![](https://expert-mik.ru/wp-content/themes/24author/assets/img/work/work-img.png)
Повышение эффективности процесса сварки тел вращения из нержавеющих сталей за счет импульсного питания сварочной дуги
Технология процесса сварки тел вращения из нержавеющих сталей методом автоопрессовки с программированием режима и шагоимпульсным питанием сварочной дуги.
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 16
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………… 19
1.1 Особенности сварки неповоротных стыков …………………………………………. 19
1.2 Обоснование выбора способа сварки …………………………………………………… 23
2 Описание конструкции ………………………………………………………………………….. 31
2.1 Материал сварной конструкции ………………………………………………………….. 31
2.2 Технологическая свариваемость стали 12Х18Н10Т ……………………………… 32
3 Технология сварки и выбор сварочных материалов ……………………………….. 35
3.1 Метод автоопрессовки ………………………………………………………………………… 35
3.2 Подготовка сварного соединения к сварке …………………………………………… 36
3.3 Выбор сварочных материалов …………………………………………………………….. 38
4 Описание экспериментальной установки ……………………………………………….. 41
4.1 Сварочная головка………………………………………………………………………………. 42
4.2 Система импульсного питания сварочной дуги …………………………………… 44
4.3 Блок управления ДС САУ4.33 …………………………………………………………….. 45
4.4 Описание центрирующего устройства…………………………………………………. 46
5 Разработка программных режимов сварки и контроль качества ……………… 49
5.1 Разработка программных режимов сварки …………………………………………… 49
5.2 Контроль качества ………………………………………………………………………………. 52
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
………………………………………………………………………………………………………………… 56
6.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………….. 56
6.2 Инициация проекта …………………………………………………………………………….. 63
6.3 Планирование управления проектом …………………………………………………… 66
6.4 Определение ресурсной финансовой и бюджетной эффективности
исследования ……………………………………………………………………………………………. 77
7. Социальная ответственность ………………………………………………………………… 79
7.1 Описание рабочего места ……………………………………………………………………. 79
7.2 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 80
7.3 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды………………………………………………………………………………92
7.4 Охрана окружающей среды ………………………………………………………………. 102
7.5 Защита в ЧС ……………………………………………………………………………………… 103
7.6 Перечень нормативно-технической документации, использованной в
разделе……………………………………………………………………………105
Заключение………………………………………………………………………107
Список использованных источников ………………………………………………. …….108
Приложение А. 1 Literature review
Нормативные ссылки
В данной работе использованы ссылки на следующие стандарты:
СТП ТПУ 2.5.01–2014 Положение о выпускных квалификационных
работах бакалавра, специалиста и магистра в Томском политехническом
университете.
ГОСТ 7.32–2001 Система стандартов по информации, библиотечному и
издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и
правила оформления.
ГОСТ Р 1.5–2012 Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты
национальные. Правила построения, изложения, оформления и обозначения.
ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь.
Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения.
Определения
В данной работе применены следующие термины с соответствующими
определениями:
Автоматическая дуговая сварка: механизированная дуговая сварка, при
которой возбуждение дуги, подача плавящегося электрода или присадочного
металла и относительное перемещение дуги и изделия осуществляются
механизмами без непосредственного участия человека, в том числе и по
заданной программе
Сварочный шов: участок сварки, образовавшийся в результате
кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической
деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и
деформации.
Сварочная ванна: часть наплавленного металла шва, находящаяся при
наплавке плавлением в жидком состоянии.
Свариваемость – это свойство металла или сочетания металлов
образовывать при применении установленной технологии наплавки
соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией или
эксплуатацией изделия.
Статический режим (состояние установившегося равновесия): при
котором Iд и uд в течении длительного времени остаются неизменными.
Зависимость между током и напряжением дуги в этом состоянии называется
статической вольтамперной характеристикой дуги, а зависимость между током
и напряжением источника питания – временной ВАХ источника питания.
Динамический режим (состояние неустановившегося равновесия): при
возбуждении дуги или возмущениях зависимость между Uд и Iд называется
динамической характеристикой дуги, а зависимость между током и
напряжением источника динамической характеристикой источника.
Обозначения и сокращения
В данной работе применены следующие обозначения и сокращения:
Аргон газообразный; Ar;
Газ углекислый; СО2;
Зона термического влияния (ЗТВ);
Импульсный усилитель (ИУ);
Длительность паузы Тп, с;
Длительность импульса Ти, с;
Ток дуги Iд, А;
Напряжение дуги Uд, В;
Напряжение заданное Uз, В;
Ток импульса Iи, А;
Напряжение импульса Uи, В;
Скорость сварки Uсв, см/с;
Вес сварочной ванны G;
Давление дуги Рд.д;
Сила поверхностного натяжения Р;
Площадь проплавления Fпр, см2;
Теплосодержание металла в сварочной ванне hп, Дж/г;
Обеспечение стабильно высокого качества сварных соединений тел
вращения с толщиной стенки до трех миллиметров из нержавеющих сталей
является одной из важных проблем, с которой сталкиваются современные
предприятия. Такие соединения применяются для большого числа изделий в
промышленности: стыки тонкостенных труб и чехлов теплообменников,
кольцевые стыки трубопроводов для пищевых продуктов и продуктов
нефтехимического производства и др.
В 70-х — 80-х годах 20-го века были разработаны теоретические основы
автоматизации сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, на
основании которых ведущими предприятиями страны создана широкая гамма
оборудования [1]. Но приемлемая эффективность была достигнута лишь при
производстве однотипных крупносерийных изделий, для которых были
подобраны адекватные математические модели и созданы оптимальные
аналоговые регуляторы. Однако сложности оперативного изменения
параметров данных регуляторов и низкое быстродействие вычислительной
техники не позволяло в полной мере управлять качеством. Стоит также
учитывать, что такие методы сварки в большей степени применялись при
сварке в нижнем положении, в отсутствие постоянного изменения в
пространстве положения сварочной ванны, а также характера движения в ней
расплавленного металла.
В последнем десятилетии прошлого века, благодаря бурному развитию
микропроцессорной техники стали доступны новые семейства
микроконтроллеров и полупроводниковых приборов, а также
быстродействующих вычислительных систем. Современная элементная база,
применяемая в сварочном оборудовании, позволила на новом уровне в
цифровом виде решить задачи управления качеством сварочного процесса,
создать и внедрить микропроцессорные системы контроля, разработать новые
законы управления.
Предприятие ООО «Завод ПСА ЭлеСи» занимается изготовлением и
поставкой различного технологического оборудования: пунктов контроля и
управления, дизельных электростанций, змеевиков охлаждения для
предприятий газовой, нефтяной и химической отраслей. И проблема
повышения качества сварки тел вращения из нержавеющих сталей на данном
предприятии является одной из самых актуальных.
Создание и внедрение устройств, позволяющих реализовать наиболее
современную технологию процесса сварки, является важным вопросом для
развития предприятия ООО «Завод ПСА ЭлеСи». Это устройства, которые
смогут автоматически управлять процессом плавления металла и в тоже время
контролировать формирование сварочной ванны, и, следовательно, сварного
шва.
Цель данной работы заключается в поиске возможных способов
повышения эффективности, применяемого на предприятии, процесса сварки
тел вращения из нержавеющих сталей за счет импульсного питания сварочной
дуги.
Задачами выпускной квалификационной работы в связи с указанной
целью являются:
Анализ возможных способов сварки, которые снизят трудоемкость и
себестоимость, повысят качество работ;
Подбор сварочных материалов;
Подбор оптимальных параметров режимов для выполнения сварки;
Разработка нового технологического процесса при использовании
оптимального оборудования и новой технологии;
Исследование экономической целесообразности предлагаемой
технологии.
Объектом исследования является: процесс сварки тел вращения из
нержавеющих сталей.
Предметом исследования является повышение эффективности
технологии сварки тел вращения из нержавеющих сталей.
Научная новизна работы заключается в применение для сварки
нержавеющих сталей методом автоопрессовки режима прямоугольного
импульса с пологими передними фронтом.
Предложенный в данной работе процесс сварки тел вращения из
нержавеющих сталей методом автоопрессовки с программированием режима и
шагоимпульсным питанием сварочной дуги является экономичным способом
сварки неповоротных стыков, а также обеспечивает высокое качество сварного
соединения и стабильность процесса сварки.
Разработанная технология в данный момент внедряется на предприятии
ООО «Завод ПСА ЭлеСи» г. Томск.
1.1 Особенности сварки неповоротных стыков
В представленной работе был исследован процесс сварки тел вращения
из нержавеющих сталей. За счет разбивки полного прохода на четыре сектора,
возможно, контролировать сварочную ванну задав представленные режимы,
что позволит увеличить производительность и уменьшить возможность
появления дефектов в сварном соединении.
В ходе работы была произведена подборка разделки кромок, выбраны
сварочные материалы, обоснован используемый способ сварки и разработаны
ее режимы. Выбранная форма разделки труб позволяет при минимальных
затратах на подготовку кромок труб три прохода качественно заварить сварной
стык.
Выявлено, что во избежание быстрого расплавления и выплескивания
металла из сварочной ванны при сварке нержавеющих сталей, вследствие
особенностей тепловложения, необходимо применить режим прямоугольного
импульса с пологими передними фронтом.
Разработанные режимы стабилизируют процесс сварки, давая
возможность получения равномерного шва независимо от пространственного
положения сварочной ванны.
С точки зрения ресурсоэффективности можно сказать, что при
применении описанного в работе способа сварки мы получаем экономию
сварочного материала по отношению к имеющимся на сегодняшний день
аналогам, благодаря сварке методом автоопрессовки.
Производительность шагоимпульсного режима несколько уступает
импульсному, но при этом мы получаем более качественное сварное
соединение.
![](https://expert-mik.ru/wp-content/themes/24author/assets/img/signup-document.png)
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!