Аннотация 2
Введение 6
1 Состояние вопроса: обсуждение проблемы сварки плавящимся электродом высокопрочных стальных конструкций и хладостойкой стали 7
1.1 Пример проблемы: изготовление газификатора криогенной жидкости метана 8
1.2 Материал изделия 10
1.3 Настоящая технология сварки 13
1.3.1 Требования к сварочным материалам 13
1.3.2 Требование к аргону 14
1.3.3 Резка деталей и подготовка торцов 14
1.3.4 Спецификация сварных соединений 15
1.3.5 Требования к сборке 16
1.3.6 Требования к прихватке 17
1.3.7 Требования к сварке 17
1.3.8 Требования к термической обработке 19
1.3.9 Требования к контролю качества 19
1.4 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 20
2 Обзор литературы текущего исследования 22
2.1 Обзор работы исследовательской группы Уэзоно 22
2.2 Обзор работы исследовательской группы Накамура 24
2.3 Обзор работы исследовательской группы Канемару 25
2.4 Обзор работы исследовательской группы Зенитани 27
2.5 Обзор работы исследовательской группы Танака 28
2.6 Обзор работы исследовательской группы Катаяма 30
2.7 Итог обзора 32
3 Обзор техники измерения температуры металла двумя цветами 33
3.1 Теория 33
3.2 Экспериментальная процедура 35
3.3 Калибровка 38
3.4 Смета погрешности 38
4 Описание процесса и оборудования сварки плавящимся электродом двумя источниками питания, результаты и выводы 39
4.1 Описание сварочного оборудования 39
4.2 Описание измерительных аппаратов 41
4.2.1 Наблюдение дуги 41
4.2.2 Измерение волны напряжения и тока 42
4.2.3 Измерение количество теплоты в капель 42
4.3 Виды экспериментов выполнили 43
4.3.1 Сварки валика на плату 44
4.3.2 Наблюдение дуги 45
4.3.3 Измерение поверхностной температуры капель 45
4.3.4 Измерение количества теплоты капель 45
4.3.5 Многослойный шов: практические результаты 46
4.4 Результаты экспериментов 47
4.4.1 Сварка валика на плату 46
4.4.2 Измерение поверхностной температуры капель 50
4.4.3 Наблюдение дуги 51
4.4.4 Измерение количества теплоты капель 53
4.4.5 Практические результаты сварки многослойного шва 54
4.5 Общие результаты экспериментального исследования 56
5 Безопасность и экологичность работы: выявить вредные и опасные факторы при сварке плавящимся электродом из одного источника питания и из двух источников питания 56
5.1 Идентификация профессиональных рисков 57
5.2 Методы и средства снижения профессиональных рисков 59
5.3 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта 60
5.4 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 62
6 Расчет экономической эффективности работы 64
6.1 Исходная информация для выполнения экономической оценки предлагаемых технических решений 64
6.2 Расчёт фонда времени работы оборудования 66
6.3 Расчёт штучного времени 67
6.4 Заводская себестоимость базового и проектного вариантов технологии 69
6.5 Капитальные затраты по базовому и проектному вариантам технологии 72
6.6 Показатели экономической эффективности 75
Заключение 78
Список используемой литературы и используемых источников 79
Сварку непокрытым плавящимся электродом невозможно производить в среде чистого аргона из-за возникновения нестабильности горения дуги. Дуга бродит, вызывая извилистость сварного валика. Температура расплавленной капли сравнительно невысока, из-за этого поверхностное натяжение высоко. Высокое поверхностное натяжение даёт выпуклый валик с неглубоким проплавлением.
Для обыкновенной стали можно обойти эти недостатки путём добавления кислорода или углекислого газа.
Таким способом получается хороший результат без значительного снижения механических характеристик сварного шва. Но с добавлением кислорода или углекислого газа механические характеристики хладостойкой стали и высокопрочной стали снижаются из-за включения кислорода в металле. Хорошие соединения таких сталей требует малопроизводительную сварку неплавящимся электродом.
Таким образом, выбранная тема выпускной квалификационной работы «Технология сварки в защитном газе проволокой сплошного сечения с управляемым горением дуги» актуальна и имеет промышленное значение.
Кроме того, актуальной является цель выпускной квалификационной работы - повышение производительности и качества сварки высокопрочной стали и хладостойкой стали.
Объект исследования: улучшение сварки в промышленных условиях нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т.
Предмет исследования: процесс сварки полуавтоматом плавящимся электродом в среде чистого аргона.
В настоящей выпускной квалификационной работе поставлена цель - повышение производительности и качества сварки высокопрочной стали и хладостойкой стали.
При выполнении базовой технологии сборки и сварки применяется либо сварка неплавящимся электродом в среде чистого аргона либо сварка плавящимся электродом в среде сварочной смеси в соотношении аргона 94% и кислорода 6%. Недостатки применения сварки неплавящимся электродом в среде чистого аргона:
• трудозатратность способа выполнения сварочных работ;
• повышенный расход аргона до 6 раз из-за длинного времени выполнить работ.
Недостатками применения сварки плавящимся электродом в среде сварочной смеси аргона 94% и кислорода 6% является ухудшение механических свойств сварного шва.
Рассматривается альтернативный способ сварки плавящимся электродом в среде чистого аргона. Таким способом можно достичь наилучших механических свойств сварного шва и качественной работы.
Годовой экономический эффект при внедрении проектной технологии составляет плюс 24 тыс. рублей в условиях цеха с уже существующим оборудованием.
Срок окупаемости капитальных затрат составляет 1,7 года. Возможность рассмотрения при вооружении нового цеха.
