МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
И.М.Черняк В.Ф.Криворудченко Н.В.Зимина
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ
И НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ ВАГОНОВ
Учебное пособие
по дисциплине
"Технология производства и ремонта вагонов"
Утверждено:
УМО по специальности 150800
"Вагоны" для ВУЗов железнодорожного транспорта
Ростов - на - Дону
2000
УДК 629.44 (075.6)
Проектирование процессов сварки и наплавки деталей вагонов. Учебное пособие по дисциплине "Технология производства и ремонта вагонов". Издание переработанное и дополненное / И.М.Черняк, В.Ф.Криворудченко, Н.В.Зимина; Рост. Гос. Ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2000. 68ст.
Приведены общие требования при проектировании технологических процессов сварки и наплавки вагонных деталей. Содержится справочный материал о параметрах и режимах при различных видах сварки и наплавки.
Предназначено для студентов обучения по специальности 150800 "Вагоны" при курсовом проектировании по дисциплине "Технология производства и ремонта вагонов".
Табл. 45. Ил. 1. Библиогр. 38 назв.
Рецензенты: канд. техн. наук, доцент К.В. Мотовилов (РГУПС),
канд. техн. наук, доцент Ю.В. Бобриков (РГУПС).
Черняк Иван Матвеевич
Криворудченко Виктор Федорович
Зимина Нелли Владимировна
Проектирование процессов сварки и наплавки деталей вагонов.
Учебное пособие по дисциплине "Технология производства и ремонта вагонов".
Ответственный за выпуск И.М.Черняк
Технический редактор А.П. Лыскин
Подписано к печати г. Формат 60х84/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 4,16.
Уч.-изд. л. 3,97. Тираж 100. Изд. 143. Заказ
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Лицензия ЛР №65-54 от 10.12.99г.
Типография РГУПС. Лицензия ПЛД №65-10 от 10.08.99г.
Адрес университета и типографии:
344038. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского стрелкового полка народного ополчения, 2.
© Ростовский Государственный университет путей сообщения, 2000
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Структура и содержание проекта
2. Оформление пояснительной записки
3. Оформление технологической части проекта
4. Общие положения о проектировании технологического процесса изготовления (ремонта) деталей
5. Проектирование технологических процессов сварки и наплавки вагонных деталей
6. Нормирование технологических процессов сварки и наплавки деталей вагонов
7. Технико-экономическое обоснование спроектированного технологического процесса
Список использованных источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект по дисциплине "Технология производства и ремонта вагонов" является самостоятельной работой студентов. Его цель - систематизировать и укрепить знания, полученные при изучении специальной профилирующей дисциплины.
Технология производства и ремонта вагонов неразрывно связана с организацией производства, механизацией и автоматизацией производственных процессов, экономикой и охраной труда.
В процессе выполнения курсового проекта студенты приобретают навыки по разработке рационального технологического процесса наплавки, его нормированию, выбору или проектированию приспособлений, определению оптимальных режимов сварки или наплавки узлов и деталей вагонов.
При разработке курсового проекта необходимо руководствоваться требованиями стандартов "Единой системы технологической документации" (ЕСТД) и "Единой системы конструкторской документации" (ЕСКД), изучать справочники, нормативы и техническую литературу.
Курсовой проект предусматривает выполнение каждым студентом индивидуального задания. При этом могут использоваться материалы, собранные в период прохождения технологической практики, а также экспериментальные данные научно - исследовательской работы и опыт работы передовых предприятий железнодорожного транспорта.
Тематика курсового проекта определяется кафедрой и в большинстве своем предусматривает разработку технологических процессов сварки и наплавки узлов и деталей вагонов, а также средств механизации и автоматизации этих процессов.
1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки и графического материала на трех листах чертежной бумаги формата А1.
Пояснительная записка состоит из:
титульного листа;
реферата;
задания на проектирование;
содержания;
введения;
основной части;
заключения;
списка использованных источников;
приложений.
Поясним содержание каждой части.
Реферат представляет собой краткое описание сущности проекта и содержит данные об объеме пояснительной записки, количестве таблиц, иллюстраций и библиографических источников, содержит перечень ключевых слов.
Задание на проектирование выдается кафедрой на специальном бланке и содержит необходимые исходные данные.
Во введении дается краткий обзор проблем, которые стоят в настоящее время перед железнодорожным транспортом, вагоноремонтным или вагоностроительным производством. Формулируется постановка задачи по теме заданного проекта.
Содержание основной части проекта раскрывается в разделе 4.
В заключении приводятся основные расчетные показатели разработанного технологического процесса и дается его технико-экономическое обоснование.
В приложении могут быть представлены спецификации чертежей графического материала, дополнительные сведения, не вошедшие в основную часть.
Графический материал проекта состоит из трех листов чертежной бумаги формата А1 (размеры внешней рамки 841х594 мм, ГОСТ 2.301-68, СТ СЭВ 1181-78).
На первом листе приводится разработанный технологический процесс сварки (наплавки), оформленный в соответствии с ЕСТД.
На втором и третьем листах могут быть:
- чертежи средств механизации: стенды, кантователи, приспособления, применяемые в разработанном технологическом процессе;
- чертежи проверок деталей или узлов вагона после сварки;
- графики и диаграммы, карты характеризующие технологический процесс.
Если технологический процесс по объему будет представлен на двух форматах А1, то чертежи механизации и технологической оснастки могут быть выполнены на одном формате А1. В пояснительной записке при этом дается описание и техническая характеристика механизмов, применяемых при выполнении разработанного технологического процесса.
2. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Пояснительная записка выполняется из листов писчей бумаги формата А4 (размеры внешней рамки 297х210 мм). Текст пишется от руки или печатается на компьютере на одной стороне листа через 1,5 интервала.
Листы пояснительной записки оформляются на бланках технологических документов стандартов Единой системы технологической документации (ЕСТД) в соответствии с ГОСТ 3.1105-84.
Текст пояснительной записки должен быть разделен на разделы и подразделы, наименование которых записывается в виде заголовка. Разделы нумеруются порядковым номером арабскими цифрами с точкой. Подразделы должны иметь порядковый номер в пределах каждого раздела, нумероваться двумя арабскими цифрами номером раздела и номером подраздела (например, 3.2-второй подраздел третьего раздела).
Содержание должно включать все заголовки, имеющиеся в тексте. В нем последовательно перечисляются номера и заголовки разделов, подразделов, приложений, список использованной литературы и указываются номера страниц, на которых они помещены.
Список использованных источников должен содержать перечень источников, использованных при выполнении проекта, которые располагаются в порядке появления ссылок, в тексте.
Титульный лист является первым листом пояснительной записки и оформляется по форме 1 в соответствии с ГОСТ 3.1105-84 /35/.
На форме 5 технологической инструкции (ТИ) выполняются первые листы следующих составных частей пояснительной записки:
-реферат;
-содержание;
-введение;
-первый раздел;
-заключение;
-список использованных источников.
Все последующие листы выполняются на форме 5а технологической инструкции (ТИ).
Разработанный технологический процесс оформляется на бланках технологических карт специального назначения. Комплект технологических карт определяется содержанием технологического процесса и должен отражать всю необходимую информацию.
3. ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА
К технологической части проекта относятся документа, которые определяют технологический процесс изготовления или ремонта изделия и содержат необходимые данные по организации производства.
Виды технологических документов определены ГОСТ 3.1102-81. Они представляют собой формы карт и подразделяются на документы общего и специального назначения /35/.
3.1. Документы общего назначения
К документам общего назначения относятся: титульный лист, карта эскизов и технологическая инструкция. Формы и правила оформления документов общего назначения определены ГОСТ 3.1105-84.
Титульный лист (ТЛ) предназначен для оформления комплекта технологических документов и является его первым листом. Пример заполнения титульного листа приведен в приложении 1.
Карта эскизов (КЭ) содержит эскизы, схемы и таблицы для пояснения выполнения технологического процесса.
Технологическая инструкция (ТИ) предназначена для описания технологического процесса, методов и приемов, правил эксплуатации средств технологического оснащения.
3.2. Документы специального назначения
К документам специального назначения относятся: маршрутная карта, карта технологического процесса, операционная карта.
Маршрутная карта (МК) предназначена для маршрутного или маршрунто-операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия, включая контроль и перемещения по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах.
Маршрутное описание технологического процесса - это сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.
Маршрутно-операционное описание технологического процесса - это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.
Карта технологического процесса ремонта (КТПР) предназначена для разработки технологического процесса ремонта изделия, сборочной единицы и детали по операциям с привязкой к имеющимся дефектам.
Карта технологического процесса дефектации (КТПД) используется для разработки технологического процесса дефектации детали, сборочной единицы ремонтируемого изделия для определения дефектов, описания содержания выполняемых работ с указанием контролируемых параметров, применяемых средств измерения, трудовых нормативов.
Операционная карта наплавки (ОКН) предназначена для описания технологической операции наплавки и разрабатывается на детали в которых, отдельные поверхности вследствие износа восстанавливаются методом наплавки. Операционная карта наплавки применяется совместно с картой технологического процесса ремонта. Оформляется ОКН в бланке маршрутной карты с дополнением строки под символом "Р".
Карта технологического процесса ремонта (КТПР), карта технологического процесса дефектации (КТПД) и операционная карта (ОКН) оформляются по форме маршрутной карты (МК) с привязкой данных по технологическим режимам на отдельной строке со служебным символом "Р" согласно РТМ 32 ЦВ 200-87.
Технологический процесс на ремонт детали должен быть оформлен в маршрутной карте (МК) с подробным описанием операций сварки, а также содержать операции обработки, контроля и перемещения детали в технологической последовательности. Кроме этого должны быть оформлены карта эскизов (КЭ) с дефектами детали и карта технологического процесса дефектации (КТПД).
Если технологический процесс разработан на ремонт узла и представлена и представлена его маршрутная технология, то составляется маршрутная карта (МК) и приводится карта эскизов (КЭ) данного узла. Примеры заполнения технологических карт приведены в учебном пособии /35/.
Технологические документы должны быть оформлены на листе формата А1. При этом лист должен быть разбит на восемь форматов А4 с горизонтальным расположением поля подшивки. В каждом формате А4 должна оформляться соответствующая карта. Титульный лист должен располагаться в верхнем углу. Допускается оформление на формате А4 и подшить в приложение пояснительной записки.
4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ (РЕМОНТА) ДЕТАЛЕЙ
Цель проектирования технологических процессов – разработка наиболее прогрессивного и экономичного способа изготовления (ремонта) узлов или деталей вагонов на уровне достижений современной науки и техники.
При разработке необходимо учитывать:
-возможность использования достижений передовой технологии в машиностроении, вагоностроении и вагоноремонтном производстве;
-применение передовых форм организации производства;
-применение современных способов сварки и наплавки деталей и узлов вагонов;
-максимально возможное применение комплексной механизации и автоматизации процессов производства;
-обеспечение взаимозаменяемости, унификации и точности изготовляемых (ремонтируемых) узлов и деталей.
Технологический процесс изготовления (ремонта) должен обеспечивать:
-высокое качество изделий (ремонтируемых деталей), их надежность, долговечность и ремонтопригодность;
-строгое соответствие изготовленного изделия чертежам, стандартом, техническим условиям;
-высокую производительность труда и технический уровень производства;
-наименьшие затраты на производственный процесс;
-требование охраны труда, техники безопасности, экологии и охраны окружающей среды.
Исходными данными для проектирования технологического процесса являются рабочие чертежи деталей, сборочные чертежи узлов, технические условия на изготовление (ремонт) и другие нормативно – технические документы.
При проектировании технологического процесса изготовления (ремонта) должны быть разработаны следующие разделы:
-конструктивно–технологическая характеристика заданного узла или детали;
-анализ износов и неисправностей, с указанием причин их вызывающих (только при ремонте);
-выбор и обоснование оборудования, оснастки, приспособлений и инструментов;
-технологический процесс изготовления (ремонта);
-расчет технологического процесса, предусматривающий установление режимов и норм времени на операции и переходы;
-характеристика и описание средств механизации, применяемых при выполнении технологических процессов;
-вопросы охраны труда, техники безопасности, экологии и охраны окружающей среды при изготовлении (ремонте);
-описание мер повышения надежности и срока службы детали или узла;
-технико-экономическая оценка спроектированного технологического процесса.
Приведем пояснения по каждому из разделов.
Назначение и конструкция заданного узла или детали должны быть описаны подробно с выполнением чертежей, с размерами, допусками, чистотой обработки материала и другими техническими условиями. Необходимо отразить, в какой узел входит деталь, действующие на деталь нагрузки и возникающие силы. При проектировании технологических процессов ремонта должен быть предоставлен анализ всех встречающихся износов и неисправностей узла (детали) с иллюстрацией их в виде эскизов и указанием причины их появления. При этом нужно отметить характерные из них и выбрать для ремонта три или четыре неисправности.
Выбор оборудования, оснастки, и приспособлений должен быть обоснован. Необходимо дать тип, краткое описание и техническую характеристику выбранной оснастки.
Разработать технологический процесс изготовления (ремонта) - значит правильно составить перечень операций или переходов в технологической последовательности, выбрать оборудование, приспособление, инструмент, разработать режимы и произвести технико-экономическую оценку процесса. Технологический процесс может быть маршрутным, в котором составляется технологическая последовательность укрупненных операций по всем видам работ, включая контроль и перемещение. В операционном описании технологического процесса составляется технологическая последовательность переходов одной и той же операции. В данном разделе студенты могут разработать либо маршрутную, либо операционную технологию по согласованию с руководителем проекта.
После разработки технологического процесса необходимо произвести расчет или выбор режимов. Для сварки и наплавки к режимам относится: сила сварочного тока, напряжение на дуге, коэффициент наплавки и др.
Нормы времени на операции и переходы необходимо рассчитать в соответствии с видом работ (сварочные, сборочные, механическая обработка и др.). Время на операции и переходы рассчитывается аналитическим способом в зависимости от вида работ. Вспомогательное время на переходы нормируется по "Типовым технически обоснованным нормам" на соответствующий вид работ или по справочным таблицам.
В следующем разделе необходимо дать описание той механизации, которая применяется при изготовлении (ремонте) детали или узла и представлена в графической части проекта (лист 2 и 3). Необходимо описать назначение, конструкцию, принцип работы и техническую характеристику механизмов и приспособлений.
Вопросы охраны труда и техники безопасности должны отражать специфику разработанного технологического процесса изготовления (ремонта) заданного узла или детали.
Далее необходимо разработать меры повышения эксплуатационной надежности и срока службы детали или узла, например, за счет внедрения износостойких, коррозионно-стойких и повышенной прочности сталей, за счет упрочнения поверхностного слоя, изменения конструктивных форм и размеров и т.д.
Технико-экономический расчет спроектированного технологического процесса сводится к определению себестоимости изготовления (ремонта) единицы продукции. При этом необходимо рассчитать прямые и косвенные расходы, затрачиваемые на выполнение технологического процесса, сравнить их с идентичными затратами при изготовлении (ремонте) деталей или узлов по другой технологии, установить повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции при реализации спроектированного технологического процесса.
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
СВАРКИ И НАПЛАВКИ ВАГОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
В вагоностроении и вагоноремонтном производстве приходится иметь дело с самыми разнообразными видами сварочных и наплавочных работ. Это разнообразие вызвано характером и величиной дефектов, материалом деталей, их геометрическими размерами, требованиями к качеству свариваемых и восстанавливаемых деталей.
Сварочные работы при изготовлении и ремонте деталей вагонов – это:
- соединение сваркой отдельных частей, заварка трещин, разрывов;
- наплавка различных поверхностей для восстановления альбомного размера деталей.
Основными материалами в вагоностроении являются стали в виде листового, сортового и фасонного проката, стальных и чугунных отливок, которые обладают достаточно высокими характеристиками, как при обычных, так и при низких температурах, а также коррозионной стойкостью. Они должны удовлетворять требованиям рациональной технологии изготовления и ремонта (пластичность, свариваемость, прочность). Некоторые марки металлов, применяемых при изготовлении и ремонте вагонов, представлены в приложении 2/1-6/.
Правильный выбор сварочных материалов и технологии сварки невозможен без знания требований к химическому составу и свойствам основного металла.
Классификация сталей по группам свариваемости приведена в таблице 1.
Таблица 1.
Группа
|
Свариваемость
|
Характеристика стали
|
I
|
Хорошая
|
Свариваются любыми способами без применения особых приемов
|
II
|
Удовлетворительная
|
Для получения сварных соединений высокого качества требуется строгое соблюдение режимов сварки, применение специального присадочного металла, особо тщательная очистка свариваемых кромок и нормальные температурные условия сварки, а в некоторых случаях - предварительный и сопутствующий подогрев и термообработка
|
III
|
Ограниченная
|
Стали в обычных условиях сварки склонны к образованию трещин, перед сваркой их подвергают термообработке и подогреву до температуры в интервале от 250 до 400 0С с последующим отпуском после сварки
|
IV
|
Плохая
|
Качество сварных соединений пониженное. Швы склоны к образованию трещин. При сварке применяют сложные технологические приемы, обязательный подогрев изделия, предварительную и последующую термообработку
|
Примеры распределения сталей по этим группам приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Свариваемость
|
Марка стали
|
Углеродистые, низко- или средне легированные стали
|
Хорошая
|
Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст3Гсп, 09Г2. 09Г2Д, 10Г2БД, 09Г2С, 09Г2СД, 08, 10, 15, 20, 25, 15К, 20К, 15Х, 20Х, 12ХН2, 15НМ, 10ХСНД, 15ХСНД, 15Х, 15Л, 20Л
|
Удовлетворительная
|
Ст5сп, Ст5Гсп, 30, 35, 20ХГСА
|
Ограниченная
|
Ст6пс, Ст6сп, 40, 45, 50, 35ХМ, 30ХГС, 33ХС, 20ХНЗА
|
Плохая
|
60Г, 65Г, 50ХН, 50ХГ, 50ХГА, 55С2, 65, 75, 85 60С2, 9Х, 55Л
|
Легированные
|
Хорошая
|
12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х22Н6Т
|
Ограниченная
|
17Х18Н9Т, 2Х18Н9
|
При выборе способов наплавки следует учитывать не только материал детали, но и ее форму и геометрические размеры. Детали вагонов, подлежащие наплавке, по форме могут быть разбиты на 4 группы, что позволяет выбрать определенные базовые технологии восстановления:
1.Тела вращения с износами наружной поверхности диаметром от 20 до 250 мм (тяги, валики подвесок, шпинтоны, шейка оси колесной пары и др.).
2.Тела вращения с износом по внутренней поверхности от 20 до 3000 мм (стенки отверстия тормозной тяги, втулки шпинтонов, котел отопления, котел цистерны и др.).
3.Детали, имеющие изношенные плоские поверхности площадью свыше 100 см2 (замок автосцепки, тарель буферных устройств, подпятник надрессорной балки, поверхности фрикционного клина, фрикционные планки, скользуны и др.).
4.Детали, имеющие фасонные изношенные поверхности.
Проектированию технологического процесса предшествует подробное изучение объекта, подлежащего ремонту или изготовлению сваркой: конструктивные особенности детали; геометрические размеры, устанавливаемые согласно альбому чертежей; характер и величина износов или повреждений деталей, определяемые особенностями эксплуатационных условий и назначением детали; ремонтные допуски, устанавливаемые правилами ремонта; химический состав, структура и механические свойства материала детали и наплавляемого металла; влияние теплового воздействия сварочно-наплавочного процесса на свойства материала детали.
|
