контроль;
* гидравлические испытания.
Назначение и применение методов контроля, их объемов и сочетания регламентируются настоящим РД в соответствии с правилами Госгортехнадзора России и СНиП, а также ведомственными нормативными актами, если иное не оговорено чертежами или техническими условиями на изготовление, монтаж и ремонт конкретного изделия.
Визуальному контролю подвергаются все законченные сварные соединения труб поверхностей нагрева котлов, коллекторов и трубопроводов независимо от марки стали, категорий, типа сварного соединения, назначения и условий
работы, включая сварные соединения, не работающие под давлением (приварка к трубам шипов, элементов опор, подвесок и др.).
Недопустимыми дефектами, выявленными при визуальном контроле сварных соединений, являются: трещины всех видов и направлений; непровары (несплавления) между основным металлом и швом, а также между валиками шва; наплывы (натеки) и брызги металла; незаваренные кратеры; свищи; прожоги; скопления включений.
Ультразвуковой контроль сварных стыков трубных систем котлов и трубопроводов и их деталей должен выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 14782-86 и методическими руководящими документами, согласованными с Госгортехнадзором России.






Технология сварки
     Способ сварки [4]
      Сварка в среде защитных газов. Она имеет ряд преимущественных особенностей:
      - высокая степень концентрации дуги обеспечивает минимальную зон структурных превращений и относительно небольшие деформации изделия;
      - высокая производительность;
      - высокоэффективная защита расплавленного металла, особенно при использовании инертных газов;
      - низкая стоимость выполнения сварочных работ при применении в качестве защитной среды активных газов;
      - возможность наблюдения за сварочной ванной;
      - отсутствие необходимости применения флюсов или обмазок;
      - возможность сварки в различных пространственных положениях;
      - чистота производства.
      	Однако сварка в среде защитных газов хуже защищает металл от окисления. Это может привести к загрязнению расплавленного металла и, как следствие, к ухудшению прочностных и механических свойств шва. Использование газов и открытая дуга ухудшают условия труда. В то же время необходимо изолировать зону сварки от потоков воздуха, которые будут нарушать газовую защиту расплавленного металла. При сварке в среде защитных газов наблюдается повышенное по сравнению с другими способами разбрызгивание металла. Это может привести к образованию подрезов и наплывов, а также брызг на поверхности металла околошовной зоны, которые будут являться концентраторами напряжения. Их необходимо будет удалять механическим путем.	
      	При автоматической сварке в защитных газах используют проволоку диаметром от 1,2 до 3 мм. При таком диаметре электрода и соответствующих режимах сварка деталей толщиной 20 мм потребует минимум 4 прохода.




      
      

      Режим сварки [5]
      
      Режимы сварки определяются на основе существующих методик расчета режимов механизированной сварки. Основными параметрами, определяющими режим механизированной сварки, являются:
      - сила сварочного тока;
      - напряжение дуги;
      - диаметр сварочной проволоки;
      - вылет электрода;
      - скорость сварки;
      - плотность тока;
      - род тока;
      - полярность.
      Таблица №2
Режим автоматической сварки в углекислом газе стыков труб из малоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем положении
Толщина металла, мм
Зазор между кромками труб, мм
Сила сварочного тока, А
Напряжение, В
Скорость сварки, м/ч
Вылет электрода, мм
Расход газа, л/мин
Сварка первого слоя шва
4
0,8...2
150
20
18
12
8...9
6
1,2...2,5
160
20
12
11...12
10
8
1,5...3,0
170...190
21
9
12
11
10
1,5...3,0
170...190
21
8
12
11
Сварка последующих слоев
4
0,8...2
180
25
20
15
12
6
1,2...2,5
260
26
20
15
13
8
1,5...3,0
260
27
18
18
14
10
1,5...3,0
280
28
18
18
15
   Примечание. Диаметр электрода 1,2 мм.
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
Выбор сварочного оборудования
В настоящее время выбрать сварочное оборудование на много проще и легче, чем 20 лет назад, так как за последнее десятилетие появилось много фирм – производителей сварочного оборудования. Для сварки, описанной в данном курсовом проекте конструкции, выбираем более современный  аппарат для MIG/MAG сварки компании Lincoln Electric CV-510 K14081-1A. 
Таблица №3
Технические характеристики [6]
СЕТЬ ПИТАНИЯ
* 230/400/3/50-60
НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
* 500A/39В/60%
* 385A/33.3В/100%
ПОТРЕБЛЯЕМЫЙ ТОК
* 63/32A
ДИАПАЗОН СВАРОЧНОГО ТОКА
* 10-500A
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ (ВХШХГ)
880 мм x 696 мм x 1020 мм
ВЕС НЕТТО
160 кг






Робот для сварки М-710iB
Характеристики робота
- количество осей, шт						6
- грузоподъёмность, кг						45
- установка: напольная, потолочная, на полке, под углом, на стене
- макс. вылет, мм							1706
- точность позиционирования, мм				0,15
- скорость перемещения по осям, град/сек:
А1									160
А2									120
А3									150
А4									240
А5									240
А6									340
- масса манипулятора с контроллером, кг			600




Кинематическая схема робота






















	

Сварочный кантователь


   Техническая характеристика

Максимальный вес изделия, кг                           3000
Высота центров, мм                                             1150
Высота наименьшая, мм                                      900
Наименьшее смещение от центра масс,
при максимальном весе, мм                                250
Наибольший диаметр  изделия, мм                    2200
Максимальная длинна изделия, мм                    7500
Скорость вращения шпинделя, об/мин               1,2






Робототехнический комплекс





Вывод
      В результате проделанной работы, основываясь на требованиях, предъявляемых к изготовлению конструкции, выбранном способе сварки и необходимом качестве изделия, удалось создать робото-технический комплекс для сварки. Использование при этом зажимного устройства, кантователя и робота для сварки конструкции, полностью исключает вмешательство человека в процесс выполнения сварки.
      При создании робото-технического комплекса была проведена работа по изучению средств и способов механизации и автоматизации сборочно-сварочных процессов. Создание робото-технического комплекса для сварки является результатом внедрения его в процесс изготовления сварных конструкций.























Используемая литература
1. Климов А. С., Машиии Н. Е. Роботизированные технологические комплексы и автоматические линии в сварке: Учебное пособие. 2·е иад., испр, и доп, - СПб. : Издательство «Ланъь , 2011, - 240 с.: ил.(Учебники для вузов. Специальная литература.
2. ПРАВИЛА УСТРОЙСТВАИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРОВЫХИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ (с изменениями и дополнениями, утвержденными Госгортехнадзором СССР11июля 1972г .)
3. РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ РД 34.15.027-93 СВАРКА, ТЕРМООБРАБОТКА И КОНТРОЛЬ ТРУБНЫХ СИСТЕМ КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ МОНТАЖЕ И РЕМОНТЕ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ (РТМ-1с-93)
4. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г. А. Николаев и др. – М.: Машиностроение, 1978 – т.1 / Под ред. Н. А. Ольшанского. 1978.
5. ИНСТРУКЦИЯ ПО СВАРКЕ ПРИ МОНТАЖЕ И РЕМОНТЕ ТРУБОПРОВОДОВ И ОТВЕТСТВЕННЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В ОРГАНИЗАЦИЯХ И НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МИННЕФТЕПРОМА РД 39-0147014-535-87
6. [Электронный ресурс]: http://www.lincolnelectric.com/ru-ru/Equipment/Pages/product.aspx?product=K14081-1A(LincolnElectric_EU_Base)

.......................