Производство сварных конструкций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан факультета ЭМФ

проф.___________

«______»__________________200 г.

«Производство сварных конструкций»

Рабочая программа для направлений 150«Машиностроительные технологии и оборудование»

по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства»

Факультет электромеханический

Кафедра АЭТУ

Курс 4, 5

Семестр 8, 9

Зачет 8 семестр

Экзамен 9 семестр

Курсовой проект 9 семестр

Лекции 51 час.

Самостоятельная работа 68 час.

Лабораторные работы 34 час.

Практические работы 17 час.

ИТОГО: 255 час.

Новосибирск

2005

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, 651400 - Машиностроительные технологии и оборудование от 01.01.2001 г. регистрационный номер 273 тех/дс

Рабочая программа ОБСУЖДЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры АЭТУ

Протокол № 4 от « 01 » июня 2005 г.

Программу разработал

К. т.н., доцент кафедры

«Малый бизнес и сварочное производство»

Зав. кафедрой АЭТУ

д. т.н., проф.

1 Цель, задачи и содержание дисциплины

Дисциплина имеет целью изложение современного опыта изготовления сварных конструкций с широким использованием механизации и автоматизации производства. В результате изучения дисциплины студент должен знать технологию производства различных типов сварных конструкций в условиях единичного, мелкосерийного, крупносерийного и массового производства, принцип работы механического оборудования и технологических линий в сварочном производстве, основные задачи, решаемые службой контроля качества сварных конструкций.

Студент должен уметь разрабатывать технологические процессы сварочного производства, выдвигать и обосновывать предложения по совершенствованию производственных операций и внедрению новой прогрессивной технологии заготовительного и сборочно-сварочного производства и контроля качества сварных конструкций.

Данная дисциплина является завершающей в формировании инженера широкого профиля для работы в области сварочного производства. Ее изучение базируется на знании предшествующих дисциплин "Материаловедение", "Технология конструкционных материалов", "Расчет и проектирование сварных конструкций". При изложении курса лекций особое внимание следует уделить вопросам повышения производительности труда, экономии материалов и энергии. Показать эффективность использования методов и приемов сварки, позволяющих резко уменьшить объем наплавленного металла. Уделить внимание показу различных аспектов целесообразности применения роботов в сварочном производстве, как в отдельных робототехнических комплексах, так и в составе автоматических линий.

В первой части курса выделены все общие вопросы, относящиеся к производству и методам контроля различных типов сварных конструкций. Во второй части курса рассмотрены особенности изготовления и контроля отдельных типов сварных конструкций. При изложении всех разделов курса целесообразно рассматривать особенности выполнения технологических операций при мелкосерийном, серийном и крупносерийном производстве.

2 Рекомендуемая учебная литература.

Основная литература

1. , Николаев конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве, - М.: Высшая школа, 199с.

2. , , Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас. - М.: Машиностроение, 198с.

Дополнительная литература

1. Севбо механизация и автоматизация сварочного производства, изд. Техника. Киев, 197с.

2. Севбо и расчет механического сварочного оборудования. Киев, Наукова думка, 197с.

3. Проектирование сварных конструкций в машиностроении. / Под ред. . - М.:Машиностроение,197с.

3 Структура и объем дисциплины

3.1 Распределение занятий

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
		8	9
Общая трудоемкость дисциплины	255	85	170
Аудиторные занятия	119	85	51
Лекции	68	34	34
Лабораторные работы (ЛР)	51	51	-
Практические работы	17	--	17
Курсовой проект (работа)	119	-	119
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	экз/зач	зачет	экзамен

3.2 Распределение часов лекционных занятий по темам

№ п/п	Раздел дисциплины	Кол-во часов лекций
1	Введение	2
2	Заготовительные операции	4
3	Сборочно-сварочные операции и применение роботов в сварочном производстве	4
4	Организация и методы контроля качества сварных соединений.	4
5	Транспортные операции	4
6	Проектирование цехов и участков сварочного производства	6
7	Технологические приемы уменьшения и устранения сварочных деформаций и напряжений	6
8	Технология производства балочных, рамных и решетчатых конструкций.	6
9	Технология изготовления негабаритных емкостей и сооружений	6
10	Технология изготовления сосудов, работающих под давлением	6
11	Производство сварных труб и монтаж трубопроводов	6
12	Производство корпусных конструкций	6
13	Технология изготовления сварных деталей машин	6
14	Заключение	2

3.3 Распределение часов по лабораторным работам

№ п/п	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов	Форма отчета
1	Использование универсальных сборочно-наладочных приспособлений для сборки под сварку	4	зачет
2	Снятие остаточных напряжений в процессе отпуска.	6	Зачет
3	Устранение коробления элементов конструкций местным нагревом.	6	Зачет
4	Программирование работы простейшего робота с цикловой системой управления	6	зачет
5	Аппаратура и выбор параметров просвечивания сварных соединений рентгеновскими и гамма лучами.	6	зачет
6	Аппаратура, эталоны и параметры ультразвукового контроля сварных соединений	6	зачет
7	Методика ультразвукового контроля стыковых и угловых сварных соединений	6	зачет
8	Магнитопорошковый и индукционный контроль сварных соединений.	6	зачет
9	Магнитографический контроль сварных соединений.	4	зачет
	Защита лабораторных работ	1
Итого часов:	51

4 Содержание программы курса

4.1 Наименование, содержание тем

1. Ведение

Роль технолога и конструктора в процессе создания сварной конструкции. Исходные данные, необходимые для проектирования технологического процесса изготовления. Основные проблемы и пути механизации и автоматизации производства сварных конструкций. Проведение контроля качества соединений как составной части технологического процесса изготовления конструкции.

2. Заготовительные операции.

Приемы выполнения заготовительных операций: правки, разметки, резки, гибки, штамповки, очистки под сварку, обработки кромок. Ограничение пластической деформации в процессе выполнения заготовительных операций. Требования к точности заготовок, в зависимости от метода и приемов сварки. Контроль качества подготовки кромок под сварку.

Технологические возможности современного оборудования. Комплексная механизация и автоматизация заготовительных операций в условиях различной серийности производства. Использование ЭВМ на примере автоматизации разметки, маркировки и термической резки листового проката.

3. Сборочно-сварочные операции и применение роботов в сварочном производстве.

Требования к сборочным операциям. Использование прихваток и рекомендации по их постановке. Особенности проектирования сборочно-сварочных приспособлений.

Влияние точности сборки на технологию сварки. Контроль качества сборки. Типы промышленных роботов, используемых в сварочном производстве, их конструктивные схемы, системы управления и приемы обучения. Типовые схемы робототехнических комплексов и их оснастка.

4. Организация и методы контроля качества сварных соединений.

Краткая характеристика сварочных дефектов. Организация службы контроля. Контроль квалификации сварщика.

Классификация методов контроля, разрушающие и неразрушающие методы, их особенности и области применения.

Механические испытания сварных соединений. Виды образцов и схемы испытаний. Радиационная дефектоскопия сварных соединений. Физические основы радиационной дефектоскопии. Природа и свойства ионизирующих излучений, взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. Источники излучения. Рентгеновские пленки и усиливающие экраны, основные параметры режима контроля и их выбор, оценка чувствительности контроля. Преимущества и недостатки методов. Правила оценки дефектности соединений при радиационном контроле.

Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений. Физические основы ультразвуковой дефектоскопии. Продольные и поперечные волны, их возбуждение и распространение. Отражение волн от дефектов. Методы контроля: эхо-методы, теневой и эхо-теневой методы. Аппаратура для контроля: дефектоскопы, преобразователи, эталоны и тест-образцы, вспомогательные приспособления. Основные параметры контроля и их выбор, оценка чувствительности контроля. Измерение размеров и координат расположения дефектов. Преимущества и недостатки методов.

Правила оценки дефектов соединений по результатам ультразвукового контроля.

Магнитные и электромагнитные методы контроля сварных соединений. Физические основы и классификация методов.

Магнитопорошковый, магнитографический и индукционный методы контроля. Аппаратура, методика и чувствительность магнитных методов.

Понятие об электромагнитных методах. Аппаратура и области применения. Преимущества и недостатки магнитных и электромагнитных методов.

Правила оценки дефектов соединений по результатам магнитного контроля.

Капиллярная дефектоскопия и контроль герметичности сварных соединений. Физические основы и классификация капиллярных методов. Дефектоскопические материалы, способы заполнения дефектных полостей проникающими жидкостями. Аппаратура, принадлежности и методика люминесцентного, цветного и люминесцентно-цветного контроля. Чувствительность контроля и оценка дефектов по индикаторным следам.

Классификация методов контроля непроницаемости изделий. Газоэлектрические течеискатели. Чувствительность методов контроля герметичности.

Система категорий ответственности и критерии выбора методов контроля. Понятие о комплексном контроле. Экономическая эффективность контрольных: операций и стандартизация методов контроля.

Автоматизация и механизация контроля качества, обработка информации о качестве с использованием ЭВМ.

5. Транспортные операции.

Особенности выполнения транспортных операций в сварочном производстве в зависимости от его серийности. Классификация транспортирующих устройств. Грузозахватные устройства. Конвейеры. Погрузочно-разгрузочные устройства. Загрузочные устройства. Накопители. Виды кранов, тележек. Автоматизация транспортных операций.

6. Проектирование цехов и участков сварочного производства.

Краткий исторический обзор развития и совершенствования проектирования сварочных цехов, последние достижения в этой области. Характеристики сварных конструкций, определяющие особенности проектируемого производства. Проектирование нового производства. Реконструкция действующего производства.

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП). Основные требования к ТПП. Задачи ТПП. Специфические требования к ТПП в зависимости от типа производства. Основное содержание работ по ТПП. Состав операций технологического процесса изготовления сварных конструкций. Документы, регламентирующие технологию производства. Контроль качества сборки и сварки как составная часть технологического процесса изготовления конструкций.

Техническое нормирование технологических процессов. Трудоемкость работ и продолжительность технологически операций. Нормирование сборочных и сварочных операций. Схема работы и автоматизация промежуточного склада при приемке, комплектации и выдаче заготовок на сборку и сварку, использование вычислительной техники в проектировании цехов и участков сварочного производства. Типовые схемы планировки сборочно-сварочных цехов. Планировка сборочно-сварочных отделений и участков. Расчет площадей складов и административно-конторских и бытовых помещений. Расчет высоты цеха. Функции автоматических систем управления производством и технологическими процессами АСУП и АСУТП. Гибкие автоматизированные производства.

7. Технологические приемы уменьшения и устранения сварочных деформаций и напряжений.

Мероприятия по уменьшению сварочных деформаций, применяемые в процессе разработки конструкции изделия, при проектировании сборочно-сварочных приспособлений и при выполнении заготовительных операций.

Мероприятия, осуществляемые в процессе сварки. Правка конструкций после сварки механическими способами, местным нагревом или термической обработкой в закрепленном состоянии.

Основные случаи, когда требуется снятие или уменьшение остаточных напряжений в сварных конструкциях. Термообработка как наиболее универсальный метод снятия остаточных напряжений в сварных конструкциях. Механические и термомеханические методы уменьшения остаточных напряжений.

8. Технология производства балочных, рамных и решетчатых конструкций.

Технология изготовления балок двутаврового и коробчатого сечений. Требования к сборке балок. Сборочные устройства и приспособления. Приемы сварки балок, типы кантователей. Комплексная механизация производства сварных балок в поточных линиях. Перспективы усовершенствования технологии изготовления сварных балок (использование широкополочных двутавровых профилей с их предварительной резкой и сваркой плоской стенки).

Особенности изготовления рамных конструкций. Сборка и сварка решетчатых конструкций. Перспективы повышения технологичности решетчатых конструкций при увеличении серийности выпуска, организация поточных методов производства с применением точечной контактной и дуговой сварки.

9. Технология изготовления негабаритных емкостей и сооружений.

Характерные примеры конструкций этого типа: вертикальные цилиндрические резервуары, сферические резервуары, кожухи доменных печей. Членение конструкций на элементы, изготавливаемые в условиях завода. Метод рулонирования листовых конструкций и особенности его применения. Схема и организация работы стенда механизированной сборки, сварки, контроля и сворачивания полотнищ. Монтаж конструкций из рулонированных элементов.

Технология изготовления габаритных элементов в условиях завода, монтаж сферических резервуаров и доменных печей. Пути повышения эффективности производства крупногабаритных конструкций в условиях полистовой сборки.

10. Технология изготовления сосудов, работающих под давлением.

Общая характеристика сосудов, работающих под давлением. Требования Госгортехнадзора к технологии изготовления сосудов. Продольные, кольцевые и круговые швы сосудов, приемы их выполнения в зависимости от толщины стенки. Изготовление тонкостенных сосудов. Механизация и автоматизация сборочно-сварочных операций в условиях крупносерийного производства баллонов из сталей невысокой прочности. Особенности технологии изготовления тонкостенных сосудов из алюминиевых и титановых сплавов и высокопрочных сталей. Изготовление сосудов со стенкой средней толщины. Приемы сборки и сварки с двух сторон в условиях мелкосерийного производства из отдельных обечаек и в условиях серийного производства путем предварительной сварки полотнищ и последующей их вальцовки. Сборка и сварка продольных и кольцевых стыков толстостенных сосудов. Особенности выполнения швов многослойной сваркой под флюсом. Перспективы использования щелевой разделки. Однопроходная электрошлаковая сварка, сварка электронным лучом. Необходимость термообработки сварных соединений толстостенных конструкций с монолитной стенкой. Изготовление обечаек толстостенных сосудов в многослойном исполнении.

11. Производство сварных труб и монтаж трубопроводов.

Изготовление труб для магистральных трубопроводов с прямыми и спиральными швами. Обработка кромок, формовка трубы, сборка и сварка стыков, калибровка, опрессовка и контроль качества сварных швов. Поточные линии изготовления труб с монолитной стенкой, двухслойных и многослойных труб.

Изготовление труб малого и среднего диаметров с использованием различных методов сварки. Сборка и сварка стыков магистральных трубопроводов. Секционный метод укладки трубопровода. Сварка труб в плети на полевых базах. Автоматическая дуговая сварка неповоротных стыков трубопроводов с принудительным формированием сварного шва. Контактная сварка неповоротных стыков труб.

Сборка и сварка узлов технологических трубопроводов в заготовительных цехах.

12. Производство корпусных конструкций.

Особенности изготовления корпусов судов, расчленение корпуса на сборочные элементы, секции и блоки. Сборка и сварка полотнищ и плоскостных секций с продольным и поперечным набором. Сборка и сварка криволинейных и объемных секций. Приемы сборки и сварки корпуса на стапеле.

Стенды для сборки основных узлов цельнометаллических пассажирских вагонов: настила пола, боковых стен, крыши. Схема работы и автоматизация портальных контактных машин для приварки к обшивке элементов жесткости.

Штампосварные листовые детали кузовов автомобилей. Требования точности применительно к условиям массового производства. Сборка и сварка кузовов автомобилей в поточных линиях. Использование роботов для сборки и сварки элементов автомобиля.

1З. Технология изготовления сварных деталей машин.

Характерные типы деталей машин (станины, рамы, валы, колеса) и особенности их изготовления. Примеры изготовления крупных деталей тяжелого и энергетического машиностроения в условиях мелкосерийного производства. Членение деталей на заготовки и методы их получения. Выбор метода сварки и последовательность выполнения сборочно-сварочных операций. Термическая обработка при изготовлении крупных деталей машин.

Изготовление деталей машиностроения в условиях серийного и крупносерийного производства. Примеры рациональных конструктивно-технологических решений с использованием высокопроизводительного оборудования и эффективных методов сварки. Автоматические установки и линии изготовления сварных деталей в машиностроении. Особенности неразрушающего контроля деталей машин. Выполнение операций сборки, сварки, механической обработки и контроля. Автоматизация сборочно-сварочных операций на отдельных местах путем использования робототехнических комплексов.

4.2 Лабораторные работы.

Лабораторная работа № 1 Использование универсальных сборочно-наладочных приспособлений для сборки под сварку

Лабораторная работа № 2 Снятие остаточных напряжений в процессе отпуска.

Лабораторная работа № 3 Устранение коробления элементов конструкций местным нагревом.

Лабораторная работа № 4 Программирование работы простейшего робота с цикловой системой управления

Лабораторная работа № 5 Аппаратура и выбор параметров просвечивания сварных соединений рентгеновскими и гамма лучами.

Лабораторная работа № 6 Аппаратура, эталоны и параметры ультразвукового контроля сварных соединений

Лабораторная работа № 7 Методика ультразвукового контроля стыковых и угловых сварных соединений

Лабораторная работа № 8 Магнитопорошковый и индукционный контроль сварных соединений.

Лабораторная работа № 9 Магнитографический контроль сварных соединений.

4.3 Курсовой проект

Курсовой проект выполняется на тему: "Технология изготовления сварной конструкции". Студенту предлагается разработать технологию изготовления относительно несложной сварной конструкции, серийное производство которой можно организовать с использованием высокопроизводительного оборудования или робототехники.

В расчетно-пояснительной записке студент прорабатывает вопросы технологии и выбора оборудования для выполнения заготовительных, сборочных, сварочных, транспортных и других операций, обосновывает выбор схемы и конструктивное оформление устройства или приспособления, разрабатываемого в проекте, применительно к выполнению сборочно-сварочной или сварочной операции, производит расчеты режимов сварки, назначает мероприятия по уменьшению сварочных деформаций и напряжений, производит расчет требуемого количества оборудования и расхода сварочных материалов, предлагает принципиальную схему неразрушающего контроля сварных соединений.

Графическая часть содержит:

1. Анализ заданной конструкции, возможных вариантов конструктивного оформления сварных соединений и возможных методов сварки. Выбор метода сварки и отработку конструкции сварных соединений.

2. Чертеж автоматизированной или механизированной оснастки, разработанной в проекте для выполнения сборочно-сварочных операций.

3. Чертежи отдельных узлов указанной оснастки, либо приспособлений для выполнения сборочных или сварочных работ.

4. Чертеж размещения оборудования в технологической линии или на отдельном рабочем месте с указанием транспортных средств.

4.5 Контрольные вопросы

1.  Назовите основные элементы производства.

2.  Что такое комплексная механизация и автоматизация сварочного производства?

3.  Назовите исходные данные для проектирования сборочно-сварочного цеха.

4.  Основные ступени механизации и автоматизации сварочного производства?

5.  Что такое первичная и вторичная механизация?

6.  Какие заготовительные операции Вы знаете?

7.  Какими способами проводят очистку металла?

8.  Для чего проводят подготовку кромок под сварку? Какими методами?

9.  Что такое холодная листовая штамповка? Ее роль в заготовительном производстве?

10. Основные требования, предъявляемые к сборочно-сварочным приспособлениям?

11. Как влияет точность сборки на качество сварки?

12. Назовите основные виды контроля качества сварных соединений?

13. На чем основана радиационная дефектоскопия?

14. Сущность рентгеновского контроля?

15. Как проводят контроль качества с помощью ультразвука?

16. Что такое магнитопорошковая дефектоскопия?

17. Назовите виды контроля на герметичность сварных соединений?

18. Какие виды транспортирующих устройств применяют в сварочном производстве?

19. Назовите основные виды конвейеров?

20. Для чего необходимы загрузочные устройства? Назовите основные виды.

21. Назовите основные схемы компоновки сварочных цехов?

22. Основные требования к технологического проектирования производства (ТПП). Задачи ТПП.

23. Назовите основные типы производства. Дайте их краткую характеристику.

24. Что такое производственная программа? Основные виды?

25. Какие методы по уменьшению остаточных напряжений и деформаций применяют в сварочном производстве?

26. Как остаточные напряжения влияют на прочность и эксплуатационную надежность сварной конструкции?

27. Для чего проводят термообработку сварных конструкций?

28. Какие конструкции относятся к негабаритным емкостям и сооружениям?

29. Расскажите о методе рулонирования?

30. Виды балок?

31. Какое механическое оборудование применяется для производства двутавровых балок?

32. Что такое кантователи?

33. Что такое манипуляторы?

34. Расскажите о сборке и сварке решетчатых конструкций?

35. Что такое решетчатые конструкции? Где их применяют?

36. Как производят монтаж конструкций из рулонированных элементов?

37. Особенности технологии изготовления тонкостенных сосудов из алюминиевых и титановых сплавов и высокопрочных сталей.

38. Изготовление сосудов со стенкой средней толщины.

39. Расскажите о приемах сборки и сварки сосудов, работающих под давлением?

40. Как изготавливают трубы? Особенности сварки труб?

41. Автоматическая дуговая сварка неповоротных стыков трубопроводов с принудительным формированием сварного шва.

42. Контактная сварка неповоротных стыков труб.

43. Расскажите о стендах для сборки основных узлов цельнометаллических пассажирских вагонов: настила пола, боковых стен, крыши?

44. Сборка и сварка кузовов автомобилей в поточных линиях.

45. Использование роботов для сборки и сварки элементов автомобиля.

46. Расскажите о характерных типах деталей машин (станины, рамы, валы, колеса) и особенности их изготовления.

47. Автоматизация сборочно-сварочных операций на отдельных местах путем использования робототехнических комплексов.