Дипломная работа: Проектирование участка по газовой сварке авторемонтного предприятия

Детали сложной формы во избежании появления в них внутренних напряжений и трещин от неравномерного нагрева следует сваривать с общим предварительным подогревом. Подогрев в этом случае производится до температуры 500 600 С⁰ и производится в нагревательной печи, горне или яме. Детали малых размеров подогревают сварочным пламенем.

Если свариваемый элемент детали закреплен только в одном направлении и скрепляющие элементы могут быть легко выделены, то в этом случае применяют местный подогрев только скрепляющих элементов. Нагрев ведется лишь настолько, чтобы эти элементы расширились на такую же величину, как и в месте сварки.

Обычно для этого достаточно нагрев до температуры 500 – 600 С⁰ . Если место сварки фиксировано основным металлом со всех сторон, то в таком случае приходится подогревать всю свариваемую деталь.

Местный нагрев производится горелками, паяльными лампами, древесным углём или коксом. В последнем случае место подогрева охлаждают коробкой листового железа с отверстиями для доступа воздуха, а затем засыпают углём или коксом и разжигают последний. При частичном подогреве нужно следить за тем, чтобы все части изделия нагревались и охлаждались одновременно и равномерно, а главное – постепенно. Поэтому элементы небольшого сечения при последующем охлаждении детали следует подогревать поддерживая их в нагретом состоянии так, чтобы они не охлаждались быстрее, чем элементы с более толстым сечением.

При массовом производстве (например изготовлении блоков автодвигателей) применяются многокамерные или конвейерные печи обеспечивающие возможность непрерывной подачи нагретых деталей к месту производства сварочных работ. Нагретая деталь после сварки должна медленно остывать вместе с печью, для того чтобы металл получил равномерную структуру серого чугуна и в изделии не появились трещины.

При массовом характере сварочных работ вместо охлаждения в печах иногда применяют выдержку заваренных деталей в термически изолированных камерах, где медленная охлаждение детали обеспечивается за счет имеющегося в ней запаса тепла.

Для сварки чугуна вполне пригоден природный газ, температура пламени которого при сгорании в смеси с кислородом ниже, чем температура ацетилено – кислородного пламени. Это обуславливает более постепенный и равномерный нагрев чугуна и меньшее выгорание кремния при сварки, что является основным условием для получения в наплавленном металле структуры мягкого серого чугуна. При сварке чугуна природным газом используются чугунные присадочные прудки, содержащие в качестве графитизатора 3 –4 % кремния или 0,1 % алюминия. В качестве флюса применяется прокаленное бура или смесь из 50 % прокаленной буры и 50 % древесного угля, или флюс состава: 50 % буры, 47 % двууглекислого натрия (NaHCO₃ ) и 3 % окиси кремния (SiO₂ ).

В промышленности получил применение новый способ газовой сварки чугуна с применением специальной пасты. Место сварки тщательно очищается и подвергается общему или местному подогреву до 300 – 400 С⁰ восстановительным пламенем горелки. Затем на свариваемые кромки наносятся слой пасты, и они нагреваются до температуры от 750 до 790 С⁰ нормальным восстановительным пламенем. Паста при этом расплавляется и покрывает место сварки тонким стекловидным слоем. Пастой также обмазывается и чугунный присадочный пруток. В процессе сварки нельзя нагревать деталь свыше 800 С⁰ .

Наплавка ведется слоями небольшой толщины. После сварки шов покрывают слоем пасты и изделие медленно охлаждают в песке, извести или асбесте. Благодаря медленному и невысокому нагреву, равномерному постепенному охлаждению и флюсующему действию пасты обеспечивается благоприятные условия графибизации наплавленного металла, и шов получает равномерную мелкозернистую структуру серого чугуна. Состав прутка следующий: 3 – 3,8 % углерода; 2,8 – 4,1 % кремния; 0,52 – 0,8 % марганца; 0,4 – 0,6 % никеля; 0,1 % хрома; 0,15 – 0,2 % титана. Состав пасты: 8 % TiO₂ ; 10 % КNO₃ ; 8 % CaF₂ ; 45 % Na₂ B₄ O₇ ; 3 % FeTi; 21 % NaF; 5 % LiCl (растворяется в этиловом спирте в отношении 5 : 12). Порошкообразная смесь просеивается через сито 100 мик и смешивается с маслом «брайтсток» в отношении 2 части масла на 3 части смеси. К полученной смеси добавляется спиртовой раствор LiCl. Паста хранится в герметичной посуде не более 25 дней.

Наилучший способ газовой сварки чугуна при помощи латуни. Этот способ требует низкотемпературного нагрева, при котором возможно сохранить исходную структуру чугуна. Кроме того, высокие пластические свойства латуни, как присадочного материала, обеспечивают получение соединения, пластичность которого выше, чем у основного металла. Поэтому данный способ вполне может быть рекомендован для ремонтной сварки наиболее ответственных изделий из чугуна. Это способ особенно пригоден для сварки модифицированного иобулярного высокопрочного чугуна и ковкого чугуна, поскольку при нем не меняется структура и свойства основного металла.

Кромки перед сваркой скашивают под углом 45⁰ и насекают зубилом для лучшего сцепления наплавки с основным металлом. Предварительно кромки прогревают окислительным пламенем с целью выжигания графита с поверхности кромок.

Затем кромки подогревают до 850 – 900 С⁰ (температуры плавления присадочного прутка) на небольшой длине шва, и производят лужение латунью нагретой поверхности кромок. При лужении посыпают флюсом и натирают затем концом прутка, расплавляя его, после чего заполняют латунью весь шов. Пламя (для предупреждения выгорания цинка и появления пористости в шве) должно применятся окислительное, состава В = 1,3 – 1,4. Нагрев ведут менее горячей частью пламени, держа его ядро на большем расстоянии от сварочной ванны, чем обычно. Необходимо стремиться к тому, чтобы не перегревать металл в месте сварки.

Сварку легированного чугуна, содержащего никель, хром, медь и другие примеси, производят обычным способом с применением присадочного металла по возможности того же состава, что и свариваемая деталь. При отсутствии прутков из легированного чугуна применяют прутки, используемые для сварки серого чугуна. В этом случае состав металла шва будет в большей степени отличаться от состава основного металла отливки и может не обладать свойствами присущими данному сорту легированного чугуна (например, антикоррозионным). Сварку модифицированного чугуна можно осуществлять с применением присадочного прутка, содержащего до 0,1 % магния. Для предупреждения появления трещин при сварке модифицированного чугуна применяют предварительный подогрев до 500 С⁰ .

Детали из ковкого чугуна сваривают присадочным прутком, дающее в шве структуру белого чугуна. Затем деталь подвергают томлению по установленному для ковкого чугуна режиму с целью получения в ней равномерной структуры ковкого чугуна.

При необходимости ремонта горелого (окисленного) чугуна сварку ведут отдельными участками с предварительной расчисткой завариваемого места от окисленных слоев до здорового металла. С этой целю место сварки нагревают горелкой, обычно посыпают флюсом и присадочным прутком удаляют пленки окислов, после чего на очищенную поверхность металла наносят присадочный металл. Таким же путем очищают и наплавляют соседние участки, после чего заваривают шов по всему сечению свариваемой детали.

Последовательность операций и техника горячей сварки чугуна:

1. Подготовка детали на сварку: Очистить поверхность дефекта от окислов и загрязнения пламенем горелки или металлической щеткой; произвести разделку дефекта вырубкой пневматическим зубком или расчисткой пламенем перед заваркой (концы трещин засверлить перед сваркой); разделать кромки дефекта под углом 70 – 80⁰ на деталях толщиной свыше 5 мм.

2. Предварительный подогрев детали (отливки): Выбрать нагревательные устройства; подвергнуть общему подогреву до температуры 500 – 600 С⁰ (коричнево – красного цвета) отливки сложной конфигурации и толщиной более 50 мм; подвергнуть местному нагреву до температуры 300 – 450 С⁰ мало и среднегабаритные отливки с дефектами в жестком контуре.

3. Установить детали (отливки): Установить деталь в зоне действия вытяжной вентиляции с расположением дефекта в нижнем положении и горизонтальной плоскости (продолжительность перерыва между окончанием подогрева и началом сварки для небольших отливок несложной конфигурации не должна превышать 3 – 5 мин. во избежании охлаждения детали ниже 400 С⁰ )

4. Нагрев дефекта и обработка его поверхности флюсом: Отрегулировать нормальное пламя удельной мощности 100 – 120 л/ч на 1 мм толщины металла и восстановительной ее смесью (на расстоянии 2 – 3 мм от ядра), равномерно прогреть кромки дефекта до расплавления с одновременным нанесением флюса и равномерным распределением его по поверхности дефекта с помощью присадочного прутка.

5. Заполнение объема дефекта присадочным металлом: Расплавить пруток наиболее горячей частью пламени (ближе к ядру) и заполнить дефект (трещину, ржавчину) расплавленным присадочным металлом, добавляя периодически флюс на кончике прутка.

Вести сварку ванным способом (отдельными сварочными ваннами длиной 20 – 50 мм каждая) с поддержанием металла в жидком состоянии до

полного заполнения дефекта присадочным металлом, при заварке краевых дефектов поддерживать ванну в полужидком состоянии (для исключения стекания металла) за счет периодического отведения пламени от места дефекта для охлаждения ванны и изменения угла наклона горелки к поверхности изделия с 80 до 10⁰ .

Удалять неметаллические включения из ванны в процессе сварки с помощью флюсования жидкого металла и интенсивного его перемешивания присадочным прутком (отсутствие своеобразного свечения расплавленного металла свидетельствует о полном удалении включений).

6. Окончание процесса сварки: Отвести медленно горелку от поверхности ванны на 50 –60 мм и направленный металл подогреть пламенем в течении 0,5 – 1,5 мин., накрыть деталь листовым асбестом для замедленного охлаждения металла шва и обеспечения свойств сварного соединения, равноценных со свойствами основного металла.

3.2 Расчет количества работающих

Для расчета количества работающих выбираем ранние рассчитанную трудоемкость на объекте проектирования и нормативной годовой фонд в рани работающего.

Nраб = Т/Фрв (3.1)

Где, Nраб – число работающих

Т – расчетная трудоемкость на объекте проектирования.

Принимаем Т = 17360 чел. ч.