Совершенствование технологического процесса изготовления конструкции металлургической промышленности на ОАО 'ЗСМК'
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
.1 Описание
изделия
.1.1
Назначение, технические характеристики и условия эксплуатации
.1.2
Конструктивное выполнение
.2 Анализ
существующей технологии и применяемого оборудования. Задачи, решаемые в проекте
. СПЕЦИАЛЬНАЯ
ЧАСТЬ
.1 Выбор и
обоснование основного материала
.2 Выбор и
обоснование технологических процессов
.2.1
Заготовительные операции
.2.2
Сборочные операции
.2.3
Сварочные операции
.3 Выбор и
обоснование сварочных материалов
.4 Выбор
режима сварки
.4.1 Подготовка
кромок под сварку
2.4.2 Расчет
параметров режима механизированной сварки стыкового шва
2.4.3 Расчет
параметров режима сварки угловых швов при автоматической сварке тавровых
соединений
2.5 Выбор и
обоснование технологического оборудования
.5.1
Заготовительное оборудование
.5.2
Сборочное оборудование
.5.3
Сварочное оборудование
.5.3.1
Основное сварочное оборудование
.5.3.2
Источники питания
.5.3.3
Вспомогательное сварочное оборудование
.6 Контроль
качества сварных соединений
.6.1
Металлографический анализ качества сварных соединений
.6.2 Выбор и
обоснование методов контроля качества
.7 Технология
изготовления изделия
. ПАТЕНТНАЯ
ПРОРАБОТКА
.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1
Технологическая подготовка производства рамы
.2
Техническое нормирование технологических процессов
.3 Расчет
основных параметров поточного производства
.4 Расчет
длительности производственного цикла
.5
Организация труда и заработной платы
.6
Планирование себестоимости продукции
.7
Планирование цены, прибыли и рентабельности
.8
Экономическая эффективность мероприятий при сварке
. ПЛАНИРОВКА
И РАЗРЕЗ УЧАСТКА (цеха)
.1
Определение ширины пролета
.2 Планировка
складочных и рабочих мест
.3
Определение высоты пролета
.4 Планировка
участка
. ОХРАНА
ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
.1 Анализ
условий труда на участке по изготовлению опок низа
.2 Требования
к безопасности сварочного оборудования
.3
Предупреждение травматизма
.4 Расчет
величины воздухообмена
6.5 Пожаро- и
взрывобезопасность
7. ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
.1
Механизированная сварка в среде защитных газов
.2 Плазменная
резка
.3 Расчет
экономического ущерба
. МЕРОПРИЯТИЯ
ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
УПРАВЛЕНИЕ
КАЧЕСТВОМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Схема выполнения швов при сварке опоки
ВВЕДЕНИЕ
Главными задачами промышленности являются более полное удовлетворение
потребностей государства в высококачественной продукции, обеспечение
технического перевооружения и интенсификация производства во всех отраслях.
Поставленные задачи должны решать высококвалифицированные инженерные кадры,
в деятельности которых применение на практике технологических наук имеет очень
большое значение. Создавая конструкции зданий и сооружений, инженер должен
обеспечивать определенные их эксплуатационные технические характеристики и
надежность работы, учитывать особенности технологических методов обработки и
сборки, а также экономическую целесообразность изготовления конструкций.
Целью данного дипломного проекта являются систематизация, закрепление и
расширение теоретических и практических знаний по специальности, развитие
расчетно-графических навыков, а также проверка степени подготовленности для
самостоятельного решения инженерных задач.
Тема данного дипломного проекта - Усовершенствование технологии
изготовления конструкции металлургической промышленности. Разработка нового
технологического процесса позволит повысить качество и улучшить технологию
изготавливаемых на ОАО «ЗСМК» рам, применив рациональный и наиболее
прогрессивный метод.
1. ОБЩАЯ
ЧАСТЬ
.1 Описание изделия
.1.1 Назначение, технические характеристики и условия эксплуатации
Представленная в дипломном проекте конструкция является рамой привода и
является элементом общей рамной конструкции.
Рамные конструкции представляют собой систему жестко соединенных балок.
Изготовлению сварной рамы обычно предшествует изготовление балочных элементов.
В этом случае сборка рамы заключается в придании этим элементам проектного
взаимного расположения, а сварка - в выполнении сопряжений между ними [2].
Данная рама применяется как фундамент для фиксации двигателя и редуктора. Она
испытывает статические и динамические нагрузки. Работает в неагрессивной среде.
.1.2 Конструктивное выполнение
Рисунок
1 - Конструкция рамы привода 1- верхняя и нижняя полки, 2- ребра жесткости, 3-
стенки, 4- верхняя и нижняя полки второго узла, 5- ребра жесткости второго
узла, 6- стенки второго узла, 7,8- полки и стенки третьего узла.
Данная металлоконструкция - рама (рисунок 1 и граф. лист 1), состоит из
двух балок коробчатого сечения, в каждой из балок имеется ряд поперечных ребер.
В полках балок выполнены вырезы, что позволяет значительно облегчить
конструкцию и обеспечить доступ к трудно доступным местам сварки. Все узлы и
элементы конструкции соединены при помощи сварки.
.2 Анализ существующей технологии и применяемого оборудования, задачи
решаемые в проекте
Последовательность операций:
1. Со склада металла, в цех на участок обработки, подается прокат
требуемой толщины 25 мм стандартных размеров.
2. Листы правятся на листоправильной 7-ми валковой машине UBR 40 х 3150.
. Подготовленные листы отправляются для вырезания стенок, полок, и
внутренних ребер на Портальную плазморежущую машину ППлЦ 2,5-10-1 УХЛ4 «Енисей»
. Для стенок выполняется строжка кромок на кромкострогальном
станке, модель 78068.
. Заготовки поступают на на сборочный стенд участка изготовления
конструкций.
. По измерительным приборам выставляется стенки на нижнюю полку и
делают прихватки механизированной сваркой.
. Выставляются внутренние ребра и прихватываются механизированной
сваркой на многопостовом выпрямителе типа ВДУ-506.
. Стенки и ребра варятся однопроходной двухсторонней сваркой на
ПДГ-508 У3 со сварочными выпрямителем типа ВДУ-506 У3.1.
. Ставится верхняя полка и проваривается через отверстия.
. Аналогично собираются и варятся детали узла 2 и 3.
. К узлу 1 привариваются узлы 2 и 3.
Проанализировав технологию изготовления элемента опоки, существующей на
ОАО «ЗСМК», можно сделать вывод, что она далеко не совершенна. Задачей данного
дипломного проекта является устранение недостатков технологии для получения
качественного сварного изделия.
Для усовершенствования технологии необходимо механизировать и
автоматизировать сборочные, подъемно-транспортные и поворотные операции,
устранить лишние затраты на транспортные перевозки.
2.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
.1 Выбор и обоснование основного металла
Рама неответственная металлоконструкция, и для ее изготовления не
требуется применение материалов с повышенными свойствами. Для производства рамы
рекомендуются углеродистые стали обычного качества. Эти стали должны иметь
определенное сочетание прочностных и пластических свойств, высокую вязкость,
коррозионную стойкость, малую склонность к хрупким разрушениям, а так же
обладать хорошими технологическими свойствами: свариваемостью,
обрабатываемостью резанием, способностью к гибке, правке и т.д. Данная группа
сталей делится, по содержанию кремния%, на: спокойные (сп) - 0.12 - 0.30,
полуспокойные (пс) - 0.05 - 0.17 и кипящие (кп) <0.07[1].
Кипящие стали - это стали, раскисленные только Мn. В составе кипящих сталей
практически отсутствует Si.
Иго содержание не превышает 0,05%. Для этих сталей характерна повышенная неоднородность
распределения S и Р по толщине проката н пониженная
стойкость против хрупкого разрушения. Они склонны к старению. Кипящие стали
имеют самый низкий уровень качества среди рассматриваемых трех групп сталей. Но
вместе с тем они имеют наиболее низкую стоимость, что предопределяет их
распространенность в промышленности. Но для сварки данная группа не применяется
из за низкой свариваемости.
Полуспокойные стали - это стали, раскисленные Мn и А1. Содержание кремния в них
составляет 0,05-0,10%. Эти стали в меньшей степени насыщены газами и более
однородны по распределению примесных элементов по толщине проката по сравнению
с кипящими. По уровню механических свойств и стоимости полуспокойные стали
занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными.
Спокойные стали получают посредством их полного раскисления кремнием,
марганцем и алюминием. При этом N и О2 в их составе связаны А1. Для
спокойных сталей характерна повышенная дисперсность ферритоперлитной структуры.
При переходе от полуспокойных к спокойным сталям отмечается увеличение ударной
вязкости и снижение склонности металла к старению. При этом возрастает и
стоимость стали. Содержание Si в
составе спокойных сталей обычно составляет 0,14-0,30%.
Наиболее подходящая сталь Ст3сп5, которая имеет преимущества над сталями
в своем классе. Рассмотрим механические свойства данной группы сталей.
Таблица 1
Химический
состав и механические свойства сталей
|
Марка стали
|
Пределы содержания химических элементов, %
|
σ0.2, МПа
|
σВ, МПа
|
КСU,
МДж/м" при
|
|
С
|
Мп
|
Si
|
|
|
+20°С
|
-20°С
|
-40°С
|
|
СтЗкп
|
0,14-0,22
|
0,30-0,60
|
<0,07
|
200-240
|
340-470
|
-
|
-
|
-
|
|
СтЗпс
|
0,14-0,22
|
0,40-0,65
|
0,05-0,17
|
210-250
|
380-490
|
0,3
|
0,3
|
0,3
|
|
СтЗсп
|
0,14-0,22
|
0,40-0,65
|
0,12-0,30
|
210-250
|
380-490
|
0,5
|
0,5
|
-
|
2.2 Выбор и
обоснование и технологических процессов
.2.1 Заготовительные операции
После подбора металла по размерам и маркам стали необходимо выполнить
следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок [3].
. Правка
Для устранения волнистости и серповидности листов, возникающих при
транспортировании, листовой металлопрокат толщиной от 5 до 25 мм подвергается
правке на многовалковых машинах.
. Резка
В основу выбора способа резки заготовок для рамы необходимо заложить
параметры разрезаемого материала.
Все способы резки можно разделить на две группы:
1. механическая;
2. термическая.
К механической резке относятся резка на гильотинных ножницах, на
пресс-ножницах, на дисковых пилах и так далее.
Изготовление заготовок возможно резкой гильотинными ножницами. При резке
этим способом погрешность размера составляет 2,0-3,0 мм и образуется много
дефектов в виде трещин у кромок реза.
Разделительная термическая резка менее производительна, чем резка на
ножницах, но более универсальна и применяется для получения стальных заготовок
разных толщин как прямолинейного, так и криволинейного очертания. Наряду с
газопламенной кислородной резкой широко применяется плазменно-дуговая резка,
позволяющая обрабатывать практически любые металлы и сплавы. Использование в
качестве плазмообразующего газа сжатого воздуха дает не только экономические,
но и технические преимущества:
высокое качество реза сочетается с большой скоростью резки, особенно
сталей малой и средней толщины (до 60 мм).
Применение способа воздушно-плазменной резки, при
котором в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух, открывает
широкие возможности при раскрое низкоуглеродистых и легированных сталей, а
также цветных металлов и их сплавов.
Преимущества воздушно-плазменной резки по сравнению с механизированной
кислородной и плазменной в инертных газах следующие: простота процесса резки;
применение недорогого плазмообразующего газа - воздуха; высокая чистота реза
(при обработке углеродистых и низколегированных сталей); пониженная степень
деформации; меньшая ширина реза; более устойчивый процесс, чем резка в
водородосодержащих смесях.
Недостатком воздушно-плазменной резки является насыщение поверхностного
слоя кромок азотом, что способствует образованию пор при сварке. Поэтому кромки
в большинстве случаев перед сваркой необходимо подвергнуть дополнительной
механической обработке. [4]
Среди приведенных способов резки выбираем воздушно - плазменную резку,
как наиболее экономную и высокотехнологичную.
. Обработка кромок
Недостатки любого способа резки заготовок - это деформации кромок и
отклонения от заданных размеров при резке устанавливаются припуски на
последующую обработку 20 мм. Обработка предполагает строжку кромок под сварку.
2.2.2 Сборочные операции
Сборочная операция при изготовлении сварных конструкций имеет целью
обеспечение правильного взаимного расположения и закрепления деталей
собираемого изделия. Исходными данными для проектирования сборочных
приспособлений служат чертежи деталей и изделия в целом, технические условия на
изготовление и приемку изделия и программа намечаемого выпуска. На ОАО «ЗСМК» в
условиях единичного производства сборка рамы привода производится на плите по
разметке с применением для упоров. Данное сборочное оборудование не
обеспечивает повышенных требований к точности и жесткости при сборке рамы, а
также не подходит для серийного производства.
Использование специальных сборочных приспособлений позволяет повысить
производительность труда и улучшить качество сборки.
В данном дипломном проекте предлагается разработать кондуктор,
позволяющий получить высокую точность и жесткость при сборке конструкции.
Фиксация собранных деталей чаще всего осуществляется на прихватках. В
таком виде собранный узел должен обладать такой прочностью и жесткостью, какая
необходима при извлечении его из сборочного приспособления и транспортировке к месту
сварки, а также для уменьшения сварочных деформаций. При назначении размеров и
расположения прихваток учитывают еще и необходимость предотвращения их вредного
влияния на качество выполнения сварных соединений и работоспособность
конструкции. Поэтому прихватки должны иметь небольшие размеры поперечного
сечения и располагаться в местах, где они полностью будут переварены при
укладке основных швов.
.2.3 Сварочные операции
Наиболее широко применяемые на производстве способы сварки:
ручная дуговая сварка;
автоматическая сварка под флюсом;
механизированная сварка в среде защитных газов.
В зависимости от конструкции изделия, марки и толщины металла, а также
требований к качеству швов можно выбрать тот или иной способ сварки.
Существенным недостатком ручной дуговой сварки является малая
производительность процесса и зависимость качества сварного шва от практических
навыков сварщика. При серийном производстве рам и требований к качеству
применение данного способа сварки недопустимо.
Сварка под флюсом возможна только в нижнем положении ввиду высокой
жидкотекучести расплавленного флюса. Автоматическая сварка целесообразна в
серийном производстве изделий с достаточно длинными прямолинейными и круговыми
швами. Сварка под флюсом в большинстве случаев используется как автоматический
процесс. Полуавтоматическая сварка применяется в значительно меньшем объеме,
чем автоматическая.
Интенсивное развитие автоматической сварки под флюсом обусловлено высокой
производительностью этого способа, стабильным качеством сварки, малым расходом
электродного металла и электроэнергии, хорошими условиями труда. Отсутствие
брызг является серьезным преимуществом сварки под флюсом, так как отпадает
надобность в трудоемкой операции очистки. Зона сварки закрыта, поэтому процесс
более экологичен по световому излучению.
Повышение производительности при автоматической сварки под флюсом
достигается за счет использования больших токов и повышения плотности тока в
электроде.
При сварке под флюсом обеспечивается высокое и стабильное качество
сварки. Это достигается за счет надежной защиты металла шва от воздействия
кислорода и азота воздуха, однородности металла шва по химическому составу,
улучшения формы шва и сохранения постоянства его размеров.
Автоматическую сварку под флюсом применяют в заводских и монтажных
условиях для выполнения швов, расположенных в нижнем положении, обычно при
толщине металла от 2 до 100 мм.
Рама имеет ряд прямолинейных швов протяженностью около двух метров, но
специфика изготовления позволяет варить автоматической сваркой только наружные
швы.
В остальных случаях сварки рамы требуется маневренная высокотехнологичная
сварка.
В настоящее время при заводском изготовлении металлоконструкций
доминирующее положение занимает механизированная дуговая сварка в защитных
газах. Данным способом наплавляется 70-75% общего объема сварных швов в
конструкциях. Это доказывает известные преимущества механизированной дуговой
сварки:
высокая производительность;
маневренность;
хорошая технологичность;
высокие механические свойства металла шва.
Этим способом можно соединять в различных пространственных положениях
разнообразные металлы и сплавы толщиной от десятых долей до десятков
миллиметров.
Для получения качественного сварного соединения сборка конструкции также
осуществляется механизированным способом.
.2.4 Выбор и обоснование сварочных материалов
Для сварки применяют материалы, соответствующие марке свариваемых сталей
и обеспечивающих равнопрочность сварного шва основному металлу. К сварочным
материалам относятся сварочная проволока, электроды, различные флюсы, защитные
газы.
Для сварки изделия предлагается применить механизированную сварку в среде
защитных газов. Этим способом можно соединять детали в различных
пространственных положениях, обеспечивая при этом хорошую защиту металла
сварочной ванны от вредного влияния окружающей среды.
Наиболее распространенным на производстве защитным газом является
двуокись углерода СО2. Однако сварка в СО2 имеет
существенные недостатки: сильное разбрызгивание металла во время горения дуги и
весьма посредственный внешний вид швов, поэтому такой способ сварки не
применяют при изготовлении конструкций, к внешнему виду и форме которых
предъявляются повышенные требования с целью улучшения эксплуатационных свойств
и товарного вида. Главным путем решения этих проблем является применение сварки
в смеси газов на основе аргона (СГОА)[5].
Двуокись углерода является сильным окислительным газом. При сварке в СО2
перенос электродного металла всегда происходит крупными каплями и не по центру
дуги. В связи с этим сварной шов получается с грубыми полосами кристаллизации и
брызгами, однако такой характер переноса позволяет получить глубокое
проплавление.
Добавление аргона к двуокиси углерода позволяет повысить стабильность
дуги, перенос металла в этом случае носит осевой характер без значительного
разбрызгивания. Шов отличается чистотой, гладкой поверхностью с мелкими
чешуйками и малым количеством шлака. В качестве неблагоприятного фактора
следует отметить уменьшенный провар.
Кислород при сварке играет роль поверхностно-активного элемента и
уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, способствуя образованию на
конце электрода более мелких капель и их равномерному переносу в сварочную
ванну. Для обеспечения высокой вязкости и прочности металла шва содержание
кислорода в защитном газе не должно превышать 5-7%.
Переход на сварку в смеси газов на основе аргона позволяет снизить
стоимость сварочных работ за счет уменьшения затрат на зачистку швов примерно
на 70%; уменьшить потери электродного металла на разбрызгивание на 60%; снизить
расход электродной проволоки при сварке угловых швов на 5-15% в связи с меньшим
усилением шва, а также уменьшить выделение пыли и токсичных газов.
Состав СГОА приведен в таблице 2.
Таблица 2
Состав смеси газов на основе аргона (% по объему)
|
Аргон
|
Двуокись углерода
|
Кислород
|
Азот, не более
|
Влага (для несжатой смеси), не более
|
|
70-75
|
22-25
|
3-5
|
0,1
|
0,03г/м3
|
Составы аргона и углекислого газа приведены в таблице 3 и 4.
Таблица 3
Состав
двуокиси углерода (ГОСТ 8050-85), %
|
Показатель
|
Сорт
|
|
Высший
|
Первый
|
|
Объемная доля СО2, % не менее
|
99,8
|
99,5
|
|
Объемная доля CО, %
|
нет
|
нет
|
|
Массовая концентрация минеральных масел и механических
примесей, мг/кг
|
0,1
|
0,1
|
|
Массовая доля воды, % Не более
|
Нет
|
Нет
|
|
Массовая концентрация водяных паров при 20ºС и 101,3 кПа, г/см3, не более
|
0,037-0,048
|
0,178
|
Таблица 4
Состав
газообразного аргона (ГОСТ 10157-79), %
|
Показатель
|
Сорт
|
|
Высший
|
Первый
|
|
Объемная доля аргона, % не менее
|
99,99
|
99,96
|
|
Объемная доля кислорода, % не менее
|
0,003
|
0,005
|
|
Объемная доля азота, % не менее
|
0,01
|
0,01
|
|
Массовая концентрация водяного пара при 20ºС и давлении 101,3 кПа, г/м3
|
0,007
|
0,01
|
|
Объемная доля суммы углеродосодержащих соединений в
пересчете на СО2, % не более
|
0,0005
|
0,001
|
Металл швов, выполненных в смеси 75% Ar +25% СО2, отличается
низким содержанием газов и неметаллических включений.
При высоких температурах сварочной дуги СО2 диссоциирует на
окись углерода СО и кислород О2, который, если не принять
специальных мер, приводит к окислению свариваемого материала и легирующих
элементов. Окислительное действие СО2 нейтрализуется применением
сварочной проволоки с повышенным количеством раскислителей марганца и кремния.
Поэтому для механизированной сварки конструкционных углеродистых и
низколегированных сталей применяют специальные марки сварочной проволоки с повышенным
содержанием этих элементов - Св-08ГС и Св-08Г2С.
Сварочные проволоки служат для подвода электрического тока в зону сварки.
Кроме того, расплавляясь, сварочные проволоки служат дополнительным металлом,
участвующим в образовании шва. Состав проволоки указан в таблице 5.
Таблица 5
Состав
сварочной проволоки (ГОСТ 2246-70),%
|
Марка проволоки
|
С
|
Mn
|
Si
|
Cr
|
Ni
|
S
|
Р
|
|
Св-08ГС
|
0,10
|
1,40-1,70
|
0,60-0,85
|
0,20
|
0,25
|
0,025
|
0,030
|
|
Св-08Г2С
|
0,05-0,11
|
1,80-2,10
|
0,70-0,95
|
0,20
|
0,25
|
0,025
|
0,030
|
Для сварки данного изделия предлагается применять проволоку марки
Св-08Г2С, так как она содержит наибольшее количество раскислителей.
Сварочными флюсами называют специально приготовленные неметаллические
гранулированные порошки с размером отдельных зерен 0,25-4 мм (в зависимости от
марки флюса). Флюсы, расплавляясь, создают газовый и шлаковый купол над зоной
сварочной дуги, а после химико-металлургического воздействия в дуговом
пространстве и сварочной ванне образуют на поверхности шва шлаковую корку, в
которую выводятся окислы, сера, фосфор, газы. В процессе сварки флюс защищает
зону сварки от доступа воздуха и выполняет ряд других важных функций:
- обеспечивает устойчивость процесса сварки
- предотвращает образование кристаллизационных трещин и пор в шве
обеспечивает требуемые механические свойства металла шва и
сварного соединения в целом
способствует хорошему формированию шва
обеспечивает легкую отделимость шлаковой корки
способствует минимальному выделению вредных газов при сварке
Толщина флюса может составлять от 25 до 60 мм.
Для сварки низколегированных сталей применяют флюсы АН-348А, АН-60,
ОСЦ-45, ОСЦ-45М. Наиболее широко применяется высокомарганцовистый флюс-силикат
АН-348А (ГОСТ 9087-69). Положительным свойством этого флюса является высокая
стойкость сварных швов против образования кристаллизационных трещин. Флюс
АН-348А содержит окислы титана, которые обеспечивают высокую электропроводность
их в твёрдом состоянии, что важно в начале процесса: при возбуждении дуги для
создания начального объёма. Состав флюса АН-348А приведен в таблице 6.
Таблица 6
Состав сварочного флюса АН-348А
|
Марка
|
Содержание (не более),% по массе
|
|
SiO2
|
MnO
|
CaO
|
MgO
|
Al2O3
|
CaF2
|
Fe2O3
|
S
|
P
|
|
АН-348А
|
41-44
|
34-38
|
6,5
|
5-7,5
|
4,5
|
4-5,5
|
2
|
0.15
|
0.12
|
При дуговой сварке под флюсом и в защитных газах применяют сварочную
проволоку без покрытия - голую. Поверхность сварочной проволоки должна быть
чистой и гладкой, без окалины, ржавчины, масла и других загрязнений.
Сварочную проволоку следует транспортировать в чистых крытых вагонах,
контейнерах или автофургонах, предохраняющих ее от загрязнения и воздействия
атмосферных осадков. Хранить ее необходимо в сухом закрытом помещении в
условиях, не допускающих ее ржавления, загрязнения.
Стальную сварочную проволоку изготовляют по ГОСТ 2246-70 и по специальным
техническим условиям. В зависимости от химического состава проволока делится на
низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную.
Чтобы получить равнопрочное соединение, необходимо правильно подобрать
флюс и электродную проволоку. Так как выбрана марка флюса АН-348А, то проволоку
необходимо выбрать низкоуглеродистую. Для сварки ответственных конструкций из
низколегированных сталей подходит сварочная проволока Св-08. Использование
указанных материалов позволяет получить металл шва с механическими свойствами,
равными или превышающими свойства основного металла.
Необходимый уровень механических и технологических
свойств сварных соединений достигается при использовании в качестве сварочных
проволок Св-08, Св-08А, Св-08ГА и Св-10ГА в сочетании с высококремнистыми
флюсами АН-348-А, ОСЦ-45. Увеличение при этом доли участия основного металла в
металле шва не снижает технологической прочности швов вследствие пониженного
содержания в них углерода.
Таблица 7
Химический
состав сварочных проволок Св-08, Св-08 А
|
Марка проволоки
|
С, не более
|
Mn
|
Si
|
Cr
|
Ni
|
S
|
P
|
|
Св-08
|
0.1
|
0.35-0.60
|
0.03
|
0.15
|
0.3
|
0.040
|
0.040
|
|
Св-08 А
|
0.1
|
0.35-0.60
|
0.3
|
0.10
|
0.25
|
0.30
|
0.30
|
Для получения качественного соединения и получения достаточных
механических свойств данной конструкции в сочетании с флюсом АН-348, выбираем
проволоку Св-08.
2.4 Расчет и выбор режимов сварки
Защитная смесь газов 75% Ar +25% СО2 предназначена для
механизированной сварки стальных металлоконструкций на постоянном токе обратной
и прямой полярности. Процесс сварки в этой смеси отличается стабильным горением
дуги, хорошим внешним видом сварных соединений, пониженным уровнем
разбрызгивания электродного металла, отсутствием брызг металла, пониженной
токсичностью. Наиболее полно перечисленные преимущества проявляются при сварке
на форсированных режимах, когда наступает струйный перенос металла.
Значения величин критического сварочного тока, при которых наступает
струйный перенос металла для различных диаметров сварочной проволоки приведены
в таблице 8 [10, с. 3, таблица 1].
.4.1 Подготовка кромок под сварку
Для обеспечения равномерного сквозного проплавления свариваемых элементов
необходимо выбрать рациональную форму подготовки кромок. Разделку кромок
применяют, когда односторонняя или двухсторонняя сварка не позволяет обеспечить
их проплавление на всю толщину. То есть, если толщина металла более 18 мм, то
необходимо применять разделку кромок.
Таблица 8
Величины критического сварочного тока
|
Полярность
|
Диаметр сварочной проволоки, мм
|
Критический сварочный ток, А
|
|
Обратная
|
1,0 1,2 1,6 2,0 3,0
|
250 270 360 400 450
|
|
Прямая
|
1,6 2,0
|
420 460
|
В связи с важностью правильной подготовки свариваемых кромок с точки
зрения качества, экономичности, прочности и работоспособности сварного
соединения созданы государственные стандарты на подготовку кромок под сварку.
Стандарты регламентируют форму, конструктивные элементы разделки и сборки
кромок под сварку и размеры готовых сварных швов. При сварке в смеси защитных
газов этим стандартом является ГОСТ 114771-76 «Дуговая сварка в защитных газах.
Соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы».
Так как сварное соединение рама образована в основном, угловыми швами.
В этом случае требуется подготовка кромок, так как толщина металла более
18 мм.
Высокие требования предъявляются при сварке стыковых швов. Необходима
V-образная разделка кромок для обеспечения провара деталей толщиной 25 мм при
изготовлении рам опоки.
2.4.2 Расчет параметров режима механизированной сварки стыкового шва
Рассчитаем режим сварки стенки и полки толщиной 25 мм при изготовлении верхней
и нижней рам опоки. Тип шва - двусторонний многопроходный.
Если шов стыкового соединения с разделкой кромок выполняется за несколько
проходов, то вначале определяется режим сварки одного прохода с одной стороны.
Первым проходом необходимо обеспечить требуемое проплавление притупления
сварного соединения (см. рисунок 3).
Порядок расчета режима сварки и размеров шва следующий:
. Выбирается диаметр электродной проволоки dэ:
dэ=1,6 мм
2. Определяется сварочный ток Iсв по формуле:
,
где
π=3,14 - постоянная;
jэ - плотность тока в электроде, А/мм2, должны
соответствовать плотности тока в зависимости от диаметра электрода:
э=200
А/мм2 - для dэ=1,6 мм [15, с. 5, таблица 2].
Получаем,
А
Полученное
значение тока превышает критическое, следовательно, струйный перенос металла
обеспечен.
.
Рассчитывается оптимальное напряжение на дуге Uд по формуле:
В
.
Определяется скорость сварки Vсв по формуле:
,
где
А - постоянная величина, Ам/ч. Для получения швов оптимальной формы, обладающих
высокой технологической прочностью коэффициент принимает следующие значения:
А=(5-8)×103 Ам/ч -
для dэ=1,6 мм [15, с. 5, таблица 3].
Получаем,
м/ч
. Площадь поперечного сечения Fн определяется на основании
выражения:
,
где
γ=7,8 г/см3 - плотность стали;
αн -
коэффициент наплавки, г/Ач, определяется в зависимости от режима сварки по
экспериментальным данным [15, с. 10, рисунок 2]:
αн=14,5
г/Ач
Рассчитаем
площадь поперечного сечения:
мм2
. Количество проходов выбирается из условий заполнения разделки в
зависимости от разности между общей площадью поперечного сечения наплавленного
металла Fно и площадью первого прохода Fн, при
этом необходимо учитывать, что максимальное сечение одного прохода обычно не
превышает 80 мм2 при механизированной сварке в среде защитных газов.
Рассчитаем общую площадь Fно:
,
где
S=25 мм - толщина свариваемых деталей (см. рисунок 3);
с
- величина притупления, согласно чертежу изделия (лист 1) с=3 мм;
α - угол разделки кромок, α=50º (см. лист 1);- высота усиления;
е
- ширина валика.
По
ГОСТ 14771-76 данные конструктивные элементы должны иметь следующие
значения:=24 мм, е=2 мм
Таким
образом, получаем,
мм2
Рассчитаем
площадь поперечного сечения последующих проходов по формуле:
мм2
Данная величина превышает максимальное сечение одного прохода, поэтому
необходимо рассчитать количество проходов:
проходов
Полученные
режимы сварки полностью совпадают с рекомендуемыми режимами для сварки в
защитной газовой смеси 75% Ar +25% СО2 [6].
2.4.3 Расчет параметров режима сварки угловых швов при автоматической
сварке тавровых соединений
Рисунок 3 - Тавровое соединение с разделкой кромок
Если тавровое или угловое соединение выполнено с разделкой кромок, то
расчет параметров режима сварки и размеров шва производится по методике, принятой
для стыкового соединения с разделкой кромок.
Диаметр проволоки - 5мм.
-й проход I=750 A., U=35 B., V=20 м/ч.
-й и 3-й проход I=850 A., U=35 B., V=20 м/ч.
Рассчитанные значения совпадают с табличными [7].
2.5 Выбор и обоснование технологического оборудования
2.5.1
Заготовительное оборудование
При подборе заготовительного оборудования учитываются габаритные размеры
деталей и требования к качеству заготовок. Все оборудование, используемое на
ОАО «ЗСМК» для изготовления заготовок, удовлетворяет этим требованиям и имеет
хорошую базу по обслуживанию, ремонту и эксплуатации.
Для правки листов в ЦМК используются 9-ти валковая листоправильная машина
П-3010 и 7-ми валковая листоправильная машина UBR 40×3150, техническая характеристика которых
показана в таблице 9.
Таблица 9
Техническая характеристика листоправильных машин
|
Характеристика
|
Наименование оборудования
|
|
Листоправильная 9-ти валковая машина П-3010
|
Листоправильная 7-ти валковая машина UBR 40×3150
|
|
Толщина выправляемого листа, мм
|
4÷16
|
12÷40
|
|
Ширина выправляемого листа, мм
|
2500
|
3150
|
|
Режим работы
|
реверсивный
|
реверсивный
|
|
Мощность привода, кВт
|
63
|
132
|
|
Габариты, мм
|
10291×3225×4111
|
10070×3500×5990
|
|
Износ, %
|
100
|
100
|
По характеристикам металла, используемого для изготовления рамы, толщина
металла 25 мм, выбираем 7-ми валковую листоправильную машину UBR 40×3150.
Для вырезки деталей прямолинейного и криволинейного сечения наиболее
целесообразно применить термическую резку с использованием машин с числовым
программным управлением (ЧПУ), которые используют для вырезки деталей сложной
конфигурации, а также требующих высокую точность изготовления. Такие машины
обеспечивает высокую степень автоматизации процесса резки и составления карт
раскроя металла (см. таблицу 10).
Таблица 10
Техническая характеристика плазморежущей машины с ЧПУ
|
Характеристика
|
Наименование оборудования
|
|
Портальная плазморежущая машина «Енисей» ППлЦ 2,5-10-1УХЛ4
|
|
Назначение
|
плазменная резка по программе черных и цветных металлов
любой конфигурации
|
|
Толщина разрезаемых листов, мм
|
Сталь - 6÷50Медь и ее сплавы - до 40
|
|
Габариты вырезаемых деталей, мм:
|
до 2500 до 8000
|
|
ширина
|
|
|
длина
|
|
|
Количество резаков, шт
|
1
|
|
Скорость резания, м/мин
|
0,07÷6,0
|
|
Используемый газ
|
воздух, охлаждение водяное
|
|
Габариты, мм
|
12000×3300×2500
|
|
Износ,%
|
55
|
Фотокопиры и управляющие программы для вырезки деталей на газо- и
плазморежущих машинах изготавливаются с помощью пакета программ, разработанного
в цехе, и работающего в среде системы автоматического проектирования AutoCAD. Этот пакет обеспечивает
автоматическое получение управляющей программы для вырезки детали на основании
ее чертежа, сделанного в AutoCAD,
что позволяет значительно сократить время на получение УП за счет исключения
необходимости проведения сложных геометрических расчетов координат точек
эквидистантного контура детали. Для работы на машине «Енисей» применяется
воздух.
Рассмотрев достоинства «Енисей» ППлЦ 2,5-10-1УХЛ4 и убедившись что ее
возможности полностью совпадают с нужными нам потребностями, тем более что в
денежном эквиваленте стоит она на много дешевле своих импортных аналогов, то
обоснованно выбираем «Енисей».
Кромкострогальный станок модели 78068 предназначен для строжки кромок и
разделки фасок под сварку. Технические характеристики см. в таблице 11.
Таблица 11
Техническая характеристика кромкострогального станка 78068
|
Наименование
|
Значение
|
|
Наибольшие значения обрабатываемых изделий, мм:
|
|
|
длина
|
12720
|
|
ширина
|
1500
|
|
высота
|
200
|
|
Наибольший угол поворота резцовых головок
|
±90°
|
|
Количество суппортов, шт.
|
2
|
|
Скорость перемещения суппорта, м/мин
|
1,2
|
|
Режим работы
|
оба хода каретки являются рабочими, т.е. строжка
производится в обе стороны
|
|
Мощность главного привода, кВт
|
25
|
|
Габариты, мм
|
17702×3485×2600
|
2.5.2 Сборочное оборудование
Основой сборочного приспособления является жесткий каркас с упорами,
фиксаторами и прижимами. При сборке детали заводят в приспособление, укладывают
по упорам или фиксаторам и закрепляют прижимами. Винтовые, рычажные или
эксцентриковые прижимы просты, но они приводятся в действие вручную.
Использование пневматических, гидравлических, пневмогидравлических, магнитных
или вакуумных прижимов значительно сокращает вспомогательное время, особенно
если требуется зажать изделие одновременно в нескольких местах.
Рисунок
4 - Сборочный кондуктор: 1 - плита, 2 - опорные балки, 3 - пневмоприжимы, 4 -
фиксатор, 5 - изделие
Кондуктор представляет собой плиту толщиной 40мм 1, установленную на
двутавровых балках (I 40, ГОСТ 8239-72) 2 на высоте 400мм от пола. На плите
установлены упоры 4 и пневмоприжимы с распорной двухрычажной системой 3.
Упоры предназначены для сборки рам, установки внутренных стенок и для
предотвращения смещения позиций конструкции относительно разметки, а
пневмоприжимы позволяют закрепить наружные стенки в необходимом положении и
обеспечить их жесткое крепление.
Технические характеристики кондуктора следующие:
1. Габаритные размеры - 2850×1500×1140 мм
2. Количество упоров с фиксаторами - 4
. Количество пневмоприжимов - 6
Кондуктор предназначен для сборки рам одного типоразмера.
2.5.3 Сварочное оборудование
.5.3.1 Основное сварочное оборудование
Для сварки рамы привода предлагается применить сварочный полуавтомат
ПДГ-508.
Полуавтомат сварочный ПДГ-508 предназначен для дуговой сварки в среде
защитных газов изделий из малоуглеродистых, легированных и коррозионно-стойких
сталей швами, расположенными в различных пространственных положениях. Сварка
осуществляется на постоянном токе плавящимся электродом сплошной проволокой
марки Св-08Г2С в защитном газе.
Технические характеристики полуавтомата приведены в таблице 12.
Таблица 12
Технические характеристики сварочного полуавтомата ПДГ-508 У3
|
Наименование
|
Норма
|
|
Основное напряжение сети трехфазного переменного тока, В
|
380
|
|
Частота питающей сети, Гц
|
50
|
|
Номинальный сварочный ток при ПВ=60% и цикле сварки 5 мин.,
А
|
500
|
|
Род тока
|
постоянный
|
|
Пределы регулирования сварочного тока, А
|
150÷500
|
|
Диаметр электродной проволоки, мм
|
1,2÷2,0
|
|
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч
|
108÷932
|
|
Отклонение скоростей от табличных,%
|
±10
|
|
Длина шлангового привода, м
|
3,0
|
|
Масса электродной проволоки в кассете, кг
|
12
|
|
Расход газа, м3/мин
|
8÷20
|
|
Габариты полуавтомата, мм
|
445×316×370
|
|
Габариты шкафа управления, мм
|
455×288×230
|
|
Масса шкафа управления, кг, не более
|
19
|
|
Масса полуавтомата, кг, не более
|
26
|
Для сварки стыковых соединений полок и стенки используется подвесная
сварочная головка А-1406, предназначенная для сварки прямолинейных швов под
слоем флюса.
Таблица 13
Технические характеристики автомата А-1406 для автоматической сварки под
слоем флюса
|
Технические характеристики
|
Значения
|
|
Исполнение
|
Самоходный Сварка под флюсом
|
|
Защита зоны дуги
|
|
|
Число электродов
|
1
|
|
Диаметр электродной проволоки, мм
|
2 -5
|
|
Сварочный ток при ПВ=100%, А
|
1000
|
|
Скорость подачи электрода, м/ч
|
17 -553
|
|
Регулирование скорости подачи электрода
|
Плавное
|
|
Скорость сварки, м/ч
|
5-58
|
|
Регулирование скорости сварки
|
Ступенчатое
|
|
Маршевая скорость, м/ч
|
950
|
|
Перемещение сварочной головки: вертикальный ход, мм
скорость, м/мин поперечный ход, мм
|
500 0,49 ±70 от руки
|
|
Объем флюсобункера, дм3
|
40
|
|
Габаритные размеры автомата,мм: высота ширина длина
|
1820 815 1030
|
|
Масса (без проволоки и флюса), кг
|
185
|
Автомат А-1406 предназначен для однодуговой сварки под флюсом и состоит
из следующих основных узлов:
собственно сварочной головки, содержащей механизм подачи проволоки с
правильным устройством, токоподводящий мундштук и устройство для защиты зоны
дуги флюсом;
подъемного механизма, позволяющего осуществлять механизированное
перемещение подвесной сварочной головки на вертикальной штанге;
Автомат А -1406 комплектуется сварочным выпрямителем ВДУ- 1201 (таблица
15).
.5.3.2 Источники питания
В таблице 14 представлены технические данные тиристорных выпрямителей с
универсальными характеристиками типа ВДУ-505, ВДУ-506 и ВДУ-601, разработанных
с применением интегральных микросхем и имеющих ряд дополнительных преимуществ.
Таблица 14
Технические данные некоторых тиристорных выпрямителей
|
Параметры
|
ВДУ-505
|
ВДУ-506
|
ВДУ-601
|
|
Номинальный сварочный ток, А
|
500
|
500
|
630
|
|
Режим работы, ПВ,%
|
60
|
60
|
60
|
|
Напряжение холостого хода, В, не более
|
80
|
80
|
90
|
|
Номинальное рабочее напряжение, В, при работе на: ЖХ ПХ
|
50 46
|
50 46
|
56 52
|
|
Пределы регулирования сварочного тока, А, при работе на: ЖХ
ПХ
|
60 - 500 50 - 500
|
60 - 500 50 - 500
|
65 - 630 50 - 630
|
|
Пределы регулирования рабочего напряжения, В, пр работе на:
ЖХ ПХ
|
18 - 50 22 - 46
|
18 - 50 22 - 46
|
18 - 56 22 - 52
|
|
Первичная мощность, кВ*А, не более
|
10
|
10
|
60
|
|
КПД,%, не менее
|
82
|
79
|
75
|
|
Габаритные размеры, мм
|
790х х670х х880
|
820х х620х х1100
|
860х х690х х1100
|
|
Масса, кг, не более
|
300
|
300
|
320
|
Сварочные выпрямители ВДУ-505, ВДУ 506, ВДУ-601. Это
универсальные тиристорные выпрямители с жесткими и падающими внешними
характеристиками. Они предназначены для сварки в среде защитных газов и под
флюсом, могут применяться для ручной дуговой сварки штучными электродами.
Выпрямители обеспечивают плавное регулирование рабочего напряжения и тока в
одном диапазоне, могут быть использованы для совместной работы с роботами и
автоматическими манипуляторами.
При работе с манипуляторами предъявляются повышенные требования к таким
технологическим показателям источника, как надежность начального зажигания
дуги, устойчивость процесса сварки во всех пространственных положениях.
Рассмотрев предлагаемые выпрямители с учетом их производительности и требуемых
режимов сварки, можно сделать вывод о рациональности использования выпрямителя
ВДУ - 506 как источника питания при сварке рамы механизированным способом в
среде защитных газов.
Таблица 15
Основные технические характеристики выпрямителя ВДУ-1201
|
Параметр
|
Падающая характеристика
|
Жесткая характеристика
|
|
Напряжение питающей сети, В
|
3´380
|
|
Номинальная частота сети, Гц
|
50
|
|
Первичная мощность, не более, кВА
|
83
|
80
|
|
Первичный ток, не более, А
|
125
|
120
|
|
Напряжение холостого хода, не более, В
|
100
|
|
Номинальное рабочее напряжение, В
|
80
|
80
|
|
Пределы регулирования рабочего напряжения, В
|
18-100
|
22-100
|
|
Номинальный сварочный ток при ПВ=60%, А
|
1200
|
|
Пределы регулирования сварочного тока, А
|
250-1200
|
260-1200
|
|
КПД,% не менее
|
75
|
|
|
|
|
.5.3.3 Вспомогательное сварочное оборудование
Как вспомогательное оборудование для сборки балок используется самоходный
портал. Собранные колонны устанавливаются в двухстоечный кантователь
КД-8.Кантователи предназначены для поворота балочных, рамных и решетчатых
конструкций при сборке и сварке.
Рисунок
5 - Двухстоечный кантователь КД-8
Таблица 16
Технические характеристики двухстоечного кантователя
КД-8
|
параметры
|
значения
|
|
Грузоподъёмность, тс Допустимый момент на оси вращения, кгс*м
Допустимая консольная нагрузка на одну цапфу, кгс Высота центров, мм Скорость
вращения шпинделя, об/мин Габаритные размеры, мм Масса, кг
|
8 1500 6000 1000 2 1500*1700 3800
|
Выбрана сварочная горелка КГ005 - 01 (рисунок 7), предназначенная для
дуговой сварки в среде защитных газов во всех пространственных положениях
сплошной и порошковой проволокой.
Таблица 17
Технические данные горелки
|
Тип горелки
|
Номинальный сварочный ток, А
|
Интервал рабочих температур, 8С
|
Охлаждение
|
Масса, кг
|
Диаметр электродной проволоки, мм
|
Длина горелки, мм
|
|
КГ005-01
|
400
|
-10 - +40
|
естественное
|
5,4
|
1,2-2
|
3000
|
Использование кабеля КПЭС и сменной спирали значительно повышает
долговечность горелок. Срок службы горелок новой серии - 2,5 года.
.6 Контроль качества сварных соединений
.6.1 Металлографический анализ качества сварных соединений
При изготовлении конструкции в качестве основного металла используются
низкоуглеродистая сталь Ст3сп5. Эта сталь имеет благоприятные показатели
свариваемости и при соблюдении определенных условий может быть сварена всеми
видами сварки [5].
Основными требованиями, которые предъявляются к свойствам сварных
соединений, являются обеспечение их равнопрочности с основным металлом и
отсутствие дефектов в металле шва и в зоне термического влияния. Свойства сварных
соединений определяются параметрами термического цикла сварки - скоростью
нагрева, длительностью пребывания выше температуры роста зерна аустенита,
скоростью и длительностью охлаждения в интервале температур распада аустенита,
соответствующего 800-500оС.
Так как рама выполнена из Ст3сп5 проведем металлографический анализ
свойств данной стали.
Структура сварного соединения стали
Максимальная температура во время сварки изменяется от температуры
плавления стали до рабочей температуры. Различные части шва подвергнуты
различным циклам термообработки, приводящим к зонам с различными
микроструктурами. Схематическая иллюстрация зон сварного соединения стали
Ст3сп5 показана на рисунке. Сварное соединение может быть разделено на три
зоны: металл сварного шва, ЗТВ, основной металл.
Состав металла сварного шва - смесь расплавленного присадочного металла и
расплавленного основного металла. Доля основного металла в металле сварного
шва, зависит от технологии сварки, подготовки и параметров сварки. В сварке
многослойного шва и любой другой процедуре, использующей более низкий подвод
тепла, растворение основного металла небольшое.
ЗТВ разделена на следующие зоны: зона перегрева, зона нормализации, зона
неполной перекристаллизации. В крупнозернистой зоне степень аустенизации
увеличена при температуре, выше 11000C. При охлаждении вызывает
формирование микроструктуры типа верхнего бейнита, а при высоких скоростях
охлаждения, мартенсита.
Рисунок 6 - Схематическая иллюстрация зон сварного соединения стали
Ст3сп5
В зоне нормализации, максимальная температура не была достаточно высока,
чтобы вызвать рост аустенитного зерна. При охлаждении формируются
феррито-перлитные микроструктуры с сопротивляемостью разрушению при ударе выше,
чем основного металла.
Температура в зоне частичной перекристаллизации достигает приблизительно
от 720 до 870ºC, то есть между температурами А1 и А3.
В этой области, образование аустенита происходит, прежде всего, в областях
перлита с высоким содержанием углерода. Свойства зоны частичной
перекристализации главным образом не изменились. Только при высокой скорости
охлаждения в аустенизированных высокоуглеродистых зонах может быть сформирован
мартенсит.
ЗТВ обычно рассматривается как зона, включающая максимальные температуры
выше Аl - это видимая ЗТВ. Вне "видимой" ЗТВ имеется
докритическая зона, где максимальные температуры - ниже 720ºC. Свойства этой зоны обычно не
отличаются от основного металла.
Микроструктура и строение каждой зоны зависят от максимальной
температуры, скорости охлаждения и химического состава (основной металл или
металл сварного шва). Граница сплавления и зона перегрева при высокой погонной
энергии дуги являются особенно критическими в отношении строения сварного соединения.
В большинстве случаев, скорость охлаждения сварки - основной фактор,
управляющий микроструктурой и свойствами соединения.
Химический состав металла шва при сварке рассматриваемых сталей
незначительно отличается от состава основного металла (см. таблицу 20).
Таблица 18
Химический состав металла шва при сварке стали Ст3сп5,%
|
Углерод
|
Кремний
|
марганец
|
|
0,1-0,14
|
0,2-0,47
|
0,57-0,49
|
Это различие сводится к снижению содержания в металле шва углерода для
предупреждения образования структур закалочного характера при повышенных
скоростях охлаждения. Возможное снижение прочности металла шва компенсируется
легированием металла через проволоку. Металл многослойных швов имеет
благоприятную мелкозернистую структуру, поэтому он обладает долее низкой
критической температурой перехода в хрупкое состояние. Пластическая деформация,
возникающая в металле шва под действием сварочных напряжений, также повышает
предел текучести металла шва [5].
Определение стойкости металла шва против образования горячих трещин
Образование кристаллизационных трещин при сварке применяемой сталей
возможно лишь в случае неблагоприятной формы провара, например, в угловых швах,
первом слое многопроходного шва, односторонних швах с полным проваром кромок,
когда содержание углерода приближается к верхнему пределу (0,22-0,25%).
Для оценки склонности металла шва к образованию горячих трещин существует
ряд проб и методик. Для приближенных экспресс-оценок рекомендуется
расчетно-статический метод:
Определим
склонность к образованию кристаллизационных трещин для стали Ст3сп5.
Для
стали Ст3сп5:
Так
как HCS<4, то применяемая сталь не склонна к образованию горячих трещин.
Оценка
стойкости металла шва и ЗТВ против образования холодных трещин
Холодные
трещины являются одним из видов локального разрушения сварных соединений.
Процесс образования трещин определяется двумя факторами:
величиной
и характером напряжений и деформаций, возникающих вследствие неравномерного
нагрева, фазовых и структурных превращений в металле;
свойствами
металла в температурном интервале образования холодных трещин.
Склонность
к образованию холодных трещин связана с закаливаемостью. Поскольку
закаливаемость стали возрастает с повышением легированности, то ориентировочно
склонность к образованию холодных трещин можно оценить по эквивалентному
содержанию углерода:
Сэкв
= С + Мn/6 + Сr/5 + Мо/4 + V/14 + Ni/40 + Si/24,
Стали,
у которых Сэкв≥0,45%, считаются потенциально склонными к
образованию холодных трещин.
Для
стали Ст3сп5:
Сэкв = 0,18+0,525/6+0,3/5+0,03/40+0,21/24=0,34
Следовательно, при сварке стали марки Ст3сп5 нет опасности образования
закалочных структур.
.6.2 Выбор и обоснование методов контроля качества
Контроль качества сварочных работ начинается еще до того, как сварщик
приступил к сварке изделия. При этом проверяют качество основного материала,
сварочных материалов, заготовок, поступающих на сборку, состояние сварочной
аппаратуры и качество сборки, а также квалификацию сварщиков. Все эти
мероприятия носят название предварительного контроля.
В процессе сварки проверяют внешний вид шва, его геометрические размеры,
производят обмер изделия, осуществляют постоянное наблюдение за исправностью
сварочной аппаратуры, за выполнением технологического процесса. Указанные
операции составляют текущий контроль.
Последней контрольной операцией является проверка качества сварки в
готовом изделии - приемочный контроль. Для этой цели существуют следующие виды
контроля: внешний осмотр и обмер сварных соединений, испытание на плотность,
просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами, контроль ультразвуком, магнитные
методы контроля, металлографические исследования, механические испытания [6].
Вид контроля качества швов сварных соединений выбирают в зависимости от
назначения изделия и предъявляемых требований, при этом следует
руководствоваться ГОСТ 23118-99.
Предварительный контроль
Входной контроль материалов и комплектующих изделий проводится по ГОСТ
24297.
Контроль качества основного материала
Качество основного металла должно соответствовать требованиям сертификата
с завода-поставщика. В нем указывается наименование завода-изготовителя, марку
и химический состав стали, номер плавки, профиль и размер материала, массу металла
и номер партии, результаты всех испытаний, предусмотренных стандартом, номер
стандарта и сталь данной марки.
При наружном осмотре металла проверяют отсутствие окалины, ржавчины,
трещин, расслоения и прочих дефектов. Предварительная проверка металла необходима
и обязательна, поскольку она предупреждает применение некачественного металла
для сварки изделия.
Контроль качества сварочной проволоки
ГОСТ 2246-70 на сварочную проволоку устанавливает марку и диаметры
сварочной проволоки, химический состав, правила приемки и методы испытания,
требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению.
Каждая бухта сварочной проволоки должна иметь металлическую бирку, на
которой указано наименование и товарный знак предприятия-изготовителя, условное
обозначение проволоки согласно стандарту и номер партии.
На поверхности сварочной проволоки не должно быть окалины, ржавчины,
грязи и масла.
Контроль заготовок
Перед поступлением заготовок на сборку проверяют чистоту поверхности
металла, габаритные размеры заготовок, качество подготовки кромок и углы их
скоса. Дефекты заготовок под сварку в значительной степени сказываются на
качестве и производительности сварочных работ.
Проверка квалификации сварщиков
Квалификацию сварщиков проверяют при установлении разряда, при допущении
к выполнению ответственных сварочных работ непосредственно перед изготовлением
конструкции. В каждом случае проверяют как теоретические знания, так и
практические навыки.
Разряд устанавливают согласно требованиям, предусмотренным тарифно-квалификационными
справочниками. После удовлетворительной сдачи испытаний специальной комиссии,
создаваемой на заводе, сварщикам выдают удостоверение на право выполнения
ответственных сварочных работ. В удостоверении указывают конструкции, которые
может сваривать сварщик.
Сварщики должны проходить ежегодные практические и теоретические
испытания.
Текущий контроль
Контроль сборки
В собранном узле контролируются: зазоры между кромками свариваемых
деталей, отсутствие или малая величина которых приводит к непровару корня шва,
а большая - к прожогам и увеличению трудоемкости процесса сварки; превышение
одной кромки относительно другой в стыковом соединении; относительное положение
деталей в собранном узле; правильное наложение прихваток; геометрические
параметры собранной конструкции.
Контроль технологического процесса сварки
Перед тем как приступить к сварке, сварщик знакомится с технологическими
картами, в которых указаны последовательность операций, диаметр и марка
применяемой проволоки, режимы сварки и требуемые размеры
швов. Несоблюдение порядка наложения швов может вызвать значительную
деформацию изделия, трудно устранимую впоследствии.
Не менее важным является соблюдение режима сварки. Силу сварочного тока и
напряжение на дуге контролируют по показаниям амперметра и вольтметра.
После того, как закончена сварка изделия, сварные швы зачищают от шлака,
наплывов, а поверхность конструкции - от брызг металла. Затем готовое изделие
проходит ряд контрольных операций.
Проверка качества сварки
Текущий контроль качества сварных соединений должен производиться до
нанесения антикоррозийной защиты. Сварные соединения, не удовлетворяющие
требованиям к их качеству, должны быть исправлены в соответствии с
разработанной технологией и повторно проконтролированы.
Методы и объемы контроля регламентируются ГОСТ 23118-99, если в проектной
документации не даны иные требования.
После сварки рамы производят визуально измерительный контроль 100% длины
всех сварных швов рамы. Размеры сварных швов должны соответствовать ГОСТ
14771-76. Геометрические параметры швов проверяются по шаблону. При внешнем
осмотре сварные швы должны удовлетворять следующим требованиям:
иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность без резких переходов
к основному металлу;
швы должны быть плотными по всей длине и не иметь видимых прожогов,
сужений, перерывов, наплывов, а также недопустимых по размерам подрезов,
непроваров в корне шва, несплавлений по кромкам, шлаковых включений и пор;
металл шва и околошовной зоны не должен иметь трещин любой ориентации и
длины;
кратеры швов в местах остановки сварки должны быть переварены, а в местах
окончания - заварены.
Своевременное устранение дефектов, выявленных визуальным осмотром, и
выяснение их причин позволяют оперативно регулировать качество технологии
изготовления изделия.
Приемочный контроль
При приемочном контроле осуществляют приемку готовых изделий по качеству
на основании данных предварительного и текущего контроля. При этом
контролируются геометрические параметры конструкции, влияющие на собираемость,
качество сварных соединений, а также документы о предварительном и текущем
контроле.
.7 Технология изготовления изделия
Правка металла
Весь металл, подаваемый на участок заготовки полуфабрикатов, должен быть
выправленным. Правка листового металлопроката осуществляется на листоправильной
машине UBR 40×3150, при этом допускаемая величина искривления - не более 1,5мм
на 100мм.
Резка и механическая обработка деталей
Резка листового металлопроката производится на воздушно-плазменной машине
«Енисей» с припуском на усадку 5мм и 5мм на механическую обработку.
Строжка кромок деталей осуществляется на кромкострогалтельном станке
78068.
Проверить размеры заготовки согласно СП 53-101-98. Неплоскосность и
саблевидность до 2мм.
Сборка рамы
Перед сборкой рамы сборщик должен подробно ознакомиться с чертежом
собираемой конструкции, проверить комплектность и качество деталей, разложить
заготовки.
Сборка изделия производится в кондукторе в следующем порядке:
- уложить позиции 1 и 3, по упорам, прихватить: ПДГ-508, ВДУ-505, dэ=1,6мм,
Iсв=400 А, Uд=38 В, Vсв=20 м/ч;
- установить детали позиции 2, прихватить: ПДГ-508, ВДУ-505.
установить вторую стенку позиции 3, поджать, прихватить: ПДГ-508,
ВДУ-505.
проварить изнутри все швы: ПДГ-508, ВДУ-505.
установить верхнюю полку 1 прижать, прихватить: ПДГ-508, ВДУ-505.
- аналогично собрать узлы 2 и 3.
сдать сборку конструкции ОТК;
Контроль ОТК: рулетка, шаблон;
Сварка изделия
Сварка изделия производится на кантователе КД - 8.
заварить наружные швы I (см.
чертеж 1): А-1416, ВДУ-1201. 1й проход I=750 A., U=35 B., V=20
м/ч, 2й проход I=850 A., U=35 B., V=20 м/ч.
скомпоновать узлы 1, 2, 3, проварить: ПДГ-508, ВДУ-505.
Контроль ОТК: проверить отклонения размеров согласно чертежу, 100%
наружный осмотр сварных швов: рулетка, шаблон;
3. ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА
Таблица 19
Регламент поиска патентной и научно-технической информации по теме
«Совершенствование технологии изготовления конструкции металлургической
промышленности»
|
Перечень вопросов или элементов, по которым необходим поиск
информации
|
Страна поиска
|
Классификационные индексы
|
Источники информации
|
|
|
|
Наименование научно-технической документации, дата
публикации, выходные данные с указанием пределов просмотра
|
Патентная документация, наименование патентного бюллетеня,
журналов, охранных документов, номера и дата их публикации с указанием
пределов просмотра
|
|
Сварка в защитной газовой смеси 75% Ar +25% СО2
|
Россия, США, Франция, ГерманияЯпония
|
В23К 35/365 УДК 669.075
|
1. РЖ ВИНИТИ «Сварка», 1993, №1 - 2003, №6
|
Официальный бюллетень «Открытия, изобретения», 1993, №1 -
2003, №24
|
|
|
|
2. Журнал «Автоматическая сварка», 1993, №1 - 2003, №6
|
|
|
|
|
3. Журнал «Сварочное производство», 1993, №1 - 2003, №6
|
|
Таблица 20
Научно-техническая информация, отобранная для последующего анализа
|
Наименование источника информации
|
Авторы
|
Орган и год издания
|
|
1. Технологическая инструкция по сварке в защитной газовой
смеси 75% Ar +25% СО2
|
Подгаецкий В.В., Свецинский В.Г.
|
Киев, 1972
|
|
2. Механизированная дуговая сварка строительных конструкций
в смеси газов на основе аргона. Обзорная информация
|
Рощупкин Н.П.
|
Москва: ВНИКТИстальконструкция, 1989
|
|
3. Новое в технологии сварки в защитных газах
|
Воропай Н.М.
|
Москва: «Машиностроение», 1981
|
4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Экономическая часть предназначена для технико-экономического обоснования
разработанного технического решения изготовления рамы и состоит из разделов:
1. Техническая подготовка производства рамы;
2. Техническое нормирование технологических операций;
. Расчет основных параметров поточного производства;
. Расчет длительности производственного цикла;
. Организация труда и планирование заработной платы;
. Планирование себестоимости изготовления рамы;
. Планирование цены, прибыли и рентабельности производства;
. Экономическая эффективность мероприятий.
4.1 Технологическая подготовка производства сварной конструкции.
.1.1 Расчет массы изделия и производственной годовой программы
Масса изделия рассчитывается в соответствии с чертежом конструкции взята Gизд = 2,4 тонны
Характер проектируемого способа и средств, затрачиваемых на изготовление
балки, в значительной степени определяется объемом производства продукции,
который рассчитывается по формуле:
,
где
Qг - объем производства данной конструкции в год,
Qг = 12200
тонн/год.
,
шт./год.
.1.2
Последовательность выполнения технологических операций
Процесс
изготовления изделия включает в себя:
правка
листов металла;
резка
листов на плазменной установке;
строжка
кромок листов;
сборка
узла рамы;
сварка
узла рамы;
сборка
конструкции из составных узлов;
- сварка конструкции.
.1.3 Выбор и ценовое обоснование технологического оборудования
Обычно, в технологический процесс изготовления сварной конструкции
включаются следующие операции и оборудование:
- правка листов на листоправильной машине UBR 40х3150,
Ц=1593888 руб., На=5,6%;
- резка на установке воздушно-плазменной резки «Енисей», Ц=823680 руб.,
На=12,5%;
- строжка на продольнострогательном станке 78068, Ц=461472 руб.,
На=7,7%;
- сборка узлов рамы на стенде УСПС-16/2, Ц=294840 руб., На=11%;
- сварка узлов рамы на установке УСПС ПК-4, Ц=295296 руб., На=12,5%;
сварка МДГ в СО2, Ц=223488 руб., На=12,5%;
- сборка конструкции из составных узлов, Ц=286248 руб., На=11%;
Поскольку промышленность не выпускает листов необходимых размеров, то
резку проводят с максимально полезным использованием площади листа. Оставшиеся
части листа, которые остаются после вырезки заготовок для рамы, используют для
ребер жесткости, тем самым обеспечивается экономия металла.
4.2 Техническое нормирование технологических процессов
4.2.1 Нормирование правки листов
Норму суточного времени на правку одного листа рассчитывают по формуле:
где
L - длина выправляемого листа, 6м;
l0 - расстояние
между верхних валиков, l0=0.9 м;
n - количество
пропусков листов через валки машины, n=2;
К0
- коэффициент проскальзывания валков, К=0,95;
V - скорость
правки, V=10 м/мин;
m - количество
листов в пакете, m=2;
tвсп - вспомогательное время, затрачиваемое на укладку,
промеры и
снятие
листа, tвсп =8
мин;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
мин.
4.2.2 Нормирование воздушно-плазменной резки
где
К0 - коэффициент, учитывающий состав разрушаемой стали, К0=1,07;
dл - толщина
разрезаемого листа, см, dл =2,5 см;
dп - толщина
разрезаемого пакета, см, dп =5 см;
Кп
- коэффициент, учитывающий перегрев металла и потери в дуге,
Кп=1,7;
М
- коэффициент, учитывающий вид металла, для стали, М=0,95;
N - мощность
дуги, для АВПР-2, N=80 кВт;
tвсп.рез - вспомогательное время на 1 пог. м реза, tвсп.рез=1 мин/м;
L рез - суммарная длина прямолинейной резки на лист, м, L
рез=14,4м.
tп - время на подогрев металла перед резкой; tп =0,1 мин;
nп - количество
подогревов на лист равно числу резов на лист, nп =12;
tвсп - вспомогательное время, связанное с изделием, tвсп=10,4 мин;
mпак - количество листов в пакете, mпак=2;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
Нормирование
воздушно- плазменной резки пакета:
мин.
4.2.3 Нормирование строжки кромок листов
где L -
длина строгаемого листа, м, L=18,5 м;
h - припуск на
обработку, h=25 мм;
Vстр - скорость
строжки, м/мин, Vстр =10 м/мин;
S - подача
суппорта на 1 проход, S=0,5мм;
m - число листов
в пакете, m=4;
tвсп - вспомогательное
время, tвсп =12,6 мин/изд;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
мин.
4.2.4 Нормирование сборочных работ
где tуст
- время на установку одной позиции, tуст =2 мин;поз - число позиций, из которых
собирается узел, nпоз =7;фикс - время на фиксацию одной позиции, мин, tфикс =4
мин;фикс - число фиксаций на собираемый узел, nфикс =4;шв - суммарная длина
швов собираемого узла, м, Lшв =9 м;прихв - время на одну прихватку, tприхв =0,5
мин;шаг - шаг прихваток, lшаг =0,5 м;кант - время на один полный поворот при
кантовки изделия, tкант=2,4мин;кант - число кантовок на узел, nкант =1;п.св -
время на один переход сварщика в процессе сборки узла, tп.св =0,1;п.св - число
переходов сварщика, nп.св=2;
tвсп -
вспомогательное время, tвсп =2,5 мин/изд;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
Рассмотрим расчет сборки узла балки:
мин.
Остальные
сборочные работы рассчитываются по аналогии.
4.2.5 Нормирование сварочных работ АСФ
,
где Vсв
- скорость сварки, м/ч, Vсв =60 м/ч;всп.шв - вспомогательное время, связаное со
швом на один погонный
метр
шва, tвсп.шв=1 мин/м;шв - суммарная длина сварного шва на свариваемый узел, Lшв
=8 м;уст - вспомогательное время на установку узла, tуст =2,5 мин/узел;кант -
время на один полный поворот изделия при сварке (кантовки),кант=2,5 мин;кант
- число полных поворотов, nкант=2;
tсн - время на
снятие изделия после сварки, tсн =2,5 мин/изд;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
мин.
Расчет нормирования других сварочных работ производится аналогично.
4.2.6 Нормирование сборочно-сварочных работ МДГ в СО2
где Fшв
- площадь поперечного сечения шва, мм2, Fшв =24 мм2;
rMe - плотность металла сварного шва, г/см3, rMe =7,85
г/см3;
aн - коэффициент расплавления электродной проволоки, г/А×час, aн =15 г/А×час;св
- величина сварочного тока, А, Iсв =600 А;шв. СО2 -
суммарная длина швов сварки в СО2, Lшв =33 м;шаг - шаг
прихваток, м, lшаг =0,15 м;кант - время на один поворот (кантовку)
изделия, tкант=2,4 мин/кант;к - число кантовок при сварки изделия, nк
=1;
К1
- коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и
обслуживание,
К1=1,13.
мин.
Полный
расчет преведен в таблице 21.
Таблица 21
Норма штучного времени на изделие по операциям
|
Наименование технологической операции
|
Расчетные параметры формул
|
Вспомогательное время, мин
|
Число узлов в изделии
|
Норма штучного времени, tшт. изд
|
|
|
|
|
на узел
|
на изделие
|
|
Lшв, м
|
V, м/ч
|
tосн, мин
|
tвсп. шв
|
tвсп. изд
|
m
|
мин
|
Час/изд
|
|
правка листов
|
6
|
10
|
1,1
|
-
|
8
|
2
|
9,8
|
0,16
|
|
ВПР
|
14,4
|
-
|
14,8
|
-
|
10,4
|
2
|
28,2
|
0,47
|
|
строжка кромок листов
|
18,5
|
-
|
3,7
|
-
|
12,6
|
1
|
40,3
|
0,67
|
|
сборка балки 1
|
9
|
-
|
35,2
|
-
|
24,3
|
1
|
40,7
|
0,68
|
|
сварка балки 1
|
8
|
50
|
77
|
1
|
10
|
1
|
30
|
0,5
|
|
сборка балки 2
|
8,6
|
-
|
35,2
|
-
|
24,3
|
1
|
45,5
|
0,76
|
|
сварка балки 2
|
8,6
|
50
|
77
|
1
|
10
|
1
|
29
|
0,48
|
|
сборка и сварка МДГ
|
33
|
-
|
8,56
|
0,8
|
6
|
1
|
93,3
|
1,5
|
|
сборка конструкции
|
2
|
-
|
6,94
|
-
|
29,6
|
1
|
25,4
|
0,42
|
Итого:
Stшт.заг=0,84 часа,
Stшт.сб=1,86 часа,
Stшт.ВПР=0,47 часа,
Stшт.св АСФ=0,95 часа
Stшт.МДГ=1,5 часа
4.3 Расчет основных параметров поточного производства
Исходными данными для расчета непрерывных поточных линий служат программа
запуска изделий за рассчитываемый период Nзап., фонды времени, нормы времени и другие необходимые данные.
Суточную программу запуска Nзап. определяют по заданной суточной
программе выпуска Nвып:
шт/сут,
Тогда
шт/сут
Поточные линии широко используется для изготовления сварных конструкций.
Такт работы поточной линии с регламентированными перерывами на отдых
определяется:
Где
f - число смен в сутки, f=2;
tсм - продолжительность смены; tсм=480мин;
tпер - регламентированный перерыв на отпуск и обед, tпер=50 мин;
α - величина возможного брака к суточной программе запуска, α=2,5%
Nв.сут - суточная программа выпуска поточной линии, тонн или
штук.
мин./изд.
Число
рабочих мест (единиц оборудования) на каждой i-ой операции
для выполнения годовой программы определяется:
Где
Fд.о-
действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч./год, Fд.о=3986 ч./год;
Nг - годовой выпуск изделия, шт./год, Nг=2844,8 шт./год.
Учитывая
неравномерность загрузки оборудования на разных операциях, рассчитывается
коэффициент загрузки оборудования по каждой операции:
где
Cприн.i -
принятое число оборудования по i-ой операции, т.е. округленное Cпi до
ближайшего верхнего целого числа.
Первоначальная
стоимость оборудования рассчитывается с учетом затрат на транспортировку и
монтаж оборудования с использованием kтр.монт=1,35- для заготовительного оборудования и kтр.монт=1,4- для сборочно-сварочного:
.
Результаты
расчетов приведены в таблице 22.
Таблица 22
Расчетные данные параметров поточного производства
|
Наименование оборудования по операциям
|
tшт. i, час/изд
|
K загр
|
Цена за единицу Цi, руб.
|
ПС i оборудо-вания, руб.
|
Ha, %
|
Годовая сумма амортизации, Аг, руб/год
|
|
|
C pасч. i
|
C прин .i
|
|
|
|
|
|
|
Листоправильная машина UBR-40×3150
|
0,16
|
0,21
|
0,25
|
0,33
|
1593888
|
157794
|
5,6
|
8836
|
|
Установка для ВПР «Енисей»
|
0,48
|
0,68
|
1
|
0,68
|
823680
|
672122,8
|
12,5
|
84015
|
|
Продольно-строгальный станок 78068
|
0,85
|
0,85
|
1
|
0,85
|
461472
|
470702
|
7,7
|
36244
|
|
Сборочный стенд УСПС-16/2
|
1,44
|
1,83
|
2
|
0,91
|
294840
|
643930
|
11
|
70832
|
|
Сварочная установка ПК-4
|
0,98
|
1,25
|
2
|
0,63
|
295296
|
446488
|
12,5
|
55810
|
|
Сварочная установка для МДГ в СО2
|
1,5
|
1,98
|
2
|
1
|
223488
|
536371
|
12,5
|
67047
|
|
Установка для сборки конструкции
|
0,42
|
0,54
|
1
|
0,54
|
286248
|
185488
|
11
|
20404
|
|
SПСоб. = 3112896
|
SАг=343188
|
Основные фонды сборочно-сварочного участка составят:
руб
4.4 Расчет длительности производственного цикла
Длительность производственного цикла изготовления сварной конструкции -
календарный период времени между запуском в производство исходных материалов и
выпуском продукции в готовом виде. Для поточного производства, принятого в
сварочном производстве, наиболее приемлемым является параллельно -
последовательный способ сочетания технологических операций во времени. При
параллельно-последовательном способе длительность цикла определяется по
формуле:
,
где n
- число изделий в выборочной партии, n=10;
/0,7
- коэффициент перевода рабочих суток в календарные;- число выполняемых
технологических операций в технологическом процессе изготовления сварной
металлоконструкции;- число изделий в транспортной партии, p=4;мо - длительность
межоперационного ожидания и времени транспортировки от предедущего к
последующему рабочему месту,м.о=15мин;ест - длительность естественного процесса
(для снятия остаточных напряжений), Tест=72 ч/изд;
Stшт.кор - суммарная
норма времени коротких операций, сравнивая их между собой парами;см -
количество смен в сутках, fсм=2;см - длительность смены, tсм=8 ч.
сут.
Длительность производственного цикла необходима для нормирования велечины
оборотных средств ОС цеха, которые будут использованы для определения
суммарного капитала сварочного цеха.
4.5 Организация труда и заработной платы
.5.1 Расчет явочного и списочного штата рабочих
Численный списочный состав рабочих по специальностям на i-ой операции рассчитывается, исходя
из действительного фонда времени рабочего, по формуле:
,
где
Fд.р. -
годовой действительный фонд времени рабочего, Fд.р.=1740 час/год.
Явочный
штат рабочих по операциям рассчитывается с использованием номинального годового
фонда времени по формуле:
,
Где
Fн.р -
номинальный годовой фонд времени работы рабочих,
Fн.р= (365-52 2 -10) 1 х 8=2008 часов.
Количество
рабочих на подмену определяется как разность между списочным и явочным штатом
рабочих:
.
.5.2
Квалификация рабочих по специальности
Квалификация
рабочих по специальностям назначается в зависимости от среднего разряда работ в
сварочном цехе.
Численность и штатное расписание рабочих приведены в таблице 23.
Таблица 23
Численность и штатное расписание рабочих
|
Специальность рабочих по операциям
|
Норма време-ни,tшт, ч/изд
|
Разряд работ
|
Число рабочих
|
Расстановка по сменам
|
Штат рабочих
|
|
|
|
R расч.
|
R приняв
|
R1см
|
R2см
|
R подм
|
R спис
|
|
Правщики, строгальщики, фрезеровщики
|
0,83
|
4
|
1,95
|
2
|
1
|
1
|
-
|
2
|
|
Резчики В.П.Р.
|
0,47
|
4
|
1,05
|
1
|
1
|
-
|
-
|
1
|
|
Слесарь-сборщик
|
1,86
|
3
|
4,7
|
5
|
3
|
2
|
1
|
6
|
|
Сварщик МДГ в CO2
|
1,5
|
5
|
3,9
|
4
|
2
|
2
|
-
|
4
|
|
Сварщик-автоматчик
|
0,98
|
4
|
2,1
|
2
|
1
|
1
|
-
|
2
|
|
Итого
|
|
14
|
8
|
|
1
|
15
|
После расстановки рабочих по сменам, необходимо рассчитать коэффициент сменности,
характеризующий уровень организации труда на участке:
4.5.3 Расчет численности промышленно-производственного персонала участка
Расчет численности производственного персонала участка производится в
зависимости от численности основных производственных рабочих:
Численность обслуживающих (вспомогательных) рабочих рассчитывается от
суммарной численности основных рабочих:
,
где
Rсп. -
списочная численность технологических рабочих участка;
Kобсл. - коэффициент, характеризующий
зависимость обслуживающих рабочих от основных в зависимости от типа
производства, Kобсл.=0,35.
чел.
Численность
инженерно-технического персонала (ИТР), т.е. работников управления и
специалистов цеха, принимается по нормам численности в зависимости от типа
производства и числа рабочих на участке:
чел.
Численность технически обслуживающего персонала определяется:
чел.
Суммарная численность работников участка:
чел.
.5.4
Производительность труда на участке
Производительность
труда одного технологического рабочего в зависимости от периода времени
рассчитывается по следующим зависимостям:
суточная
усл.т сут. /чел.,
сменная
усл.т см./ чел.,
часовая
усл.т час./ чел.
где
Qсут - суточный выпуск продукции на участке.
Производительность
труда на одного рабочего (основных и вспомогательных) участка:
усл.
т/чел.
.5.5
Планирование заработной платы производственных рабочих
Планирование
фонда оплаты труда (ФОТ) рабочих производится в соответствии с тарифными
ставками и положением об оплате труда рабочих различных специальностей.
Планирование элементов ФОТ проводится с точностью до рубля по ниже приведенной
схеме:
ü Расчет основной заработной платы:
,
Где
Lчас.j -
часовая тарифная ставка 1-го разряда, руб./час;
Кт
- тарифный коэффициент для соответствующего разряда;
SD -
суммарный коэффициент доплат за отработанное время. SD принимается дифференцированно в
зависимости от специальности рабочих: для заготовительных рабочих SD=0,55; для сборщиков SD=0,65; для сварщиков SD=0,75;
kр.к -
районный коэффициент, kр.к=1,3.
ü Расчет дополнительной заработной платы:
,
Где
kдоп.=0,142
- коэффициент дополнительной заработной платы.
ü Фонд оплаты труда
Фонд оплаты труда рабочих участка определяется как сумма основной и
дополнительной заработной платы технологических рабочих по всем специальностям
(операциям).
.
Результаты
расчетов приведены в таблице 24.
Среднемесячная заработная плата одного рабочего составит:
руб./мес.
Таблица 24
Сводные значения
|
Специальность рабочих по операциям
|
Часовая тарифная ставка,  ij·Кт, руб/чШтучная норма времени,  , ч/издКоэф-нт доплат 1+∑DОсн.
зарплата,  , руб/годДополн. зарплата,  , руб/годФОТ, руб/год
|
|
|
|
|
|
|
Правщики, строгальщики, фрезеровщики, сверловщики
|
26,42·1,21
|
0,83
|
1,55
|
173800
|
24670
|
391400
|
|
Резчики В.П.Р.
|
22,47·1,33
|
0,47
|
1,65
|
78340
|
11120
|
170470
|
|
Слесарь-сборщик
|
20,3·1,21
|
1,86
|
1,65
|
251400
|
35700
|
577100
|
|
Сварщик МДГ в СО2
|
26,42·1,33
|
1,5
|
1,75
|
364500
|
51760
|
826200
|
|
Сварщик-автоматчик
|
22,47·1,33
|
0,98
|
1,75
|
197400
|
28030
|
445400
|
|
ИТОГО
|
|
1065000
|
151300
|
2362000
|
.6 Планирование себестоимости продукции
.6.1 Расчет затрат на основные материалы
К основным материалам при изготовлении сварных металлоконструкций
относятся: листовой металл и заготовки, присадочные материалы, т.е. все то, что
входит в массу изготовляемой продукции.
Затраты на основной металл рассчитываются:
,
Где
Gизд - масса используемого материала для изготовления
изделия;
kисп -
коэффициент использования материала, kисп=1,08;
СМе
- стоимость материала, СМе=25000 руб./т;
Цотх
- цена отходов, Цотх=1600 руб/т.
руб./изд.
Затраты
на сварочную проволоку рассчитываются:
,
Где
ΣLшв. - суммарная длина сварных швов АСФ, м;
gсв.пр -
удельный расход сварочной проволоки на 1 пог. м. шва,
gсв.пр=0,4кг/пог.м;
kисп.пр -
коэффициент использования (расхода) сварочной проволоки,исп.пр=1,04;
Ссв.пр
- стоимость сварочной проволоки, Ссв.пр=12 руб./кг.
руб./изд.
Затраты
на вспомогательные материалы (защитный газ СО2 и сварочный флюс)
рассчитываются:
,
Где
Σtшт.
СО - суммарная штучная норма
времени сварки в СО2, мин./изд.;
Hрасх - норма
расхода СО2, Hрасх=22 литр/мин;
Сгаза
- стоимость защитного газа, Сгаза=56 руб/м
.
,
Где
ΣLшв. - суммарная длина сварных швов, м;
kфл - удельный
расход флюса на 1 кг наплавленного металла, kфл=1,17;
Сфл
- стоимость флюса, Сфл=9,2 руб/кг.
руб./изд.
руб./изд.
Итого:
руб./изд.
.6.2
Расчет затрат на технологическую электроэнергию
,
Где
Gнапл. Ме - масса наплавленного металла, кг/изд;
Q эл.эн -
удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла,
qэл.эн=5 кВт×ч/кг;
Сэл.эн
- стоимость 1 кВт×ч, Сэл.эн=0,54 руб/кВт×ч.
руб./изд.
.6.3
Расчет цеховых косвенных расходов
Заработная
плата обслуживающих рабочих рассчитывается по временной системе оплаты труда:
,
Где
Lчас - часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих,
Lчас=11,5
руб/час;
Fн.р. -
номинальный годовой фонд времени рабочих, Fн.р.=2008
ч/год;
ΣD - суммарный
коэффициент доплат, ΣD=0,55;
Rобсл. - численность вспомогательных рабочих.
руб./год.
Заработная
плата ИТР рассчитывается по штатно-окладной системе в процентах от суммарного
ФОТ рабочих:
,
Где
kИТР - доля
от суммарного ФОТ рабочих, kИТР=0,18.
руб./год.
.6.4
Затраты, связанные с оборудованием
ü Затраты на текущий ремонт и модернизацию оборудования:
,
руб./год.
Где
kтек.рем - коэффициент, характеризующий затраты на
текущий ремонт
оборудования
от первоначальной стоимости, kтек.рем=0,15.
ü Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования:
руб./год.
Где Ксод.экс - затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, kсод.экс=0,08.
.6.5 Затраты на здание
Для определения затрат на содержание, амортизацию и ремонт зданий
необходимо определить первоначальную стоимость зданий:
руб.
ü Затраты на амортизацию зданий:
руб./год
ü Затраты на текущий ремонт:
руб./год
ü Затраты на содержание и эксплуатацию:
руб./год
Где
Н
- норма амортизации;
kтек.рем.зд -
коэффициент на текущий ремонт зданий;
kэкс.зд -
коэффициент на содержание и эксплуатацию зданий.
Расчет
всех цеховых косвенных расходов сведем в таблицу 25.
рама технологический сварной качество
Таблица
25
Смета цеховых косвенных расходов
|
N
|
Наименования расходов
|
Величина
|
|
1
|
Заработная плата вспомогательных рабочих
|
232652
|
|
2
|
Заработная плата управленческого персонала
|
278037
|
|
3
|
Начисления в единый социальный налог (39%)
|
511680
|
|
4
|
Дополнительная заработная плата технологических рабочих
|
151300
|
|
5
|
Амортизация оборудования
|
343188
|
|
6
|
Текущий ремонт оборудования
|
446934
|
|
7
|
Содержание оборудования
|
249032
|
|
8
|
Амортизация здания
|
42726
|
|
9
|
Текущий ремонт зданий
|
51271
|
|
10
|
42726
|
|
11
|
Административно-управленческие расходы: 6% от S ФОТ
|
78720
|
|
12
|
Расходы на охрану труда: 2% от S ФОТ
|
26240
|
|
13
|
Транспортные расходы: 1% от S 1…12 статьи
|
24545
|
|
14
|
Прочие расходы: 2% от S 1…13 статьи
|
49581
|
|
ИТОГО годовые цеховые косвенные расходы: SSкосв.год
|
2528632
|
|
Цеховые косвенные расходы на 1 изделие: Sизд. косв=SSкосв. год/Nг
|
497
|
Таблица 26
Планирование
себестоимости изделия
|
N
|
Наименование статей расходов (затрат)
|
Величина руб/изд
|
|
1
|
Основные материалы,  39020
|
|
|
2
|
Технологическая электроэнергия,  143
|
|
|
3
|
Основная заработная плата технологических рабочих,  190
|
|
|
4
|
Цеховые косвенные расходы на 1 изделие,  497
|
|
|
Итого цеховая себестоимость 1-го изделия,  39850
|
|
|
5
|
Общезаводские расходы:  8767
|
|
|
Итого полная себестоимость изделия: 48617
|
|
|
6
|
Себестоимость условной тонны:  20260
|
|
|
7
|
Себестоимость базовой условной тонны:  , руб/т21000
|
|
|
8
|
Процент снижения себестоимости:  3,5
|
|
|
9
|
Доля основного металла:  2,6
|
|
|
10
|
Коэффициент цеховых косвенных расходов:  0,79
|
|
4.7 Планирование цены. Прибыли. Рентабельности
Доход предприятия от реализации продукции характеризуется правильно
выбранной ценой и эквивалентности прибыли.
Оборотные средства предприятия:
,
.
руб.
Производственный
фонд предприятия åК (капитал) включает в себя оборотные средства и
основные фонды:
,
руб.
Валовая
нормативная прибыль составляет:
руб./год
ü Определение минимально-возможной цены:
руб./изд.
Где
Nр - реализуемая продукция, Nр = 0,85NГ;
Кндс
-коэффициент, учитывающий долю неоплаченного НДС от добавленной стоимости при
производстве изделия, Кндс = 1,06.
руб./изд.
ü Определение рыночной цены:
руб./изд.
ü Определение цены реализации:
,
Где
А, B, C, D, E - доли затрат в себестоимости продукции на материал,
электроэнергию, заработную плату, оборудование, цеховые косвенные расходы.
руб./изд.
В этом случае прибыль предприятия составит:
,
руб./год.
Расчетная рентабельность производства составит:
ü Определение достаточной цены, обеспечивающей развитие
предприятия:
,
где
ФРПдост - фонд развития предприятия, образующийся при распределении
прибыли,
;
Аг.уск
- годовая сумма ускоренной амортизации оборудования с учетом, что
обновление будет произведено через 4 года,
.
Получаем
руб./изд.
По
достаточной цене рассчитывается валовая прибыль и рентабельность предприятия.
Результаты расчетов приведены в таблице 27.
Таблица 27
Цена, прибыль, рентабельность
|
Цена, руб./изд.
|
Прибыль, руб./год.
|
Рентабельность
|
Коэффициент цены
|
|
 5240037389680,221,07
|
|
|
|
|
|
 65633609154343,51,35
|
|
|
|
|
|
 67930708397374,11,39
|
|
|
|
|
|
 54750138993820,811,12
|
|
|
|
|
Если нераспределенная прибыль (чистая) прибыль составит 30% от Пвал,
то ФРП предприятия составит:
руб.
руб.
руб.
руб.
4.8 Экономическая эффективность
Определение условно-годовой экономии от снижения полной себестоимости
продукции:
руб./год.
Годовой
экономический эффект составит:
руб./год.
Расчетный
коэффициент экономической эффективности:
.
Т.к.
Ерасч > Ен, то можно сделать вывод, что мероприятия по созданию предприятия
являются экономически эффективными.
Срок
окупаемости данного предприятия рассчитывается по формуле:
года.
Таким
образом, в результате предложенных мероприятий ожидается повышение
производительности труда, сокращение ручного труда. Экономический эффект
внедрения предложенных технических решений взамен применяемых на производстве
составит 3120850 руб.
5. ПЛАНИРОВКА И РАЗРЕЗ УЧАСТКА
.1 Определение ширины пролета
Ширина пролета сборочно-сварочного участка зависит от вариантов
расположения рабочих и складочных мест, необходимости применения напольного
транспорта, применение различного количества линий рабочих мест.
Выбираем размещение оборудования в один ряд.
Ширина рабочего места bм в сборочно-сварочном отделении
обусловлена шириной сборочно-сварочного устройства, а так же шириной проходов,
которые необходимы для перемещения рабочих в процессе выполнения работ на
данном рабочем месте.
,
где
bоб - ширина оборудования, в данном случае длина сборочно-сварочного
стенда, bоб=1,45 м;св - ширина проходов для сварщика, bсв=1
м.
Ширина
складочного места зависит от размеров складываемых у рабочих мест деталей или
сборочных единиц.
Числовые
значения величин используемых при расположении рабочих и складочных мест,
выбирают в соответствии с требованиями технологического проектирования и по
данным практики.
Величины:1
- расстояние от колонн до оборудования, b1=1-3 м;2 -
расстояние между оборудованием и складочным местом, b2=1-1,2 м;скл
- ширина складочного места, в данном случае bскл= 1,5м.
Для
предложенного расположения рабочих и складочных мест ширину пролета можно
рассчитать по формуле:
м
Для
цехов машиностроительных заводов установлены унифицированные типовые секции,
основной из которых является секция (для продольных пролетов) размерами с
сеткой колонн 24×12 м и 18×12 м,
где 12 м - расстояние между осями соседних колонн, а 18 и 24 м - ширина
пролетов.
Исходя
из рассчитанной ширины пролета, для проектируемого участка выбираем ближайшую
ширину пролета равную 18м.
.2
Планировка складочных и рабочих мест
Исходя
из отсутствия напольного транспорта, использования одной линии рабочих мест, а
также поточности технологического процесса, требуемая длина пролета составляет
72м.
План
участка сборки и сварки конструкции, с учетом всех ранее рассчитанных и
выбранных данных, необходимых для планировки, приведены в графической части проекта
(лист 8).
.3
Определение высоты пролета
Для
наглядности все составляющие расчета высоты пролета указаны на рисунке 15.
Высота
пролета проектируемого участка обусловлена размерами подлежащей изготовлению в
нем конструкции, габаритными размерами оборудования наибольшей высоты и
предусмотренным применением либо отказом от применения верхнего транспорта.
Согласно
технологии изготовления изделия в сборочно-сварочном отделении запроектировано
применение верхнего транспорта в виде мостового крана.
Рисунок 7 - Вертикальный разрез пролета
При наличии верхнего транспорта высота пролета может быть рассчитана по
формуле:
;
,
где
h1 - наибольшая высота применяемого оборудования, в данном случае h1=3м;3
- расстояние от уровня поверхности головки рельса подкрановых путей до наиболее
высокой точки транспортируемого груза, принимаем h3=2 м;4
-наибольшая высота грузов, транспортируемых в данном пролете, h4=1,45
м;5 - расстояние между наиболее низкой точкой поднятых грузов и
самым высоким оборудованием, h5=0,8 м;6 - расстояние от
уровня поверхности головки рельса подкранового пути до высшей точки тележки
мостового крана, по заводским данным6=1,3 м;7 - место для
размещения в пролете светильного освещения цеха, h7=1,2 м;n
- высота пролета от пола до уровня поверхности головки рельса подкрановых
путей, м;3 - высота пролета от пола до нижнего уровня стропил
перекрытия, м
м
м
Ближайшая
стандартная величина высоты пролета цеха от пола до уровня головки подкрановых
путей Hп=6,95 м.
Ближайшая
стандартная величина высоты пролета цеха от пола до нижнего уровня стропил
перекрытия Н3=9,6м.
.4
Планировка участка
Планировка
участка производится с условием обеспечения прямоточности процесса. Минимальное
расстояние между оборудованием, складочными местами и элементами здания
устанавливаем по нормам технологического проектирования [21,с. 186, таблица
24].
В
результате проведенной планировки получился план участка, представленный в
графической части проекта (лист8).
Длина
участка составляет 18м, площадь участка - 261м2.
.
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
.1 Анализ
условий труда
За последние годы электросварка, наплавка и термическая резка стали
ведущими технологическими процессами в промышленности и строительстве.
Технология сварки непрерывно развивается и совершенствуется. При выполнении
процессов сварки, резке металлов, а также контроля качества на работающих могут
воздействовать вредные и опасные производственные факторы. К вредным
производственным факторам относятся: повышенная запылённость и загазованность
воздуха рабочей зоны; ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение
сварочной дуги, а также инфракрасное излучение сварочной ванны и свариваемых
изделий; электромагнитные поля, ионизирующие излучения; шум; ультразвук;
статическая нагрузка на руки (см таблицу 1).
При сварке в зону дыхания работающих могут поступать сварочные аэрозоли,
содержащие в составе твёрдой фазы окислы различных металлов (марганца, хрома,
никеля, меди, титана, алюминия, железа, вольфрама и др.), их окислы и другие
соединения, а также токсичные газы (окись углерода, озон, фтористый водород,
окислы азота и др.).
Помимо пыли и газов, профессиональной вредностью при любой сварке
является излучение. Спектр лучистой энергии при сварке состоит из видимых
лучей, яркость которых в 10000 раз превышает физиологически переносимую, а
невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей; причем наибольшая энергия
падает на ультрафиолетовое излучение с длиной волны 50 - 100 ммк. Поэтому оно
является наиболее опасным, вызывающим острое заболевание - электроофтальмию
глаз. Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне и его
спектр зависят от мощности дуги, применяемых материалов, защитных и
плазмообразующих газов. При отсутствии защиты возможны поражения органов зрения
и ожоги кожных покровов. Отрицательное воздействие на здоровье может оказать
инфракрасное излучение предварительно подогретых изделий, нагревательных
устройств (нарушение терморегуляции, тепловые удары).
Таблица 28
Фактическое состояние условий труда на рабочем месте электросварщика
|
Наименование производственного фактора
|
ПДК, ПДУ допустимый уровень
|
Фактический уровень производствен-ного фактора
|
Величина отклоне-ния
|
Класс условий труда
|
Продолжи-тельность воздействия
|
|
Аэрозоли фиброгенного действия, в т.ч. сварочный аэрозоль,
мг/м3
|
10,0 /1/
|
12,8
|
1,2
|
3,1
|
6,8
|
|
Оксид углерода, мг/м3
|
20,0 /1/
|
9,5
|
доп
|
2
|
6,8
|
|
Пары флюса (оксиды железа), мг/м3
|
6,0 /1/
|
0,08
|
доп
|
2
|
6,8
|
|
Шум (эквивалентный уровень шума, дБА)
|
80 /3/
|
81
|
1
|
3,1
|
6,8
|
|
Естественное освещение, КЕО%
|
0,9 /12/
|
0,73
|
недост
|
2
|
8,0
|
|
Освещенность рабочей поверхности Е,лк
|
200 /12/
|
181
|
0,5 ЕН
|
3,1
|
8,0
|
|
Микроклимат в холодный период
|
Температура воздуха, 0С
|
+15 +22 /11/
|
+15,5
|
доп
|
2
|
8,0
|
|
Скорость движения воздуха, м/сек
|
<0,4 /11/
|
0,18
|
доп
|
2
|
8,0
|
|
Влажность воздуха,%
|
15-75 /11/
|
15,7
|
доп
|
2
|
8,0
|
|
Тяжесть труда
|
|
|
|
3,2
|
8,0
|
|
Напряженность труда
|
|
|
|
2
|
8,0
|
К опасным производственным факторам относятся воздействие электрического
тока, искры и брызги, выбросы расплавленного металла и шлака; возможность
взрыва баллонов и систем, находящихся под давлением; движущиеся механизмы и
изделия. Применение открытого газового пламени, открытых дуг и струй плазмы,
наличие искр, брызг и выбросов расплавленного металла и шлака при сварке и
резке не только создают возможность ожогов, но и повышают опасность
возникновения пожара. Таким образом, разработка любых, достаточно эффективных
средств охраны труда электросварщиков должна основываться на анализе системы:
сварщик - сварочное оборудование - процесс сварки - окружающая среда.
На рабочих местах имеется достаточное количество защитных приспособлений:
сварочных щитков, защитных очков, распираторов, защитных касок, диэлектрических
перчаток, противопожарного оборудования.
В целом, ситуация удовлетворительная. Условия труда в основном
соответствуют установленным нормам и требованиям.
План мероприятий по улучшению и оздоровлению условий труда:
1. Предоставление дополнительного отпуска 12 дней;
2. доплаты к тарифной ставке за вредные условия труда;
. установка местной вытяжной вентиляции.
6.2
Требования безопасности сварочного оборудования
Каждый сварщик и газорезчик обязан хорошо знать и строго соблюдать
производственную инструкцию по технике безопасности.
Проектирование, изготовление и модернизация всех видов сварочного
оборудования осуществляется в соответствии с «Едиными требованиями безопасности
к конструкциям сварочного оборудования».
Безопасность электросварочного оборудования обеспечивается: надежной
изоляцией, применением защитных ограждений и их автоблокировки, заземлением
электрооборудования и его элементов, могущих оказаться под напряжением.
Сварочное оборудование должно быть надежно в работе и удобно при
эксплуатации. Отдельные элементы сварочной цепи, а также отрезки сварочных
кабелей при наращивании длины должны быть соединены разъёмными соединительными
муфтами. Запрещается соединять сварочные цепи скрутками с оголённым кабелем.
Токоведущие кабели сварочной цепи должны быть по всей длине изолированы и
защищены от механических повреждений. Корпус любой электросварочной установки
необходимо заземлять. Последовательное включение в заземляющий проводник
нескольких аппаратов запрещается. Сварочные установки должны быть защищены
предохранителями или автоматами со стороны питающей сети. Электросварочный
инструмент не должен иметь открытых токоведущих частей, а рукоятки их
необходимо изготовлять из токоизолирующих материалов. Перед началом
электросварки необходимо проверять исправность изоляции сварочных приводов и
электрододержателя, а также плотность соединения всех контактов. Питание
электрической дуги допускается только от сварочных трансформаторов, генераторов
и выпрямителей [12, с. 33].
6.3
Предупреждение травматизма
Элементы конструкции производственного оборудования не должны иметь
острых углов, кромок, заусенцев. Производственное оборудование должно быть
пожаро-взрывобезопасным в предусмотренных условиях эксплуатации. Части
производственного оборудования представляющие опасность, должны быть окрашены в
сигнальные цвета и обозначаться соответствующим значком безопасности в
соответствии с действующим стандартом (ГОСТ 12.2.003-91ССБТ).
Сварка также может стать причиной травмирования рабочих, при этом могут
иметь место случаи засорения и ранения глаз, ожоги тела, ушибы, ранения.
Горение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно
ярких световых лучей и невидимых глазом ультрафиолетовых и инфракрасных лучей,
а также выбросами большого количества искр и брызг расплавленного металла.
Наиболее мощное ультрафиолетовое излучение наблюдается при сварке в среде
защитных газов, поэтому при работе с открытой электрической дугой
электросварщики должны быть обеспечены для защиты лица и глаз шлемом-маской или
щитком с защитными стеклами.
Сварщики во время работы должны надевать брезентовый костюм, брезентовые
рукавицы и кожаные ботинки. Спецодежда и обувь электросварщика должны быть
заправлены таким образом, чтобы они защищали его от брызг расплавленного металла.
Наиболее подходящей обувью являются ботинки без шнурков с гладким верхом и
застежкой сзади либо с резиновыми растягивающимися боковинками. Брюки должны
быть гладкими и не иметь внизу отворотов, куда могут попасть брызги металла.
Наружные карманы куртки должны закрываться клапанами. На голову обязательно
следует надевать круглый берет без козырька.
Пользование рукавицами предохраняет руки одновременно от ожогов и от
порезов об острые кромки металла.
Большое значение для снижения травм от отлетающих брызг расплавленного
металла имеет исправность сварочного оборудования, чистота свариваемого изделия
и применяемых материалов. Заготовки должны подаваться на сварку сухими,
очищенными от ржавчины, окалины о других загрязнений. Поверхность проволоки,
предназначенной для полуавтоматической сварки в среде защитных газов, должна
быть очищена от ржавчины, масла и грязи, а при необходимости и протравливаться.
Для зачистки швов, устранения дефектов поверхности и снятия заусенцев по
требованиям техники безопасности целесообразно использовать шлифовальные
машинки. Машинки должны быть снабжены защитным кожухом, закрывающим верхнюю
часть шлифовального круга для предотвращения попадания искр в лицо рабочего.
Кроме того, при зачистке следует пользоваться очками со светлыми стеклами [12,
с. 40].
При всех случаях травматизма нужно немедленно обратиться к врачу,
особенно при ожогах.
6.4 Расчет величины воздухообмена на участке сварки балок
В рассматриваемом технологическом процессе загрязнение рабочей зоны
вредными веществами происходит от трех источников: машины плазменной резки
«Енисей» и от полуавтоматов для сварки в среде защитных газов, и автоматов для
сварки под флюсом.
Приведем расчет количества приточного воздуха, необходимого для
разбавления концентрации вредных веществ до предельно допустимых значений.
Необходимое количество воздуха Lпр вычисляется по формуле:
,
где
m - расход сварочного материала, кг/ч;пр.уд - удельное количество
приточного воздуха на 1 кг сварочного материала, м3/кг.
Получаем,
м3/час.
.4.1 Принципы
организации воздухообмена
Сборочно-сварочные цехи и участки следует снабжать местными (вытяжными) и
общеобменными (приточными и вытяжными) механическими вентиляционными установками.
Приток воздуха в холодный период должен быть обязательно механическим с
подогревом наружного воздуха, полностью компенсирующим объем удаляемого
воздуха.
Рециркуляцию применять не следует, так как при сварке образуются опасные
для организма человека вещества.
Наиболее эффективным средством вентиляции сборочно-сварочных цехов
являются местные отсосы, обладающие по сравнению с общеобменной вентиляцией
следующими преимуществами:
ü Локализуя вредные вещества непосредственно в зоне их
образования, они предотвращают распространение их по всему объему
производственного помещения;
ü Благодаря близкому расположению к источнику вредных выделений
местные отсосы могут удалять их с помощью минимальных объемов воздуха, что
имеет большое экономическое преимущество по сравнению с общеобменной
вентиляцией.
«FLEX-MAX» - гибкое вытяжное устройство, имеющее полую конструкцию, за
счет которой обеспечивается непрерывный поток воздуха и минимальные потери
давления. Благодаря полой конструкции «FLEX-MAX» исключает накопление частиц
внутри устройства и уменьшает стоимость технического обслуживания. В
воздухоприемной воронке установлена съемная металлическая сетка - это
гарантирует, что в систему не попадут нежелательные посторонние материалы,
которые могут вызвать пожар или привести к уменьшению воздушного потока.
Диаметр воздуховода - 160 мм.
«FLEX-MAX» состоит из подъемно-поворотного вытяжного устройства KUA,
прикрепленного к балке консольно-поворотного механизма. Гибкость конструкции
обеспечивают пять регулируемых соединений, два из которых шарикоподшипниковые.
Максимальный радиус работы - 3-4 метра.
«FLEX-MAX» имеет легкие, но очень прочные элементы конструкции, балка
консольно-поворотного механизма может выдержать дополнительный вес
вспомогательного оборудования до 50 кг. «FLEX-MAX» может быть установлен в
любом труднодоступном месте рабочей зоны на высоте от 2 до 5 м от пола.
Вытяжной вентилятор «FUA-3000 SP» устанавливается на подъемно-поворотном
вытяжном устройстве или крепится к стене. Новая конструкция крыльчатки
вентилятора обеспечивает эффективное перемещение загрязненного дымом и пылью
воздуха, предотвращает искрообразование и обеспечивает дополнительную
безопасность системы при попадании в перемещаемый воздух взрывоопасных газов.
Основные технические характеристики вытяжного вентилятора «FUA-3000 SP»
приведены в таблице 29.
Таблица 29
Основные
технические характеристики вытяжного вентилятора
|
Частота вращения, об/мин
|
Мощность двигателя, КВт
|
Оптимальный режим работы
|
Напряжение, В
|
Уровень шума, Дб
|
|
|
Полное давление, Па
|
Производ-ть, м3/ч
|
|
|
|
2800
|
1,1
|
1500-900
|
500-2300
|
3/380
|
80
|
Рисунок 8 - Вариант комплектации рабочих мест сварщиков гибкими вытяжными
устройствами с использованием фильтра
.4.2 Защита от теплового излучения
Интенсивность теплового облучения в оптическом диапазоне (ультрафиолетовое,
видимое, инфракрасное) на постоянных рабочих местах не должна превышать
допустимых величин, приведенных в таблице 30.
Таблица 30
Допустимая интенсивность теплового облучения в оптическом диапазоне
|
Области спектра
|
Длина волны, мкм
|
Допустимая интенсивность теплового излучения, Вт/м2
|
|
0,22-0,28
|
0,001
|
|
Ультрафиолетовое
|
0,28-0,32
|
0,005
|
|
0,32-0,4
|
10
|
|
0,76-1,4
|
100
|
|
Инфракрасное
|
1,4-3
|
120
|
|
3-5
|
150
|
|
>5
|
120
|
Если по техническим причинам невозможно достигнуть указанных плотностей
потока излучения, то должны быть проведены следующие защитные мероприятия:
экранирование источника излучения, применение кабин или поверхностей с
радиационным охлаждением, воздушное душирование, использование теплозащитных
ковриков, обуви, охлаждаемых костюмов.
6.4.3 Защита от ионизирующих излучений
Вредное воздействие ионизирующей и проникающей радиации на организм
человека зависит от мощности, дозы, вида излучения, расстояния от источника и
индивидуальных особенностей организма.
Санитарными правилами работы с радиоактивными веществами источниками
ионизирующих излучений установлены следующие предельно допустимые дозы (ПДД)
внешнего облучения:
а) для профессиональных условий 0,1 бэр в неделю и 5 бэр в год;
б) для смежных производств в пределах санитарно-защитной зоны (СЭЗ) 0,01
бэр в неделю и 0,5 бэр в год;
в) для всего населения за пределами СЗЗ 0,001 бэр в неделю и 0,05 бэр
соответственно.
Обеспечение безопасных условий труда с источниками ионизирующих излучений
может быть достигнуто правильным выбором оборудования, защитой временем,
экранами. При проведении дефектоскопии в одноэтажных цехах и на открытых
площадках просвечивание должно проводиться таким образом, чтобы пучок излучения
был направлен вниз или вверх, а при невозможности осуществления такой
направленности - в сторону, противоположную ближайшим рабочим местам. При этом
следует устанавливать размеры и маркировать радиационно-опасную зону, в
пределах которой мощность экспозиционной дозы излучения превышает 0.3 мР/ч.
Границу этой зоны следует обозначить знаками радиационной опасности и
предупреждающими надписями, хорошо видными на расстоянии не менее 3 м. Персонал
при дефектоскопии должен располагаться на безопасном расстоянии от места
контроля. При выполнении работ с тарированными электродами необходимо
руководствоваться санитарными правилами.
.4.4 Защита от шума и ультразвука
Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм
человека и снижая производительность труда. Утомление рабочих и операторов
из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует
возникновению травм.
Допустимые по ГОСТ 12.1.003-83 уровни звукового давления в октавных
полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБ(А) на рабочих
местах производственных помещений и на территории предприятий приведены в таблице.
Для установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного
отопления допустимые уровни следует принимать на 5 дБ меньше уровней, указанных
в таблице 31.
Таблица 31
Допустимые уровни шума
|
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими
частотами, Гц
|
Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБ(А)
|
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
|
|
99
|
92
|
86
|
83
|
80
|
78
|
76
|
74
|
85
|
Для снижения шума в сборочно-сварочных цехах должны использоваться методы
звукоизоляции и звукопоглощения. Шумные машины нужно закрывать
звукоизолирующими кожухами, изготовленными из металла, пластмассы и
облицованными изнутри звукопоглощающим материалом толщиной 20-50 мм. В шумных
помещениях, где невозможно изолировать источники шума, целесообразно проводить акустическую
обработку.
Для снижения шума рабочее место оператора установки термической резки
необходимо ограждать звукоизолирующей кабиной-экраном. Для звукопоглощающей
облицовки можно использовать супертонкое базальтовое волокно и стекловолокно,
минераловатные плиты.
Если не представляется возможным снизить шум в источнике возникновения,
то необходимо применять строительно-акустические методы: рациональную
планировку и строительство производственных помещений, предусматривающих
раздельное размещение оборудования с высоким и низким уровнем звукового
давления; снижение уровня шума оборудования путем эксплуатации его на
наивыгоднейших режимах работы или применение бесшумного. Там, где невозможно
уменьшить уровень звуковой мощности, следует использовать индивидуальные
средства защиты.
.4.5 Защита от поражения электрическим током
Безопасность электросварочного оборудования обеспечивается: надежной
изоляцией, применением защитных ограждений и их автоблокировки, заземлением
электрооборудования и его элементов, могущих оказаться под напряжением.
Сварочное оборудование должно быть надежно в работе и удобно при эксплуатации.
Отдельные элементы сварочной цепи, а также отрезки сварочных кабелей при
наращивании длины должны быть соединены разъёмными соединительными муфтами.
Запрещается соединять сварочные цепи скрутками с оголённым кабелем. Токоведущие
кабели сварочной цепи должны быть по всей длине изолированы и защищены от
механических повреждений.
Корпус любой электросварочной установки необходимо заземлять.
Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких аппаратов
запрещается.
Если установка имеет несколько пультов управления, обслуживание которых с
одного рабочего места невозможно, то каждый пульт должен быть оснащён аппаратом
ручного аварийного отключения.
Сварочные установки должны быть защищены предохранителями или автоматами
со стороны питающей сети.
Электросварочный инструмент (электрододержатели, электрогорелки,
электрорезки) не должны иметь открытых токоведущих частей, а рукоятки их
необходимо изготовлять из токоизолирующих материалов.
Весь
персонал, обслуживающий электросварочные установки, должен периодически
проходить инструктаж об опасности электрического тока и способах оказания
первой помощи.
6.5 Пожаро-
и взрывобезопасность
Пожары на предприятиях представляют большую опасность для работающих и
могут причинить огромный материальный ущерб. Пожарная безопасность может быть
обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Понятие
пожарной профилактики включает комплекс мероприятий, необходимых для
предупреждения возникновения или уменьшения его последствий. Под активной
пожарной защитой понимается меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими
пожарами или взрывоопасной ситуацией.
Категории производств по взрывной, пожаровзрывной и пожарной опасности
следует принимать по специальным ведомственным перечням, утверждённым
министерствами в установленном порядке.
Согласно НПБ 105-95 цеха и участки, где ведутся работы по электродуговой
сварке, кислородно-ацетиленовой резки металлов, относятся к категории Г
производств по пожарной и взрывной опасности.
Помещения, в которых выполняются газовая сварка и резка металлов, должны
быть построены из элементов конструкций по IV категории противопожарной
безопасности (противопожарная стойкость не менее 2 ч.).
Места, отведённые для проведения сварочных работ, установки оборудования
должны быть очищены от легковоспламеняющихся материалов в радиусе не менее 5 м.
Сварочные работы вне производственного помещения могут производиться только по
согласованию с заводской пожарной охраной.
Запрещается производить сварку свежеокрашенных конструкций до полного
высыхания краски, сосудов, аппаратов, трубопроводов коммуникаций, находящихся
под напряжением, избыточным давлением, заполненных горючим и токсичными материалами.
В цехе пожаро - взрывоопасных мест пять: это место плазменной резки
металла и три сборочно-сварочных места.
Рядом с этими местами необходимо установить ящики с песком, огнетушители
(углекислотные, порошковые).
К пожароопасным источникам в цехе металлоконструкций относятся:
легковоспламеняющиеся вещества, твердые сгораемые материалы, емкости и аппараты
с пожароопасными продуктами под давлением, электроустановки, вызывающие в
процессе их работы электрические искры. Для тушения электропроводки, находящейся
под напряжением, применяются углекислотные огнетушители ОУ02, ОУ-5. Количество
огнетушителей и других первичных средств пожаротушения цеха или участка должно
выбираться в соответствии со СНиП II-90-81, СНиП II-2-80 и с типовыми правилами
пожарной безопасности для промышленных предприятий.
В целях противопожарной безопасности необходимо выполнять следующую
инструкцию:
1. Нельзя заграждать пожарные подходы и подъезды;
2. Нельзя применять для отогревания газовых коммуникаций факелы и
паяльные лампы;
. Нельзя проводить сварочные работы вблизи коммуникаций газа,
складов ГСМ;
. после окончания работы необходимо выключить все
электронагревательные приборы.
В случае возникновения пожара необходимо удалить за пределы опасной зоны
всех людей, не занятых ликвидацией пожара.
7. ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
При изготовлении элемента галереи подачи угля (балки) производятся
технологические операции, которые сопровождаются выделением вредных веществ. В
зависимости от количества выделяющихся веществ возможно возникновение
необходимости проведения мероприятий по удалению пыли, паров, вредных веществ и
т.п.
Расчет вентиляции по удалению пыли, паров и вредных веществ производится
в соответствии с рекомендациями [16].
Исходные данные занесены в таблицу 32.
Таблица 32
Исходные
данные
|
Масса наплавленного металла при сварке, G, кг/год
|
22452
|
43850
|
|
Объем вентилируемого помещения, м3
|
27360
|
Расчетное часовое загрязнение воздуха вредными веществами определяется по
формуле:
,
где
G - масса наплавленного металла;i - отношение веса i-го вещества,
выделяющегося при сварке, к весу расходуемых электродов [18, с. 4, таблица 1],
г/кг;
Фд
- действительный фонд времени работы сварщика, Фд=3765 ч;- объем
вентилируемого помещения, м3.
7.1 Механизированная сварка в среде защитных газов
Расчетные данные загрязнения воздуха вредными веществами, выделяющимися
при механизированной сварке, представлены в таблице, где
ПДКСС - максимальная среднесуточная концентрация примеси в
атмосфере, мг/м3 [18, с. 8, таблица 5];i - показатель
относительной опасности примеси i-го вида, усл.т/т [16, с. 8, таблица 5];i
- масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год.
Таблица 33
Расчетные данные при механизированной сварке в среде защитных газов
|
Вредные вещества
|
Bi, г/кг
|
G×Bi, г
|
Q, мг/м3ч
|
ПДКСС, мг/м3
|
Ai, Усл.т/т
|
Q/ПДКСС, мг/м3
|
Ai×mi, Усл.т/т
|
|
Пыль
|
9,7
|
217784,4
|
2,1
|
0,1
|
5
|
21
|
0,05
|
|
Mn
|
0,5
|
11226
|
0,11
|
0,001
|
130
|
110
|
0,065
|
|
Cr2O3
|
0,02
|
449,04
|
0,0043
|
0,0015
|
500
|
2,867
|
0,01
|
|
Fe2O3
|
7,5
|
168390
|
1,6
|
0,04
|
4
|
40
|
0,03
|
|
CO
|
1,4
|
31432,8
|
0,3
|
3
|
5
|
0,1
|
0,007
|
|
Итого:
|
|
|
4,11
|
|
|
173,967
|
0,162
|
Так как Q/ПДКСС>1, то необходима очистка воздуха.
Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 0,001 до 1 мкм, что
соответствует группе очень мелкодисперсной пыли (5). Кроме того, выделяются
аэрозоли, соответствующие подгруппе - тонкий туман (0,5-3 мкм).
.2 Плазменная резка
Расчетные данные загрязнения воздуха вредными веществами, выделяющимися
при воздушно-плазменной резке, представлены в таблице 34.
Таблица 34
Расчетные
данные при резке металла
|
Вредные вещества
|
Bi, г/м
|
L×Bi, г
|
Q, мг/м3ч
|
ПДКСС, мг/м3
|
Ai, Усл.т/т
|
Q/ПДКСС, мг/м3
|
Ai×mi, Усл.т/т
|
|
Пыль
|
10
|
438500
|
4,25
|
0,1
|
5
|
42,5
|
0,05
|
|
NO2
|
2,2
|
96470
|
0,93
|
0,04
|
115
|
23,25
|
0,253
|
|
CO
|
2,7
|
118395
|
1,15
|
3
|
5
|
0,383
|
0,0135
|
|
Итого:
|
|
|
6,33
|
|
|
66,133
|
0,3165
|
Так как Q/ПДКСС>1, то необходима очистка воздуха.
Газовая резка сопровождается выделением пыли и вредных газов. Пыль
представляет собой конденсат оксидов металла, размер которых не превышает 2
мкм.
.3 Расчет экономического ущерба
Экономическая оценка ущерба ya, причиняемого годовыми
выбросами загрязнений в атмосферу, определяется по формуле:
,
где
Ya=106 руб/усл.
т
- константа;a=4 - показатель относительной опасности загрязнений
атмосферы для территории промышленных предприятий;a=10 - поправка
рассеяния примесей в атмосфере;a - масса газового выброса из источника
после очистки определяется по формуле:
усл.т/год
Получаем,
руб/год.
8. МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
На промышленном предприятии может возникнуть чрезвычайная ситуация,
которая влечет за собой аварию, в результате чего производственный процесс
приостанавливается и предприятие несет убытки. Поэтому необходимо разработать
мероприятия по ликвидации аварии, для того чтобы максимально уменьшить
количество пострадавших, эффективно справиться с аварией и избежать длительной
остановки предприятия.
Необходимо четко распределить обязанности руководителей и подчиненных, а
также скорректировать их действия во время аварии.
В цехе существует вероятность возникновения таких чрезвычайных ситуаций,
как пожар и утечка газа на газопроводе. Рассмотрим план ликвидации аварии при
этих чрезвычайных ситуациях, представленный в таблице 35.
Таблица 35
План
ликвидации аварии при чрезвычайных ситуациях
|
Наименование аварии
|
Мероприятия по устранению аварии
|
Исполнитель
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Утечка газа на газопроводе: а) разрыв сварочного шва; б)
повреждение корпуса запорной арматуры, либо газового оборудования.
|
1. Сообщить в газовую службу и администрации цеха
|
Первый заметивший
|
|
2. Предупредить всех работающих о газовой опасности
|
Начальник смены, мастер
|
|
3. Прекратить подачу газа в цех, закрыть задвижку №2 перед
ГРП
|
Начальник газового участка
|
|
4. Немедленно прекратить работы на загазованном участке,
отключить сварочные установки, закрыть вентили, газовые горелки и удалить
работающих из загазованной зоны
|
Зам.начальника цеха, начальник смены, мастер
|
|
5. Вызвать газоспасательную службу завода
|
|
|
6. Сообщить диспетчеру завода
|
|
|
7. Вызвать пожарную охрану
|
|
|
8. Если есть пострадавшие, вызвать на место аварии врача и
совместно с газоспасателями принять меры по оказанию помощи, по спасению
|
|
|
9. Определить концентрацию газа в помещении. Принять меры к
проветриванию путем открытия окон и дверей. Определить место утечки газа.
Открыть продувные свечи №1.
|
Газовая служба завода
|
|
10. Устранить утечку газа. При разрыве сварного шва
произвести подготовительные работы для проведения сварочных работ: а)
перекрыть задвижку №4, 5 в ГРП; б) продуть газопровод воздухом; в) устранить
утечку газа вваркой катушки на газопроводе
|
Слесари цеха совместно с газовой службой в газо-защитной
аппаратуре
|
|
11. В случае возникновения пожара до прибытия пожарной
команды приступить к тушению пожара первичными средствами
|
Дает распоряжение начальник газового участка, газовая
служба, электросварщики, слесари
|
|
Возникновение пожара
|
1. Немедленно вызвать пожарную охрану и сообщить
администрации цеха
|
Первый заметивший
|
|
2. Приступить к тушению очага пожара имеющимися в цехе,
складе или на рабочем месте средствами пожаротушения (огнетушитель,
внутренний пожарный кран, песок и тд)
|
Рабочие и служащие участка
|
|
3. Удалить из помещения за пределы цеха или опасной зоны
всех рабочих и служащих, не занятых ликвидацией пожара
|
Начальник смены, мастер
|
|
4. В случае угрозы для жизни людей немедленно организовать
их спасение, используя для этого все имеющиеся силы и средства
|
Зам. начальника цеха, начальник смены, газовая служба
|
|
5. При необходимости вызвать газоспасательную и медицинскую
службы
|
Зам.начальника цеха, начальник смены, мастер
|
|
6. Организовать при необходимости отключение
электроэнергии, остановку транспортирующих устройств, агрегатов, аппаратов,
перекрытие газовых коммуникаций, остановку систем вентиляции, приведение в
действие системы дымоудаления
|
Слесари цеха совместно с пожарной охраной
|
|
7. Обеспечить защиту людей, принимающих участие в тушении
пожара, от возможных обрушений конструкций, поражений электрическим током,
отравлений, ожогов
|
Зам. начальника цеха, слесари цеха совместно с пожарной
охраной
|
|
8. одновременно с тушением пожара производить охлаждение
конструкций и оборудования
|
Пожарная охрана
|
9. УПРАВЛЕНИЕ
КАЧЕСТВОМ
В данном разделе дипломного проекта специальности «Металлургия сварочного
производства»» (110700) рассматриваются следующие вопросы:
. Технологический процесс производства сварной конструкции (жизненный
цикл продукции);
2. Ресурсное обеспечение качества;
3. Контроль и оценка качества сварных соединений;
4. Пути повышения качества конструкции (продукции).
Менеджмент качества является основным направлением деятельности ОАО
«Западно-Сибирский металлургический комбинат», а политика в области качества
является основной для функционирования и повышения результативности Системы
менеджмента качества ОАО «ЗСМК», отвечающей положениям международных стандартов
ИСО серии 9000:2000.
Руководство ОАО «ЗСМК» берет на себя ответственность за реализацию
политики и целей в области качества и призывает всех сотрудников к активному
участию в ее выполнении.
Продолжая вековые традиции российских металлургов, ориентируясь на
мировые достижения в металлургии, для поддержания имиджа комбината, высшим
руководством ОАО «ЗСМК» определены следующие основные цели в области качества:
- признание приоритета качества во всех сферах деятельности всех
производств и всего персонала комбината;
- обеспечение производства и поставки продукции, максимально
удовлетворяющих требованиям потребителей и постоянно повышающих степень их
удовлетворенности;
непрерывное совершенствование Системы менеджмента качества на
основе МС ИСО 9001:2000 и критериев Премий Правительства РФ в области качества;
освоение восьми принципов Всеобщего менеджмента качества;
непрерывное развитие производства на основе последних достижений
науки и техники: перевод сталеплавильного производства на 100% разливку стали
на машинах непрерывного литья заготовок, реконструкция цехов;
создание безопасной и здоровой атмосферы производства,
позволяющей каждому работнику внести максимальный вклад в дело процветания ОАО
«ЗСМК», и за счет этого постоянное повышение степени удовлетворенности
персонала и других заинтересованных сторон: хозяев и инвесторов; поставщиков и
партнеров; администраций г. Новокузнецка и Кемеровской области; общества в
целом.
Жизненный цикл продукции
Таблица 36
Жизненный цикл продукции
|
Фаза изготовления
|
Операции
|
|
1. Заготовительная
|
1. Правка на листоправильной установке, строжка, резка на
ВПР «Енисей».
|
|
2. Сборочная
|
2. Сборка балок в кондукторе.
|
|
3. Сварочная
|
3. Сварка в кондукторе, компоновка рамы из балок.
|
|
4.Транспортировка
|
4. Доставка потребителю и монтаж на месте
|
Примечание: После каждой операции осуществляется
контроль сотрудниками отдела технического контроля.
При этом все производимые технологические операции
оказывают влияние на качество. Забота о качестве и деятельность руководства по
программированию, организации, мотивации и управлению качеством относятся к
каждой их этих областей.
Качество продукта, т. е. насколько его параметры будут соответствовать
ожиданиям потребителя, зависит от качества выполнения каждого из этапов
жизненного цикла. Раннее закладываемые в продукт скорректированные параметры
качества приведут к уменьшению времени и средств для получения конечного
продукта.
Типовые фазы изготовления рамы привода представлены в таблице 28.
Ресурсное обеспечение качества
Для обеспечения качества в процессе производства и при окончательном
контроле и испытаниях продукции одним из основных этапов, подлежащих
обязательной разработке и внедрению, является входной контроль и испытания
вводимых в процессе производства сырья, материалов и комплектующих. В связи с
этим необходимо составлять перечень вводимых факторов и выделять требования к
ним.
Вводимые факторы - это материалы и информация, необходимые для
осуществления рабочего процесса. Требования к ним показывают то, какими должны
быть вводимые факторы, чтобы соответствовать потребностям потребителей.
Оборудование, применяемое при изготовлении рамы:
1. Листоправильная машина UBR
40х3150;
2. Продольнострогальный станок модификации 78068;
. Сборочный кондуктор.
. ПолуавтоПДГ-508 для.механизированной сварки в среде защитного
газа;
. Сварочный автомат А-1406;
. Для механизированной сварки в среде защитного газа ВДУ - 506;
для автоматической сварки под слоем флюса ВДУ - 1201;
Используемые материалы:
1. Низколегированная сталь Ст3пс
2. Сварочная проволока Св08Г2С;
. Сварочная проволока Св08;
. Сварочный флюс АН - 348А;
. Смесь защитных газов аргона и двуокиси углерода;
Нормативные документы:
1. Визуальный контроль и измерение сварных швов производят согласно СНиП III-18-75 «Правила производства и
приемки работ»
2. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
. ГОСТ 19282 - 89 «Класс прочности для низколегированных сталей»;
. ГОСТ 9087 - 81 «Проволока стальная сварочная»;
. ГОСТ 10157-79 «Аргон газообразный и жидкий. Технические
условия», ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная жидкая. Технические
условия»;
. Сварные швы по ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения
сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.»
Контроль качества
Контроль соблюдения технологии производства в основном
направлен на своевременное регулирование управления технологических процессов и
характеристик продукции за счет:
1)
предупреждения
нарушений технологических процессов, аварийных ситуаций;
2)
предотвращения
выпуска и поставки продукции, несоответствующей требованиям
нормативно-технической документации;
3)
обеспечение
высокопроизводительной и ритмичной работы агрегатов;
4)
повышение
технологической дисциплины;
5)
обеспечение
постоянства выпуска продукции, заданного уровня качества.
Соблюдение технологии производства обеспечивается:
·
привлечением к
контролю над соблюдением технологии всех работников цеха;
·
обязательным
знанием и исполнением рабочими и АУП технологических инструкций, технически
условий, стандартов, наличием этих документов или выписок из них на рабочих
местах;
·
выполнением
установленных схем контроля;
·
обязательной
регистрацией фактических параметров технологических режимов;
·
анализом уровня
исполнения технологии и качества продукции, для чего рабочими основных
профессий и контролерами ОТК ведутся дневники, в которых отражается продукция,
произведенная с отклонениями от норм действующей технологической и нормативной
документации.
Контроль соблюдения технологии является
многоступенчатым и подразделяется на: непрерывный, периодический и внеочередной
в соответствии с таблицей 37.
Таблица 37
Контроль технологии производства
|
Вид контроля
|
№ ступени
|
Исполнитель контроля
|
Периодичность
|
Объем контроля
|
|
Непрерывный
|
I
|
1. Рабочий, контролер ОТК, ст. мастер 2. Сменный мастер,
мастер ОТК, ст. контролер ОТК
|
Раз в месяц
|
Исполнение операций на рабочих местах в соответствии с
технологической документацией и схемой контроля
|
|
Периодический
|
II
|
Цеховая комиссия (п. 2.1.2) СТЛ 5.02-95
|
2 раза в месяц по графику
|
В соответствии с требованиями п. 4.1.2 СТП 5 02-95
|
|
Внеочередной
|
III
|
Комиссия, назначенная руководством комбината
|
По указанию руководства комбината
|
В соответствии с требованиями п. 4.1.2 СТП 5.02-95
|
Оценка качества сварной конструкции
Оценка качества - это систематическая проверка, насколько объект способен
выполнять установленные требования. Невыполнение установленных требований
является несоответствием (ГОСТ Р ИСО 9000-2001 «Системы менеджмента качества.
Основные положения и словарь»). Для устранения причин существующего несоответствия
организации осуществляют корректирующие действия [1].
Основной формой проверки является контроль. Любой контроль включает два
элемента: получение информации о фактическом состоянии объекта (для продукции -
о ее качественных и количественных характеристик); сопоставление полученной
информации с заранее установленными требованиями, то есть получение вторичной
информации.
Контроль качества продукции - контроль количественных и (или)
качественных характеристик продукции (ГОСТ 16504-81).
В процедуру контроля качества могут входить операции измерения, анализа,
испытания.
Измерения как самостоятельная процедура являются объектом метрологии.
Анализ продукции, в частности структуры и состава материалов и сырья,
осуществляется аналитическими методами - химическим анализом,
микробиологическим анализом, микроскопическим анализом и пр. [9¸15]
Испытания - экспериментальное определение количественных и (или)
качественных характеристик объекта испытаний (ГОСТ 16504-81).
К средствам испытаний относятся также основные и вспомогательные вещества
и материалы (реактивы и т.п.), применяемые при испытании.
При испытании могут применяться различные методы определений
характеристик продукции и услуг - измерительные, аналитические, регистрационные
(установление отказов, повреждений), органолептические (определение
характеристик с помощью органов чувств).
По месту проведения испытания бывают лабораторными, полигонными,
натурными. Испытания товаров проводят главным образом в лабораторных условиях.
Основное требование к качеству проведения испытания - точность и
воспроизводимость результатов. Выполнение этих требований в существенной
степени зависит от соблюдения правил метрологии.
Выбор и обоснование методов контроля качества
Показатели качества сварных соединений определяют
путем их контроля, как совокупность ряда свойств, таких как надежность, степень
работоспособности, прочность, структура металла шва и околошовной зоны,
коррозионная стойкость, отсутствие дефектов, число и характер их направления.
При изготовлении рамы применяются следующие виды контроля качества
сварных соединений:
1. Визуальный контроль всех сварных соединений рамы;
2. Измерительный с помощью шаблонов, линеек, геодезических
приборов;
. Физические - для выявления наличия внутренних дефектов:
радиография или ультразвуковая дефектоскопия.
Сварные швы считают качественными, если они не имеют недопустимых
дефектов и их свойства удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним в
соответствии с условиями эксплуатации сварного узла или конструкции.
Контроль надо осуществлять, начиная с проверки качества подготовки шва и
кончая проверкой полученного сварного соединения. Качество основного металла,
электродной проволоки, присадочного металла, флюса и других материалов
проверяют по сертификатам и заводским документам. Маркировка и качество должны
соответствовать установленным техническим условиям и технологическому процессу
сварки. Сборку под сварку и разделку шва проверяют по стандартам и техническим
условиям. Внешний осмотр выявляет наружные дефекты шва. Осмотр производят невооруженным
глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Размеры сварных швов
проверяют шаблонами и мерительным инструментом.
По внешнему виду сварные швы должны удовлетворять следующим требования:
швы должны иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность; металл шва
должен иметь плавное сопряжение с основным металлом; швы не должны иметь
недопустимых внешних дефектов.
К недопустимым внешним дефектам сварных соединений рамных конструкций
относятся трещины любых видов и размеров, несплавления, наплывы, грубая
чешуйчатость, наружные поры и цепочки пор, прожоги и свище. В местах
пересечения сварных швов и в местах исправления дефектов необходимо
обеспечивать минимальную концентрацию напряжений за счет обеспечения плавного
сопряжения шва с основным металлом.
На основании проведенного контроля, производится
анализ выявленных дефектов при помощи причинно-следственной диаграммы трещины
шва (рисунок 9).
Рисунок
9 - Причинно-следственная диаграмма трещины шва
Результат может стать следствием комбинации нескольких причин, и
исключение только одной из них может вовсе не решить проблемы или лишь снизить
вероятность ее появления. Для получения качественного изделия необходимо
установить контроль над качеством исходных материалов, технологическим
процессом, обученностью персонала, чтобы не допустить отрицательного влияния
этих факторов при изготовлении рамы.
Обеспечение качества продукции
Обеспечение качества продукции представляет собой
совокупность планируемых и систематически проводимых мероприятий, создающих
необходимые условия для выполнения каждого этапа петли качества таким образом,
чтобы продукция удовлетворяла определенным требованиям по качеству:
Программа, разрабатываемая на конкретную продукцию,
должна содержать задания по техническому уровню и качеству продукции,
требования к ресурсному обеспечению всех этапов петли качества (например,
требования к оборудованию, сырью, материалам, комплектующим изделиям
метрологическим средствам, необходимым для производства изделий нужного
качества, производственному персоналу и т.д.), а также мероприятия на всех
этапах петли качества, обеспечивающие реализацию этих требований.
К систематически проводимым мероприятиям обеспечения
качества относятся те работы, которые выполняются предприятием постоянно или с
определенной периодичностью. К ним могут относиться работы по изучению рынка,
постоянному обучению персонала и т.д.
Особое место среди этих мероприятий занимают
мероприятия, связанные с предупреждением различных отклонений. В соответствии с
идеологией стандартов ИСО серии 9000 система качества должна функционировать
таким образом, чтобы обеспечить уверенность в том, что проблемы
предупреждаются, а не выявляются после возникновения (ГОСТ Р ИСО 9004-2001
«Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности).
Мероприятиями по предупреждению несоответствий могут
быть: принудительная замена технологической оснастки и инструмента,
планово-предупредительный ремонт оборудования, техническое обслуживание,
обеспечение необходимой документацией всех рабочих мест и своевременное изъятие
устаревшей документации и т.д.
Управление качеством представляет собой методы и
деятельность оперативного характера. К ним относятся, управление процессами,
выявление различного рода несоответствий в продукции, производстве или в
системе качества и устранение этих несоответствий, а также вызвавших их причин.
Примером управления процессом может служить
статистическое регулирование технологического процесса с помощью контрольных
карт. Этот метод позволяет предупреждать появление дефектов.
Пути повышения качества сварной конструкции
При изготовлении сварной конструкции повышения качества может
обеспечиваться за счет следующих мероприятий:
предупредительный контроль: проводится с целью проверки исходных
материалов, технической документации, состояния оборудования;
контроль технологических операций: контролируют заготовки, точность
сборки, режимы и технологию сварки;
технологическая проработка производства: обеспечивает замену устаревших
технологических процессов заготовки, сборки, сварки более новыми и совершенными
для перехода на качественно новый уровень;
повышение степени механизации и автоматизации при сборке и сварке.
Контроль сварочных материалов так же, как и основного материала включает:
) проверку наличия сертификата;
) проверку сохранности упаковки и наличия на ней этикеток;
) внешний осмотр;
) пробную сварку с испытанием полученных сварных соединений (проверка
технологических свойств сварочных материалов).
К сварочным материалам относят электроды, присадочную проволоку, флюс и
защитные газы.
Проверка теоретических знаний и практических навыков производится
аттестационной комиссией на предприятиях или аттестационных центрах. Результаты
аттестации оформляются протоколом и отражаются как в формуляре сварщика, так и
в его аттестационном удостоверении.
Аттестация подразделяется на:
) первичную;
) дополнительную;
) периодическую;
) внеочередную.
На предприятии разрабатывается система планово-предупредительного ремонта
(ППР), Которая является совокупностью организационно-технических мероприятий по
надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых по заранее
составленному плану. План включает ремонтные работы и профилактические осмотры.
Под ремонтными работами понимают малые (текущие) и средние ремонты.
Текущий ремонт производится на рабочем месте, а средний ремонт - в
мастерских предприятия. Между ремонтами осуществляются профилактические
осмотры. Межосмотровый цикл сварочного оборудования составляет 150 - 200 часов.
Межремонтный цикл составляет 900 - 1000 часов. Полный ремонтный цикл, то есть
время между вводом оборудования в эксплуатацию и до первого капитального
ремонта, составляет 13 - 14 тысяч часов, например, для механизированного
сварочного оборудования.
Целью осмотров является проверка работоспособности оборудования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За счет совершенствования технологического процесса изготовления
конструкции металлургической промышленности были достигнуты следующие
результаты:
. Уменьшилось время изготовления конструкции в 2 раза за счет внедрения
поточной линии;
. Разработан кондуктор для сборки рамы, что позволяет получить требуемую
точность сборки и сократить сборочное время на 60%;
. Для сварки предлагается использовать смесь газов на основе аргона
75%Ar+25%CO2. Переход на сварку в смеси позволяет снизить стоимость
сварочных работ примерно на 70%; уменьшить потери электродного металла на
разбрызгивание на 60%; снизить расход электродной проволоки при сварке угловых
швов на 5-15%, а также повысить качество шва;
. Установка и применение кантователя при сварке рамы позволило уменьшить
трудоемкость работ на 34% и понизить сварочное время на 50%; а также позволило
получить высокое качество шва;
. Разработан цех для производства рам с поточной линией;
Все применяемое для изготовления данной конструкции оборудование
полностью удовлетворяет современным требованиям безопасности, а, следовательно,
снижается риск возникновения чрезвычайных ситуаций. Сварка в смеси газов на
основе аргона позволяет уменьшить выделение пыли и токсичных газов в окружающую
среду.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. М.И.
Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер «Специальные стали». М: Металлургия,
1985г.
2. С.А.
Куркин, В.М. Ховов «Технология, механизация и автоматизация производства
сварных конструкций» М, «Машиностроение», 1989г.
3. Николаев
Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления.
Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учебное
пособие. - М.; Высшая школа, 1983. - 344с.
. «Справочник
сварщика» под ред. В.В. Степанова, М, «Машиностроение», 1982г.
5. «Технология
и оборудование сварки плавлением» под ред. Г.Д. Никифорова, М,
«Машиностроение», 1986г.
6. «Сварка и
свариваемые материалы» под ред. В.Н. Волченко, М, «Металлургия», 1991г. - 526
с.
7. Акулов
А.И., Бельчук Г.А., Демьянцевич В.П. Технология и оборудование сварки
плавлением. Учебник для студентов вузов. М., «Машиностроение», 1977. - 432 с.
. Рекомендации
по выбору сварочного оборудования для монтажных и специальных строительных
работ: Часть 3. Вспомогательное оборудование для механизации сварочных работ,
оборудование для термической обработки сварных соединений./ Под ред. Н.А.
Андрияничевой. - Калинин: Областная типография, 1980. - 94 с.
9. ГОСТ
14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы,
конструктивные элементы и размеры.
10.
Технологическая инструкция по сварке в защитной газовой смеси на основе Аргона.
- Киев: ИЭС им. Патона АН УССР, 1972 - 24 с.
. Н.П.
Рощупкин. Механизированная дуговая сварка строительных конструкций в смеси
газов на основе аргона. Обзорная информация. Москва: ВНИКТИстальконструкция,
1989. - 40 с.
12. М.З.
Брауде, Е.И. Воронцова, С.Я. Ландо. Охрана труда при сварке в машиностроении.
М., «Машиностроение», 1978. - 144 с.
13. Расчет
параметров режима и размеров стыкового шва при автоматической и
механизированной сварке. Рекомендации/ Составитель В.М. Беляев: СибГИУ. -
Новокузнецк, 1999. - 15 с.
14. Расчет
параметров режима и размеров угловых швов при автоматической и механизированной
сварке тавровых, угловых и нахлесточных соединений. Рекомендации/ Составитель
В.М. Беляев: СибГИУ. - Новокузнецк, 1999. - 11 с.
. Сварочные
материалы для дуговой сварки: Сварочное пособие: В 2-х томах. Т.1. Защитные
газы и сварочные флюсы/ С.А. Курланов, Н.Н. Потапов и др.; Под общей редакцией
Н.Н. Потапова. - М.: Машиностроение, 1989. - 544 с.
. Райков С.В.
Охрана окружающей среды: Рекомендации по выполнению раздела дипломного проекта,
специальность «Металлургия сварочного производства» (110700)/ Под ред. Н.П.
Лавренюк. - Новокузнецк: издательский центр СибГГМА, 1996. - 16 с.
17.
Справочник сварщика / Под ред. В.В. Степанова. - 4-е изд., перераб. И доп. -
М.: Машиностроение, 1982. - 560 с.
. Красовский
А.И. Основы проектирования сварочных цехов: учебник для ВУЗов по специальности
«Оборудование и технология сварочного производства». - 4-е изд., перераб. - М.:
Машиностроение, 1980. - 319с.
19. Определение
свариваемости стали / Составитель В.А. Быстров: СМИ. - Новокузнецк, 1989. - 20
с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Схема выполнения швов при сварке рамы
. Заварить внутренние швы (1)
2. Заварить наружные продольные швы (2)
. Заварить стыковые швы (3)
