Выбор материалов и способа сварки
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Механико-технологический факультет Кафедра «Порошковая металлургия, сварка и технология материалов» Курсовой проект На тему«Проектирование сварной конструкции Рама сварная СК 02.00.000 СБ». Выполнил студент гр. 44644 Лукашик А.А. Проверил Медведев С.В. Минск 2018г. СОДЕРЖАНИЕ Введение. 3 1.1 Назначение и эксплуатационные нагрузки. 4 1.2 Выбор материалов и способа сварки. 4 1.3 Техническое задание на проектирование. 6 2. Конструктивно-технологическое проектирование несущей сварной конструкции. 8 2.1 Обоснование выбора сопряжения деталей и сварных швов. 8 2.2 Технические требования к сварной конструкции. 8 2.3 Принципиальная технология сборки-сварки. 10 2.4 Укрупненное нормирование процессов сборки-сварки разработанной конструкции. 11 3. Проектные расчеты несущей способности и остаточной деформации. 11 3.1 Расчет предельной статической нагрузки. 11 3.2 Обоснование несущей способности при переменных нагрузках. 15 3.3 Оценка общих остаточных сварочных деформаций. 19 4. Заключение. 19 5. Список использованной литературы. 20
Введение
Рамы входят в состав различных машин и конструкций – станков, вагонов, крановых тележек, фундаментов, кузнечнопрессовых и прокатных машин, автомобилей, тракторов, а также металлические конструкции зданий. Рамы и станины служат для связи одно целое отдельных частей механизма или станка. Они должны обеспечить необходимую жесткость и прочность конструкции и удовлетворять требованиям рациональной компоновки изделия.
|
|
|
Сварные рамы изготавливают из элементов, вырезанных из плоского проката (листов) и профильного проката (швеллеров, уголков, двутавров и т.п.). Сварные рамы чаще всего изготовляются из швеллеров, одного, в крайнем случае, двух номеров, которые обычно устанавливаются так, чтобы их полки были обращены наружу. Такое расположение швеллеров более удобно при монтаже на раме узлов привода. Тип и размеры редуктора и электродвигателя определяют конфигурацию и размеры рамы. Расстояние между торцами валов редуктора и электродвигателя зависит от подобранной или сконструированной соединительной муфты.
Основными требованиями, предъявляемыми к конструкции, являются: жесткость, прочность, надежность, виброустойчивость, экономичность, малая металлоемкость, малая занимаемая площадь, рационально выбранные габаритные размеры, удобство при изготовлении, эстетическое оформление конструкции (красивый внешний вид), стабильность формы во времени и др..
Жесткость конструкции является основным критерием работоспособности фундаментных плит (рам). Повышенные упругие перемещения, возникающие в фундаментных плитах (рамах), при недостаточной жесткости, приводят к неправильной работе механизмов, понижению точности работы машины и благоприятствуют возникновению колебаний. При конструировании фундаментных плит особое внимание следует уделять критериям виброустойчивости, а также выполнять мероприятия по экономии металла, так как вес фундаментных плит составляет до 70 % от веса всей установки.
|
|
|
Назначение и эксплуатационные нагрузки.
Сварные рамы изготавливают из элементов, вырезанных из плоского проката (листов) и профильного проката (швеллеров, уголков, двутавров и т.п.). Сварные рамы чаще всего изготовляются из швеллеров, одного, в крайнем случае, двух номеров, которые обычно устанавливаются так, чтобы их полки были обращены наружу. Такое расположение швеллеров более удобно при монтаже на раме узлов привода. Тип и размеры редуктора и электродвигателя определяют конфигурацию и размеры рамы. Расстояние между торцами валов редуктора и электродвигателя зависит от подобранной или сконструированной соединительной муфты.
Сварные рамы имеют различное конструктивное исполнение. Конструкция рамы зависит от функционального назначения. В зависимости от геометрической формы в плане (вид сверху) различаются рамы прямоугольные и Г-образные.
|
|
|
При проектировании сварной рамы должны быть осуществлены комплексы мероприятий по соблюдению надежности и долговечности. Надежность – свойство рамы сварной выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в пределах установленного на него оборудования в течение требуемого промежутка времени, при соблюдении правил эксплуатации. Долговечность – это способность рамы не достигать предельного состояния в течении длительного времени.
Выбор материалов и способа сварки.
Основу современных конструкционных материалов промышленного применения составляют черные и цветные металлы их сплавы. Собственно, в секторе цветных металлов и пластмасс доминирует алюминий.Алюминий по многим параметрам значительно превосходит другие конструкционные материалы: он втрое легче стали, практически не подвержен коррозии, отличается высокой электропроводностью, отсутствием порога хладноломкости, бактерицидностью, легко обрабатывается, хорошо поглощает нейтронное излучение и обладает высокой способностью к вторичной переработке (рециклингу). Чистый алюминий из-за низкой прочности используют в отдельных случаях в химической, пищевой и электротехнической промышленности. В основном, в конструкциях применяют сплавы в связи с их сравнительно высокимпределом прочности при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью во многих средах и высокими механическими свойствами при низких температурах в авиа, ракето, судостроении, а также в химической и пищевой промышленности. Это обеспечивает алюминиевым сплавам доминирующее место среди конструкционных материалов наряду со сталью и сплавами титана.К применению принята группа алюминиево-магниевых сплавов, которая зарекомендовала себя в сварных конструкциях как технологичный и прочный материал, удовлетворяющий требованиям эксплуатации. К ним прежде всего относится АМг-6 (1330), содержащий в качестве основного легирующего компонента – магний. Его количество в сплаве 6,3% определяет уровень прочности и пластичности металла. Сплав АМг-6 является деформируемым и термически не упрочняемым сплавов, что не требует от нас после выполнения сварочных работ выполнять термическую обработку сварного шва и зоны термического влияния. Лучшим сплавом по своим физико-химическим характеристикам являются алюминиевые сплавы системы алюминий-магний-кремний. Выбираем марку алюминевого сплава – АД33 1330 по ГОСТ 4784-97 (AlMg1SiCu 6061), по таблице 1.
|
|
|
Таблица 1. Алюминиевый сплав системы алюминий-магний-кремний АД-33 1330 (6061).
| Обозначение марок | Массовая доля элементов, % | Плотность, кг/дм3 | ||||||||||||
| По НД | По ИСО 209-1 | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Zn | Ti | Другие элементы | Прочие элементы | Al | ||
| Каждый | Сумма | |||||||||||||
| АД33 1330 | AlMg1SiCu 6061 | 0.4-0.8 | 0.7 | 0.15-0.4 | 0.15 | 0.8-1.2 | 0.04-0.35 | 0.25 | 0.15 | - | 0.05 | 0.15 | Остальное тоже | 2,7 |
Сварка, как и производство алюминия, - сравнительно молодой технологический процесс. Он включает разнообразные сведения о теплофизических условиях формирования швов от полного расплавления свариваемых кромок до соединения металла в твердой фазе, о чем свидетельствует приведенный ниже их перечень.
Способы сварки плавлением:
- электродуговая неплавящимся и плавящимся электродом (TIG и MIG);
- плазменная;
- лучевая (электронно-лучевая и лазерная);
- гибридная (лазерная сварка + TIG, MIG, лазерная сварка + плазма).
Способы сварки давлением:
- контактная точечная и роликовая сопротивлением;
- контактная стыковая сварка оплавлением;
- сварка трением с перемешиванием (STIR – процесс);
- ультразвуковая (фольга);
- холодная (проволока, прутки);
- сварка взрывом.
Выбор сварки для сварной рамы осуществлен в пользу ручной аргоно-дуговой сварки (РАДС или TIG) неплавящимся электродом с присадочным металлом переменным током. Для выполнения сварочных работ сплава - АД-33 1330 (6061) будет использоваться св.АМг-6, по ГОСТ 7871-75 (таблица 2). Для соединения алюминия в таких условиях необходимо использовать неплавящиеся электроды из вольфрама, которые изготовлены с применением легирующих добавок. Электроды различают по типу внесенных в их состав добавок. Это определяет марку электрода для различения их между собой их концы окрашивают в разные цвета. Всего существует несколько типов электродов, которые необходимы для сварки алюминия: WC 20 (серый); WT 20 (красный); WL 15 (желтый) Обычно электрод перед сваркой остро затачивается для легкого возбуждения дуги, а в процессе работы он приобретает форму шарика.Для защиты сварочной ванны от пагубного воздействия атмосферного кислорода. Самым распространенным является инертный газ аргон (Ar), отсюда и название этого процесса. Его использование обусловлено дешевизной и распространенностью. Лучшего проплавление и увеличение скорости сварки добиваются применением гелия, либо смели двух этих газов(Не).
Таблица 2. Химический состав св.АМг-6.
| Марка сплавов | Основные элементы | Примеси | Прочие примеси | Остальные примеси | |||||||
| Al | Mg | Mn | Ti | Bl | Fe | Si | Zn | Cu | |||
| Св. АМг-6 | 99.5 | 5.8-6.8 | 0.5-0.8 | 0.1-0.2 | 0.002-0.005 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 1.2 |
Затруднение при сварке алюминиевых сплавов (tп=660ºС) вызывает наличие оксидных пленок (tп=2010ºС) на поверхности заготовок. Попадая в металл шва в виде включений, они снижают статистическую и циклическую прочность сварного соединения, что не позволяет получать качественные швы и герметичные конструкции. Для устранения оксидной пленки, перед проведением сварочных работ необходимо произвести зачистку, основного металла сварного шва и кромок, угловой шлифовальной машинкой с карщеткой дисковой.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 700; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!