Методичні рекомендації до змісту та структури технологічного розділу дипломного проекту підготовки бакалаврів



Сторінка1/6
Дата конвертації22.04.2017
Розмір1.11 Mb.
  1   2   3   4   5   6


Міністерство освіти і науки України
Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»



МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
до змісту та структури технологічного розділу
дипломного проекту підготовки бакалаврів

Напрям підготовки – 6.050504 «Зварювання»

Професійне спрямування – Технологія та устаткування зварювання



Ухвалено

кафедрою зварювального

виробництва НТУУ «КПІ»,

протокол № 7 від 17.03.2010 р.

Київ


НТУУ «КПІ»

2010


Рекомендації щодо змісту та структури технологічного розділу дипломних проектів бакалаврів / Уклад. В. М. Прохоренко, І. М. Чертов, А. С. Карпенко, К. О. Зворикін, В. В. Ли­сак, І. П. Корінець, В. П. Бойко, В. Т. Котик, О.В. Прохоренко, О. А. Сливінський, В. М. Коперсак, В. І. Прохо­ров. Під заг. ред. В. М. Прохоренка – К.: ВПК «Політехніка», 2010. – 110 с.
Рекомендації призначені для керівників, студентів та членів державної кваліфікаційної комісії із захисту бакалаврських дипломних проектів.

Навчально-методичне видання

МЕТОДИЧНІ рекомендації

щодо структури та змісту технологічного розділу


дипломного проекту бакалавра

Напрям підготовки – 6.050504 «Зварювання»

Професійне спрямування – Технологія та устаткування зварювання

За загальною

редакцією Прохоренка Володимира Михайловича, д-ра техн. наук, проф.

Укладачі Прохоренко Володимир Михайлович, д-р техн. наук, проф.,



Чертов Ігор Маркович, канд. техн. наук, доц.,

Карпенко Анатолій Степанович, канд. техн. наук, доц.,

Зворикін Костянтин Олегович, канд. техн. наук, доц.,

Лисак Валерій Володимирович, канд. техн. наук, доц.,

Корінець Іван Пилипович, канд. техн. наук, доц.,

Котик Володимир Трохимович, канд. техн. наук, доц.,

Прохоров Володимир Іванович, канд. техн. наук, доц.,

Прохоренко Одарка Володимирівна, канд. техн. наук, доц.,

Сливінський Олексій Анатолійович, канд. техн. наук, доц.,

Бойко Віталій Петрович, ст. викл.,

Коперсак Віктор Миколайович, ст. викл.
Відповідальний

за випуск Чертов Ігор Маркович, канд. техн. наук, доц.


Рецензенти Фомічов Сергій Костянтинович, д-р техн. наук, проф.,

Кузнецов Валерій Дмитрович, д-р техн. наук, проф.

Підп. до друку ……………. Формат 60841/16 . Папір офс. Гарнітура Arial

Спосіб друку – ризографія. Ум. друк. арк. …….. Обл.-вид. арк. ……Зам. № …….

Наклад 200 прим.

НТУУ «КПІ» ВПК «Політехніка»

03056, Київ, вул. Політехнічна, 14, корп. 15

ЗМІСТ



ПЕРЕДМОВА 4

МЕТА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУВАННЯ 4

ЕТАПИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУВАННЯ 4

СТРУКТУРА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ 5

ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ 6

1. Конструктивно-технологічний аналіз зварного виробу 6

2. Обґрунтування вибору способів зварювання 8

3. Вибір зварювальних матеріалів 12

4. Призначення зварних швів згідно ДСТУ 14

5. Розрахунок режимів зварювання 15

6. Розрахунок витрат зварювальних матеріалів 15

7. Вибір устаткування для зварювання 16

Література до п. 1- 7 16

8. Визначення температури попереднього підігріву або необхідності термообробки 17

8.1. Визначення структур металу зварного з’єднання 17

8.2. Побудова термічних циклів 18

Література до п. 8 21

9. Визначення структури металу навколошовної зони зварного з’єднання 22

9.1. Діаграми анізотермічного розпаду аустеніту 22

9.2. Визначення структури металу 24

Література до п. 9 26

10. Розробка технологічної послідовності складання-зварювання виробу 27

10.1. Розроблення технологічної послідовності складання-зварювання 27

10.2. Розроблення схеми технологічного процесу виготовлення зварного виробу 40

10.3 Вимоги і рекомендації щодо змісту схеми технологічного процесу 47

11. Адаптування типового пристрою для складання та зварювання виробу 49

Література до п. 11 54

12. Компонування установки для зварювання швів виробу 57

Література до п. 12 61

13. Призначення способу контролю якості виготовленого зварного виробу 64

13.1. Обґрунтування призначення способу контролю 64

13.2. Рекомендації щодо вибору способу контролю 67

13.3. Приклад призначення контролю течешуканням 69

Література до п.13 72

14. План розміщення засобів технологічного спорядження на виробничій площі 72

Література до п.14 80

15. Складання операційної карти процесу зварювання 81

ДОДАТОК А 84

ДОДАТОК Б 84

ДОДАТОК В 114

ДОДАТОК Г 115


ПЕРЕДМОВА
Методичні рекомендації розроблені на підставі наступних чинних нормативних доку­ментів НТУУ «КПІ»:

  • Положення про організацію навчального процесу в НТУУ «КПІ», 2004 р.;

  • Положення про організацію дипломного проектування та державну атестацію студентів НТУУ «КПІ», 2006 р.;

  • Тимчасової освітньо-кваліфікаційної характеристики бакалавра за напрямом підготовки 6.050504 «Зварювання»;

  • Навчального плану бакалавра за напрямом підготовки 6.050504 за професійним спрямуванням «Технологія та устаткування зварювання».


МЕТА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУВАННЯ
Метою дипломного проектування є набуття практичних навичок вирішення технологічних завдань у зварювальному виробництві. Дипломний проект має бути інженерною розроб­кою об’єкта проектування у вигляді технологічного процесу виготовлення (складання-зва­рювання) заданої зварної конструкції з урахуванням сучасного рівня розвитку галузі зварю­вання, а також економічних вимог та вимог з охорони праці і безпеки життєдіяльності.
ЕТАПИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУВАННЯ
Дипломне проектування складається з трьох етапів:

підготовчого, який полягає в отриманні студентом індивідуального завдання стосовно питань, які необхідно вирішити під час переддипломної практики за темою дипломного проекту;

основного, під час якого дипломний проект має бути виконаний у повному обсязі відповідно до завдання, перевірений керівником проекту та консультантами;

заключного, який включає отримання відгуку керівника та рецензії на дипломний проект, візи завідувача випускової кафедри про допуск до захисту та захист проекту на засіданні Державної Екзаменаційної Комісії.

СТРУКТУРА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ
Дипломний проект складається з пояснювальної записки та графічного матеріалу переважно у вигляді креслень та плакатів формату А1 або іншого матеріалу (плівки, натурні зразки, презентації тощо). Орієнтовний обсяг пояснювальної записки складає 50..70 сторінок друкованого тексту через 1,5 інтервали, шрифт 14 Times New Roman. Пояснювальна записка дипломного проекту формується у такій послідовності:

  • Титульний аркуш (форма ДП-2);

  • Завдання на дипломний проект (форма ДП-3);

  • Анотація українською та іноземною мовами обсягом до однієї сторінки (на окремих сторінках);

  • Зміст;

  • Вступ;

  • Технологічний розділ дипломного проекту;

  • Економічний розділ;

  • Розділ з охорони праці;

  • Загальні висновки;

  • Список літератури;

  • Додатки.


ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ
1. Конструктивно-технологічний аналіз зварного виробу

Проектування технології зварювання виробу починається з ознайомлення з його конструкцією і вихідними даними для проектування.

Конструкцію зварного виробу видають студенту у вигляді ескізу, який дозволяє провести конструкторсько-технологічний аналіз, необхідний для виконання наступних етапів проектування технології зварювання: вибору способів зварювання і зварювальних матеріалів, вибору зварних швів і розрахунку режимів їх зварювання тощо. Рекомендується аналіз проводити за чотирма напрямками [1, 2], що характеризують:


  1. призначення конструкції та умови експлуатації виробу;

  2. основний матеріал, який зварюють;

  3. зварні з’єднання;

  4. організацію зварювальних робіт.

Відомості про габарити і масу виробу, які входять до першої групи інформації, необхідні для оцінки можливості кантування і транспортування виробу. Призначення і умови експлуатації дозволяють оцінити ступінь відповідальності конструкції: невідповідальна, відповідальна чи особливо відповідальна.

Друга група інформації включає відомості про хімічний склад, стан постачання, термічну обробку, структуру і механічні властивості основного металу. На основі цієї інформації виконують оцінку зварюваності основного металу: стійкості проти утворення гарячих і холодних тріщин, схильності до крихких руйнувань при пониженій температурі, проблеми забезпечення рівноміцності зварного з'єднання. Критерії здатності до зварювання, а саме схильність до утворення гарячих і холодних тріщин, доцільно оцінити за розрахунковими методами [2].

Третю групу інформації формують під час аналізу зварних з’єднань виробу: визначають типи зварних з’єднань, їх довжину і конфігурацію, повторюваність однакових з’єднань, ступінь доступу до місць зварювання тощо.

Четверта група інформації необхідна для проектування організації зварювальних робіт. Тут необхідно врахувати тип виробництва (одиничний, серійний чи масовий див. додаток Г), можливий рівень механізації і автоматизації складально-зварювальних робіт. Треба з’ясувати умови виготовлення виробу: заводські або монтажні на об’єкті . Якщо зварювання буде виконуватись за місцем експлуатації, то необхідно врахувати вплив навколишнього середовища, метеорологічні умови тощо. Наведемо короткий приклад конструкторсько-технологічного аналізу зварного виробу – теплообмінника (рис. 1).

Теплообмінник – це пристрій, в якому відбувається передача теплоти від більш гарячого теплоносія (пара, газ, рідина) до холодного. Використовують теплообмінники у хімічних апаратах, в енергетиці, комунальному господарстві. Конструкція складається з двох днищ 1 і 3, обичайки 2 і трьох штуцерів 4. Умови роботи – висока температура і високий тиск. Тому таку конструкцію слід віднести до особливо відповідальної.

Основний метал – низьколегована теплостійка хромо-молібдено-ванадієва сталь 12Х1МФ. Сталь постачається в термічно обробленому стані після загартування і відпуску. Має перлітну структуру. Схильна до загартування і утворення холодних тріщин. У довіднику необхідно знайти хімічний склад сталі і розрахунковим методом за критеріями HCS і Секв оцінити її схильність до утворення гарячих і холодних тріщин під час зварювання.

Зварний виріб має 5 типів з’єднань: №1 – поздовжнє стикове з’єднання на обичайці завдовжки 5 м. Їх може бути декілька в залежності від вибраної форми і розмірів заготовок; №2 – кільцеве стикове з’єднання завдовжки πD=π х 1190 =3,7 м. На ескізі показані 2 таких з’єднання. Але їх може бути більше в залежності від форми заготовок; №3 – кільцеве таврове з’єднання патрубка з днищем; №4 – кільцеве кутове з’єднання фланця з патрубком; №5 – кільцеве таврове з’єднання патрубка з обичайкою. З’єднання №3,4 і 5 завдовжки 640 мм. Деякі з’єднання мають обмежений доступ для зварювання - з однієї сторони.

Виріб має габарити: довжину - 6.25 м, ø 1.2 м і масу, яку необхідно розрахувати. Це необхідно знати і враховувати при виборі способів складання і зварювання. Довгі шви, серійний тип виробництва і товщина металу 18 і 20 мм передбачають високий рівень механізації і автоматизації складально-зварювальних робіт, забезпечення зварювання у зручному нижньому положенні. Виготовлення виробу здійснюють у заводських умовах.


2. Обґрунтування вибору способів зварювання
Вибір способу зварювання залежить від багатьох факторів: хімічного складу і групи матеріалу за легуванням; товщини деталей; положення зварювання; довжини і конфігурації з’єднань; доступності зварювання; програми випуску виробу і типу виробництва; матеріальних витрат. Рекомендується враховувати фактори у такій послідовності.

Першим фактором пропонується врахувати хімічний склад і активність легуючих елементів основного металу. Для цього слід скористатись рекомендаціями, наведеними у таблиці методичних вказівок [1].

Далі необхідно врахувати товщину металу згідно рекомендаціям [1, 2]. В подальшому враховують такі фактори: положення з’єднання під час зварювання, доступність до зони зварювання, довжина швів, їх конфігурація та інші фактори.

Чим більшу кількість факторів врахують, тим менша кількість варіантів способів зварювання залишиться. В підсумку має залишитись один спосіб зварювання.

Послідовність вибору способу зварювання можна побудувати у вигляді таблиці. Назвемо цю таблицю «таблицею вибору». Використання таблиці вибору покажемо на конкретному прикладі.

Наприклад, маємо виріб - двотаврову балку, матеріал Сталь 18сп, з’єднання: таврове, товщина стінки - 12 мм, полиці - 16 мм, катет шва К=12 мм; положення зварювання нижнє, довжина шва -10 м., тип виробництва - серійний.




Рис. 1. Ескіз виробу - корпус теплообмінника:

1 – днище ліве, 2 – обичайка, 3 – днище праве, 4 – штуцер з фланцем.

Основний метал – низьколегована теплостійка хромо-молібдено-ванадієва сталь 12Х1МФ

Таблиця вибору способу зварювання


Фактор

Способи зварювання

Ручне дугове

Дугове в СО2

Дугове в інертних газах

Дугове під флюсом

Електрошлакове

Газове

Аргоно-дугове неплавким електродом

Плазмове

Електронним променем

Лазерне

Е

УП

ІП

Ф

Ш

Г

ІН


П

ЕП

Л

Матеріал –

Сталь 18сп,

низько

вуглецева сталь



+

+

-

+

+

+

-

-

-

-

Положення зварювання - нижнє

+

+

-

+

-

+

-

-

-

-

Катет шва

К=12 мм


+,багато- прох. шов

+,багато- прох. шов

-

+, однопрох. шов

-

-

-

-

-

-

Довжина шва

10 м, тип

виробництва -серійний


-

+,автоматичне зварювання

-

+, автоматичне зварювання

-

-

-

-

-

-

«+» - рекомендується до застосування, «-» - не рекомендується.
Пояснимо логіку створення таблиці вибору. Сталь 18сп можна зварювати способами: Е, УП, Ф, Ш, Г. Недоцільно для даної сталі використовувати зварювання в інертних газах ІП, ІН, П, електронним ЕП та лазерним Л променями, які мають складне та дороге обладнання. Другий фактор – положення зварювання. В нижньому положенні не зварюють електрошлаковим способом Ш. Інші способи залишаються для подальшого аналізу. Далі враховуємо катет шва, який можна отримати за багато проходів при зварюванні Е або УП і за один прохід під флюсом Ф. Газове зварювання Г виключаємо з причини малої продуктивності. Нарешті, враховуємо довжину шва і тип виробництва. Недоцільне застосування ручного процесу Е і механізованого УП для довгих швів. За технологічними показниками залишаються автоматизовані УП і Ф. Остаточно вибираємо автоматичне дугове зварювання під флюсом Ф, яке дозволяє отримати шов за один прохід.
3. Вибір зварювальних матеріалів
Обравши спосіб зварювання, необхідно призначити вид і марку зварювальних матеріалів: покритих електродів, зварювальних дротів, захисних газів, зварювальних флюсів, неплавких електродів.

Вибір зварювальних матеріалів здійснюють за загальною методикою:



  1. класифікація і техніко-економічна характеристика матеріалів, які приведені в каталогах, довідниках та іншій літературі;

  2. систематизація факторів, які визначають вибір матеріалів;

  3. визначення пріоритетності факторів вибору;

  4. застосування методики і алгоритм вибору в системі „фактор – зварювальний матеріал ”.

Для вибору покритих металевих електродів (ГОСТ 9467-75) для ручного дугового зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних і теплостійких сталей пропонується наступна методика. Вихідними даними для вибору електродів є хімічний склад і механічні властивості основного металу, умови експлуатації зварної конструкції і рівень її відповідальності. Для цієї групи сталей використовують всі види електродних покриттів: кислі (А), рутилові (Р), основні (Б), целюлозні (Ц) і змішані АР, РЦ, РБ. Тому доцільно в залежності від рівня відповідальності конструкції і умов експлуатації (температури) визначити спочатку вид покриття.

1-й крок при виборі електрода – визначення виду покриття.

1) Допоміжні невідповідальні мало завантажені конструкції, які працюють при температурах

-10…0 оC, виготовляють з вуглецевих киплячих сталей, наприклад, ВСт2кп або ВСт3кп. Для зварювання таких сталей доцільно застосовувати електроди з кисло-рутиловим (АР) або кислим (А) покриттям.

2) Відповідальні і особливо відповідальні конструкції, які працюють при статичних і динамічних навантаженнях при температурах не нижче –20 оС, виготовляють з напівспокійних і спокійних вуглецевих сталей, наприклад, ВСт3пс, ВСт3сп. Для зварювання таких конструкцій доцільно застосовувати електроди з рутиловим (Р), основним (Б), кисло-рутиловим (АР) і целюлозним (Ц) покриттям.

3) Якщо конструкції особливо відповідальні і працюють при температурах –60.. –20 оС, то їх виготовляють переважно з низьколегованих сталей, наприклад, 09Г2С, 10ХСНД, 14Г2АФ та інших, а для їх зварювання доцільно застосовувати електроди з основним (Б) покриттям.

2-й крок при виборі електрода – врахування межі міцності основного металу. Міцність металу шва, яку забезпечує вибраний електрод, повинна бути вище нижньої межі міцності основного металу.

3-й крок при виборі електрода – врахування температури, при якій буде працювати зварна конструкція. Сертифікат на електроди має дані про мінімальну критичну температуру крихкості Ткрих, при якій ударна в’язкість КСV металу шва при випробуванні зразків з V- подібним надрізом складає не менше 34 Дж/см2.

При виборі зварювальних дротів для дугового зварювання у захисних газах і під флюсом необхідно користуватись ГОСТ 2246-70. В цьому стандарті наведені сполучення дріт – захисний газ і дріт – марка флюсу. При виборі дротів, захисних газів і флюсів обов’язкове використання довідників, в яких для заданої марки сталей надана конкретна рекомендація щодо зварювальних матеріалів. Приклади вибору різних видів зварювальних матеріалів приведені в методичних вказівках [2].




4. Призначення зварних швів згідно ДСТУ
Зварні шви і підготовку крайок для визначеного на кресленні з’єднання і визначеного для нього способу зварювання вибираємо за стандартами (ГОСТ 5264-80, ГОСТ 14771-76, ГОСТ 8713-79 і ГОСТ 15164-78). Загальна стратегія вибору швів і підготовки крайок полягає у виборі шва з мінімальною кількістю проходів і мінімальною кількістю наплавленого металу, а підготовку крайок – з мінімальною кількістю видаленого металу. В цьому випадку треба намагатись досягти мінімальної витрати зварювальних матеріалів, максимальної продуктивності зварювання при необхідній якості зварних з’єднань.

Слід звернути увагу на те, що для заданої товщини металу в стандарті, як правило, буде багато варіантів розроблення крайок. Тому треба враховувати доступність зварювання (з одного чи двох боків), спосіб формування кореневого проходу (у висячому положенні, на мідній або сталевій підкладці, на флюсовій подушці тощо). В залежності від доступу до місця зварювання, точності складання та інших факторів обираємо оптимальний варіант підкладки зі зворотного боку шва. Велике значення має оптимальний зазор між деталями, який впливає на ступінь проплавлення.

Профілювання крайок – важлива і необхідна операція для забезпечення якісного формування зовнішнього і зворотного боку багатопрохідного шва, повного проплавлення і оптимального співвідношення між основним і наплавленим металом. Площу розробки крайок необхідно обирати мінімально можливою.

Відомості про нестандартні шви відображають на кресленнях зварних деталей, вузлів, виробів, їх не потрібно вибирати в стандартах.

Приклади вибору швів і підготовки крайок приведені в [1, 2].
За результатами виконання п. 1…4 відповідно до чинного стандарту розробити креслення зварного виробу (загальний вигляд, формат А1).
5. Розрахунок режимів зварювання
Аналітичний метод визначення режиму зварювання побудований на математичних моделях процесів зварювання плавленням. На кафедрі зварювального виробництва НТУУ „КПІ” розроблені методики розрахунку режимів дугового зварювання покритими електродами, в захисних газах і під флюсом, а також електрошлакового зварювання, які приведені разом з прикладами розрахунків у методичних вказівках [1].

Крім аналітичного методу визначення режимів зварювання існують також табличний і графічний методи.

Табличний метод найбільш поширений. Він охоплює всі способи зварювання і матеріали, що зварюють. Інформацію для цього методу отримують, як правило, експериментальним шляхом і приводять в таблицях різних літературних джерел.

Графічний метод дозволяє визначити параметри режиму за номограмами, але вони охоплюють незначну кількість зварюваних матеріалів і способів їх зварювання.


  1   2   3   4   5   6


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка