Курсов проект технология за изработване на цистерна за съхранение на гориво

ТЕХНОЛОГИЯ ЗА ИЗРАБОТВАНЕ НА ЦИСТЕРНА

ЗА СЪХРАНЯВАНЕ НА ТЕЧНО ГОРИВО

1. 
   Анализ на предоставената информация.
   

Целта на курсовия проект е проектиране на технология за изработване на цистерна за съхранение на течно гориво. Цистерната представлява цилиндричен съд с плоски дъна изработена от листова стомана. Съда се установява на фундаментни опори и се притяга към тях с обтяжки. След заваряването на съда,се изпитва на якост и плътност хидравлично.

2.Анализ на конструктивно-технологичните изисквания. Предварителен избор за метод на постигането им.
2.1 Съда се изработва от листова стомана чрез заваряване. Тъй като не са дадени допълнителни данни приемаме че съда се запълва с гориво под налив при атмосферно налягане. Приемаме изчислително технологично налягане равно на 0.125МРа, което ще бъде изпитателно налягане. Съда се изработва от ВСт3сп. Изработват се 50бр.

2.2 Стомана ВСт3сп е ниско въглеродна стомана и е с гарантирани механични качества и химичен състав. Характеристиката спокойна означава че стоманата е с висока степен на разкисляване и хомогенен състав. Това прави тази стомана един високо заваропригоден материал.

• 
  Якост на опън σ_В - 372 до 461МРа.
  
• 
  Граница на провлачване σ_s – 235 МРа.
  
• 
  Относително удължение δ - 24%.
  

- С - 0.14 - 0.22 %

- Мn - 0.4 - 0.65%

- Si - 0.12 - 0.3%

- S - 0.045%

- P - 0.05%

Табл. 1 Гуляев – Металловедение – Москва „Металлургия” – 1978 стр.196, 197

Технологията се разделя на четири части :

• 
  разкрояване на заготовките.
  
• 
  Монтаж на елементите.
  
• 
  Заварване на конструкцията.
  
• 
  Контролни операции.
  

С= С + При С% стоманата е с добра заваряемост

С= 0,2+ = 0,3394%% - стоманата е с висока заваряемост

3. 
   Анализ на общия технологичен цикъл и организационно-техническите условия – серийноста на производствената продукция.
   

Тъй като материала се доставя с наличие на окалина, ръжда , локални деформации , изкривявания същият се подлага на нулева обработка . Тя включва – обработка повърхностите на дробометна машина – ламарината се прекарва през многовалцова машина където окалината и ръждата се напуква и после през камера където се бомбардира със сачми . Изправят се локалните деформации и ламарината се грундира . За правилното разкрояване е необходимо да се избере оптимална схема на разкрой. Предвид габаритите на съда избираме той да се изработи от листи с размери 2000 / 6000mm. Предлагам две схеми на разкрой .

3.1 Дължина на заваръчните шевове.

• 
  корпус : надлъжни шевове 5*2000 =10000мм
  

10450мм

- дъна, 2 бр. 2*2000 =4000мм

• 
  възел, дъно, корпус: двустранен ъглов шев
  

• 
  оребряване: корпус ъглов профил 90х90х6 с прекъснат ъглов шев.
  

- дължина на едно ребро по корпуса.

π * D = 3,14 * 2562 = 8045мм

приемам един прът от 6000 мм и едно парче от 2040мм за изработване на едно ребро. Ще бъдат изпълнени 2 стикови заваръчни шева по профила. Всеки шев ще има дължина равна на дължината на раменете на профилите

2*2*90 = 360 мм. общо имаме 16 бр. ребра обща дължина на шевовете по корпуса

π * D * n = 3,14 * 2512 * 16 = 126203мм

Дължина на заваръчните шевове на ребрата по дъното - двустранен ъглов шев - 2*(120+1044+50)= 1214*2=2428мм

Общо по двете дъна има 16 бр ребра

16*2428 = 38848мм

Дължина на заваръчнте шевове по укрепващия пръстен по дъната.

2 *π * d * n = 2 * 3,14 * 400 * 2 = 5024мм

Заварки по люка.

• 
  по фланеца: π * Dфл. * 2 = 3.14 * 510 * 2 = 3768мм
  

- фланец/ корпус – разгънатата форма е елипса с полу оси равни на радиуса на люка и полувината дължина на дъгата която люка отсича по напречното сечение – съответно 255мм, 257мм

• 
  щуцер позиция 13 – приема се по външния диаметър двустранно
  

0. 
   * 150 *2 = 942мм
   

• 
  обслужваща стълба – стъпала – 7бр. ф20
  
• 
  3.14 * 20 * 2 * 7 = 879.2мм
  
• 
  Захващане на стълбата по люка приемам два двустранни шева.
  
• 
  2 * 2 * 250 = 1000мм
  

2. 
   Обща дължина на заваръчните шевове за една цистерна.
   

• 
  за 50 цистерни: 50 * 517462 = 25873100мм
  
• 
  за един работен ден : 25873100 / 250 = 103492.4мм
  
• 
  в метри: 103493/ 1000 .= 103.5м
  
• 
  за един час: 103.5 / 7 = 14.785м
  

2. 
   Определяне на работната сила.
   

• 
  за ръчно електродъгово заваряване:(по норматив на ВЗ „ Червено знаме” Бургас) – 24min/ л.м. – 103.5 * 24 = 2484min – 2484 / 60 = 41.4 ч / ч
  

• 
  за полуавтоматично заваряване 19min/л.м. – (Желев;Костадинов – Заварени конструкции част 3 Производство Техника София 1989 стр.144 табл. VІ.5)
  
• 
  103.5 *19 = 1996,5min. – 1996,5/60 = 32,775 ч/ч – 32,775/7 = 4,7 заварчика ~ 5 заварчика
  
• 
  за автоматично заваряване под слой от флюс:16min/л.м.- (Желев;Костадинов – Заварени конструкции част 3 Производство Техника София 1989 стр.140 табл. VІ.1)
  
• 
  103.5 * 16 = 1656min. – 1656/60 = 27.6 ч/ч – 27.6/ 7 = 4 заварчика
  

2. 
   Извод: най- бързо и с малак разход на труд цистерната ще бъде произведена , ако се използва автоматично заваряване по слои от флюс. Но тъй като съществуват технологични трудности за изпълнение на всички шевове (оребряване, люкове, стълба, ) за това се налага да се използват различни методи.
   

• 
  автоматично заваряване под слой от флюс без скосяване на краищата с флюсова възглавница(дебелината на материала не е голяма) – всички челни шевове по корпуса и дъната.
  
• 
  за полуавтоматично заваряване в защитна газова среда(СО₂) – заваръчни шевове по възел дъно/корпус от вън, люкове и щуцери от вън, оребрявания, фланци. Изпълнение на заваръчни шевове от вътрешната страна на съда е недопустимо според ТБ.
  
• 
  за ръчно електродъгово заваряване заваръчни шевове по възел дъно/корпус от вътре, люкове и щуцери от вътре, стълба, поправки.
  

• 
  за полуавтоматично заваряване в защитна газова среда(СО₂) – 406 * 50/ 250 = 81.2м – 81.2 * 19 = 1542,8min – 1542.8/60 = 25.72ч/ч – 25.72/7 = 3.67 работника.
  
• 
  за ръчно електродъгово заваряване заваръчни – 18.8 * 50 =940м –
  

3.5 Общ брой работници за един ден – 1.5 + 0.4 + 3.67 = 5.57 ~ 6 работника за един ден.

Първата схема листите са разположени надлъжно. Получават се надлъжни шевове. Във втората схема са разположени напречно и шевовете са напречни. С червената линия е даден контура на разгъвката. Количеството от 50 бр. определя производството като средно серийно.

Общата дължина на заваръчните шевове ще ни даде възможност да определим начина на заваряване. Дължината на шевовете е както следва:

• 
  корпус (по втора схема на разкрой) – 10000+39350 =49350мм
  
• 
  дъна – 2 бр. – 4000мм
  
• 
  възел дъно – корпус – двустранен ъглов шев – 2 бр. – 31400мм
  
• 
  оребряване на дъната -
  
• 
  оребряване на корпуса – 256406мм
  
• 
  заварка на люкове и щуцери -
  
• 
  заварка на спомагателни елементи – обслужваща стълба, такелажни уши.
  

4.Преглед на литературни материали за избор на подходящо основно заваръчно и технологично обурудване. Съпоставка с материала , габаритите , масата, конфигурацията на изделието с технологическите данни и производителността на обуруването. Предварителен избор на основно и технологично оборудване.

Съществуват няколко метода за заваряване на конструкцията. Подходящи за целта могат заваряване (МАГ) и автоматично под слой от флюс.

4.1. Ръчно електродъгово заваряване.

При РЕДЗ e добре коренния шев да бъде изпълнен с рутилови електроди а основния шев и декорацията с базични. Характерно за рутиловите електроди е, че имат много стабилно горене на дъгата, почти никакво пръскане, силно вискозна шлака, компактна без шупли и намаленото окислително действие на обмазката, много хубав външен вид на шева, плътност на шева но имат недостатъчна механична якост. По този начин се постига добър провар и плътност на шева. Обмазката в която се съдържа минерала рутил(TiO₂)-40до 60% дава висока степен на йонизация поради което дъгата гори стабилно. По този начин процеса се поевтинява защото рутиловите електроди са по-евтини и може да се изпълни от заварчик с по-ниска квалификация. Необходимата механична якост ще се постигне във втория и третия шев с базични електроди. В базичната обмазка се съдържа от 20 до 40% флусшпат(СаF₂) благодарение на него се постига добра висока чистота на наварения метал – добра дезоксидация и обезсеряване. Флушпата гаси заваръ чната дъга. За целта се използват заваръчни токоизточници на постоянен ток и обратна полярност. При обратната полярност плюса е към електрода а минуса към заготовката. Електроните се движат от изделието към електрода, той се нагрява и дава едро капкоотделяне. Шлаката е много тънколивка, компактна и лесно отделяща се.

При тази технология се постигат добри резултати ако се извърши послойно шмиргелене – почистване повърхноста на предходния шев, за отстраняване на дефекти чрез абразив.

Важен параметър на ЕЗ е дължината на дъгата. При РЕДЗ тя изцяло зависи от клалификацията на заварчика. От дължината на дъгата зависи нейното напрежение. В същото време силата на тока трябва да остане постоянна.

Фиг. 3 Общ вид на стръмнопадаща характеристика на ТИ (1) и твърда V/A на дъгата Стеклов – Основы сварачного производства. Москва Вышая школа-1981г. стр.58

Следователно изискванието към източника на електричен ток е силата на тока да се изменя в малки граници при значително изменение на напрежението. ЬV/A характеристика.

При тази технология ще използваме рутилови електроди ЕМОНА и базични НОРД. Ще използваме заваръчен токоизправител ВД306 имащ номинален заварачен ток 315А, номинално работно напрежение 32V, граница на регулиране 45 315А, мощност72кW, КПД72%. Характеристиката е показана на фиг. 4
Фиг.4 Общ вид на V/A характеристика на токоизправител ВД 306.

Оборудование для дуговой сварки. Энергоатомиздат Ленинград 1986г. Стр. 464

4.2. Използване на технология МАГ (защита от СО₂)

Този способ има следните предимства: висока универсалност, висок коефицент на наваряване и качеството на заваръчните шевове, възможност за лесно автоматизиране на заваръчния процес, липса на шлак и открита заваръчна дъга, което позволява дирекно наблюдение на заваръчната зона. При този метод на заваряване се използва система на саморегулиране на параметрите, което осигурява работа с високи плътности на тока във възходящата част на V/A характеристика на дъгата. В основата на принципа на саморегулирането лежи

подаването на заваръчния тел с постоянна скорост.
При т Фиг.5 Статична характеристика на дъгата при МАГ заваряване.

Техника и технология на заваряването Лолов – София 2004г стр.175

има горене до запалване на дъгата и установяване на режима.

В процеса на заваряване причина за нарушаване на равенството между скоростите на топене и подаване на телта може да стане: колебанието на напрежението в мрежата, приплъзване на телоподаващите ролки, наличието на прехватки, възникване на магнитно духане и др.

При заваряване в среда от СО₂ се използват два типа телове – плътен и тръбен. При плътния тел като защитен газ се използва от чист СО₂, а с тръбен СО₂ примесен с 1520% Аr т.н „коргон”. Недостатък на този вид заваряване е голямото разпръскване на метала особено при заваряване с плътен тел. То зависи от дължината на дъгата, диаметъра на електрода, полярността и плътността на тока. Използват се телове с повишено съдържание на елементи разкислители – Мn, Si например тел Св- 08Г2С.

Като токоизточник можем да използваме LINCOLN Powertec 500S/LF-24 PRO или полуавтомат ПДГ 305 комлектована с токоизправител ВДГ – 302 и горелка ГДПГ – 301 – 8.


фиг 6 Телоподаващо устройство на полуавтомат ВДГ – 302 и горелка ГДПГ – 301–301–8.

Оборудование для дуговой сварки. Энергоатомиздат Ленинград 1986г. Стр. 44,46

Машината Powertec 500S/LF-24 PRO има захранващо напрежение 230/400V и диапазон на заваръчния ток 30500А при ПВ 40100%. Работи и с тръбен електроден тел по метода MIG. Телоподаващото устройство LF-24PRO работи със захранващото напрежение 3444 V при скорост на телоподаване 120м/мин и диаметър на електтродния тел 0,82мм

В табл. 2 са посочени техническите характеристике на машината LINCOLN


Табл. 2 технически характеристики на Powertec 500S/LF-24 PRO

Фиг 7 Заваръчна машина Powertec 500S/LF-24 PRO- общ вид – каталог на LINCOLN

4.3. Технология за автоматично заваряване под слой от флюс.

Подфлюсовото заваряване представлява електрическа дъга горяща между не обмазан електрод и изделието. Зоната на дъгата е засипана с гранулиран флюс, който се топи заедно с метала. В зоната на дъгата се образува газов мехур от пари на флюса и метала, които създават известно налягане от 500 – 900 Ра. което изтласква разстопения метал в посока, обратна на движението на електрода. Стопеният флюс защитава дъгата и металната вана от допир с въздуха. Подфлюсовото заваряване се извършва с постоянен или променлив ток, при твърда характеристика на токоизточника, така се постига саморегулиране на процеса. Тъй като нямаме намеса на човека при зададени параметри на заваръчния процес, дъгата гори при определена дължина, съотвестваща на работещото напрежение. При рязко изменение дължината на дъгата, например удължаване (падина от локална деформоция), това води до рязко намаляване на тока и подаването на тела, компенсира изменението до достигане дължината на дъгата ; при наличие на изпъкналост дължината на дъгата намалява, силата на тока се увеличава а с това и топенето на електрода до достигане на предписаната дължина на дъгата. При заваряване под слой от флюс се използват плътни телове и ток с висока плътност. Флюсите биват кисели неутрални и базични. Предимство на този метод е че не е необходимо специална подготовка на заварачните краища при използване на флюсови възглавници. Ниска себестойност и не особена клалификация на персонала. При изпълнение на тази задача ще използваме ще използваме автомат АДГ502 с номинално напрежение 380V и заварачен ток 500А.

5.Анализ на възможния технологичен маршрут. Опрееделяне мястото операциите по термично рязане и заваряване в маршрута.

Технологичната последователност ще беде следната:

5.1 Окрупняване на заготовките:

- Окрупняването се извършва чрез заваряване под слой от флюс върху флюсова възглавница. Листовете не се скосяват, краищата се обрязват праволинейно и се осигурява заваръчна междина 0 до 2мм. Получават се ленти с широчина 2000мм и дължина

L = π(D₀ + S) – a

L – необходима дължина на листа;

D₀ – вътрешен диаметър на пръстена;

S – дебелина на ламарината;

а – заваръчна междина;

L = 3.14(2500 + 6) – (0) = 7867мм

Получените ленти се свиват на пръстен на вал машина. Получения стик се прихваща и отново се заварява.
Фиг.9 флюсова възглавница за заваряване на надлъжни съединения на цилиндрични изделия с голям диаметър (Желев;Костадинов – Заварени конструкции Производство част 3 Техника София 1989 стр.179 )

При огъването в края на листите се получава не огънат участак с дължина от 200 до 300мм. С цел повишаване на точността на заготовката двата края се огъват на абкант с приблизителен радиус 1250мм. За целта се изработва шаблон. След изпълнението на затварящия заваръчен шев пръстена се връща на вал машината и се калиброва.

• 
  Окрупняване на дъната: предварително се разкоряват четири заготовки с дължина 2500мм и се стиковат надлъжно две по две. Заваръчните краища се почистват с абразив и се прихващат като се осигурява междина от 0 до 2 мм. Заваряването се извършва под слой от флюс с подфлюсова възглвница. След това се извършва разчертаване на дъното. Отбелязва се центъра чрез набиване на център и се описва кръг с диаметър 2500 мм. Дъното се обрязва чрез газокислородно рязане с използване на пропан бутан. По-ниската скорост на рязане и повишения разход на кислород се компенсира с ниската цена на пропан бутана(С₃Н₈ / С₄Н₁₀). Получения кръгов контур се зачиства с абразив.
  
• 
  Окрупняване на ребрата. Ребрата се изработват от ъглов профил 90/90/8,6. Дължината на едно ребро е 8045 мм. Всяко ребро ще се изпълни от два бр. пръта заварени челно помежду си. След това те ще се огънат под радиус 1250 мм. След огъването същите вследствие еластичните деформации ще се „върнат” на по голям диаметър което ще позволи по-късно да се нанижат върху корпуса и да се заварят.
  
• 
  Монтаж на корпуса – изработените и калибовани пръстени се стиковат челно един за друг върху заваръчен манипулатор. Заваръчния манипулатор е стенд състоящ се от ролки които завъртат изработвания корпус и така се осъществява непрекъснато заваряване на окръжните стикове. Използвам заваряване под слой от флюс с флюсова възглавница.
  

Желев; Костадинов – Заварени конструкции Производство част 3 Техника София 1989 стр. 181

При стиковането на отделните пръстени заваръчните краища се нагласяват един срещу друг с използване на „Г” образни планки (наричани в практиката гребенки) които се прихващат здраво за единия пръстен и с набиване на клинове под тях ръба на другия пръстен се наглася срещу стика така че да няма разместване. Така се правят здрави прихватки с дължина 40-50мм. Прихватките се правят с ръчно електродъгово заваряване. След монтажа планките се изрязват и местата се зачистват до чист метал.

• 
  монтаж на дъната – дъната ще бъдат монтирани след заваряване на корпуса, за да може да бъде изваден лесно заваръчния трактор за заваряване под слой от флюс.