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;

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.