На письменную экзаменационную работу

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Республики Карелия

«Индустриальный колледж»

ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Разработка технологического маршрута сборки и сварки стеллажа для хранения металла.

Группа № 10М

Выпускник: Нестеров Герман Дмитриевич

Руководитель работы: Скопец Сергей Иванович

«_____»___________ 2016 г.

Оценка ___________

Рецензия (отзыв) руководителя работы _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Республики Карелия

«Индустриальный колледж»

ОТЗЫВ

о результатах нормоконтроля письменной экзаменационной работы

Тема: Разработка технологического маршрута изготовления входной металлической двери.

Группа № 10М

Выпускник: Нестеров Герман Дмитриевич

Вывод: ПЭР Соответствует/не соответствует:

ПЭР проверил__________________________ /__________________________/

Дата: _________________________________

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Республики Карелия

«Индустриальный колледж»

ЗАДАНИЕ

НА ПИСЬМЕННУЮ ЭКЗАМЕНАЦИОННУЮ РАБОТУ

Обучающийся: Нестеров Герман Дмитриевич

Группа № 10М

Тема письменной экзаменационной работы: Разработка технологического маршрута изготовления входной металлической двери.

Содержание письменной экзаменационной работы:

Задание выдал: Скопец Сергей Иванович

Задание получил: Нестеров Герман Дмитриевич

I. Введение

Электрическая дуга впервые была открыта в 1802 г. профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петровым. Описывая явления электрической дуги в книге под названием «Известия о гальвани-вольтовских опытах», профессор В.В. Петров указал на возможность использования электрической дуги для электроосвещения и плавления металлов. А в 1882 г. Русский изобретатель Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу для соединения металлов, в 1885 г. он получил патент под названием «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», используя для этого дугу, горящую между угольным электродом и металлом и питаемую электрической энергией от аккумуляторной батареи. Русский инженер-металлург и изобретатель Н. Г. Славянов в 1888 г. разработал способ сварки металлическим электродом, в 1891 г. он получил два патента под названием «Способ и аппараты для электрической отливки металлов» и «Способ электрического уплотнения металлических отливок». Н. Н. Бенардос предложил различные способы сварки наклонными металлическими электродами и устройства, в которых подача электрода в зону дуги выполнялась за счет давления пружины. Он также разработал разнообразные виды автоматических устройств для сварки угольным и металлическим электродами, являющимися прообразами современных сварочных автоматов и полуавтоматов. Оригинальное приспособление для автоматического регулирования длины дуги с помощью соленоида, предложенное Н. Н. Бенардосом, в 1900 г. экспонировалось на Парижской всемирной выставке. Однако низкий уровень развития техники в России тех лет не позволял использовать и широко развивать столь гениальные идеи В. В. Петрова, Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова.
В 20-х годах нашего столетия дуговую сварку начинают внедрять при ремонте локомобилей и котлов. Например, дуговая сварка в это время применялась в Московских, Ленинградских, Ярославских, Читинских и других железнодорожных мастерских при использовании импортного и собственного сварочного оборудования, однако собственное оборудование было кустарного изготовления, а присадочным материалом служили голые электроды с ионизирующим покрытием.
В годы первых пятилеток разработка сварочного оборудования и передовой по тому времени технологии сварки способствовали успешному строительству гигантских строек: Днепрогэса, Магнитки, Уралмашзавода и других важнейших объектов страны. Развитие сварки позволило в годы Великой Отечественной войны быстро организовать производство самолетов, танков, орудий и других видов вооружения на заводах Урала и Сибири. В настоящее время сварочное производство является самостоятельной отраслью машиностроительной промышленности и для его дальнейшего развития требуется решение целого ряда вопросов, таких, как разработка новых сварочных машин, аппаратов и материалов. Выдающуюся роль в теоретической разработке сварочных процессов сыграли видные советские ученые К. В. Любавский, К. К. Хренов, Г. А. Николаев, Н. О. Окерблом, Н. Н. Рыкалин, Е. О. Патон, В. П. Никитин и др. Головной организацией в СССР по сварке является институт электросварки им. Е. О. Патона, который координирует деятельность всех институтов и промышленных предприятий нашей страны в области сварочного производства.

Технический прогресс принёс в нашу жизнь новые современные технологии. Изменения затронули практически все отрасли промышленного производства. Немало новшеств было привнесено в процессы сварки и обработки металлов.
Учитывая, что всё большее и большее распространение получают современные материалы, благодаря этому возникает потребность в разработке новых технологий сварки, которые бы обеспечили требуемую степень качества и прочность сварных соединений. При этом появляется потребность в разработке принципиально нового оборудования для сварки, которое бы обеспечивало простоту, безопасность и надежность в применении, а также высокое качество.
Разнообразие принципов сварки на сегодняшний день насчитывает множество разновидностей. Каждая из них имеет свои отличительные черты и особенности, которые делают её более пригодной для тех или иных целей. Но одной из самых доступных является электрическая сварка в наши дни.
Технология электросварки была известна довольно давно и всё время постоянно совершенствовалась. В наше время её технология достигла своей кульминации и позволяет выполнять любую сварку практически в любых погодных условиях. Неотъемлемым элементом дуговой электросварки является покрытый электрод. Электроды, в свою очередь разбиваются на категории и классы и применяются для сварки тех или иных марок стали, а также при резке металлов. Также используется так называемая катаннаясварочная проволока нержавеющая св-08х20н9г7т, которая также делится на разновидности и области применений.
Гибкость в сочетании электродов других расходных материалов позволяет работать с разными материалами, в том числе и с ферросплавами.

II. Описание и назначение конструкции

Входная металлическая дверь - это конструкция, устойчивая к взлому, состоящая из дверной коробки с подвижно прикрепленным к ней металлическим полотном. При закрытии, полотно фиксируется в коробке при помощи запирающего устройства или замкового механизма. В зависимости от конструкционных особенностей, металлические двери, помимо основной защитной функции, могут выполнять ряд дополнительных, обеспечивая:

· звуко-, теплоизоляцию;

· пуленепробиваемость;

· противопожарную безопасность;

· повышенную взломоустойчивость.

Каркас. Надежность и стойкость входной двери к внешним силовым воздействиям очень сильно зависит от каркаса. Вот три основных типа технологии изготовления каркаса двери: на основе гибочных технологий, при помощи сварных технологий и на основе индивидуального конструирования дверного блока из мощного стального металлопроката. Наиболее рациональный способ изготовления изделий, которые выпускают тысячами единиц, это способ на основе гибочных технологий. Более чем IV класса по взломостойкости металлические двери при этом способе изготовления не достигают. С точки зрения стоимости металлической двери, учитывая представленные на российском рынке двери, можно сделать вывод, что самые дешевые двери те, которые изготавливаются кустарным способом на основе сварных технологий. Однако гарантии на то, что такая дверь не изменит свои геометрические параметры, что, соответственно, скажется и на открывании самой двери и на работу запирающего устройства, никто не дает. Ремонт в этом случае может обойтись почти в стоимость еще одной такой же двери. Средние по стоимости двери могут быть как на основе гибочных технологий, так и на основе сварных конструкций из разных видов металлопроката. В элитных дверях гибочные технологии уже практически не используют и производят их на основе сварных технологий. Эксклюзивные конструкции стальных дверей (где требуется изменение глубины и ширины рамы, количества ребер жесткости, количества контуров уплотнений и т.д.) производят на основе технологий сварки различных видов металлопроката, и они могут достигать наивысшего класса взломостойкости. Дверные блоки на основе сварного метода изготовления конструкции более трудоемки при их изготовлении поточным методом, но являются более правильным выбором, если цель установки металлической двери - достижение более высокой взломостойкости. А по стоимости эти двери находятся в близкой ценовых категорий, по сравнению с дверями, изготовленными на основе гибочных технологий. Изготавливаются из холоднокатаной стали. Могут быть однолистовыми, двухлистовыми.

Внимание: Если конструкция металлической двери и каркас самой металлической двери сварены из профиля, то прочность этой двери значительно ниже (хотя в некоторых случаях этого вполне достаточно). Надёжная металлическая дверь должна быть сварена из гнутого профиля. От этого зависит жёсткость конструкции полотна двери.

Кроме того, гнутый профиль обеспечивает большую жесткость и как следствие - надёжную защиту замков, ригелей от механического воздействия. Он так же позволяет сделать более плотным прилегание самого полотна к коробке, а следовательно и резинового уплотнителя, что улучшает шумо- и теплоизоляционные свойства входной металлической двери.

Ребра жесткости. Играют также очень важную роль в стойкости полотна к внешним воздействиям. Стальные элементы могут располагаться как вертикально, так и горизонтально или в совокупности. Важно также количество рёбер и качество сварки. Чаще всего используются рёбра изготовленные из оцинкованной стали, которую восстанавливают с помощью окраски, если она при сварке двери повредилась.

Врезные замки. В полотно врезаются дверные замки (один или два) или при необходимости устанавливается система замков. На замок с передней стороны вставляется бронепластины из специально закалённой стали. Основной замок может быть сувальдного или цилиндрового типа. На личинку цилиндрового замка с внешней стороны также устанавливается бронированная накладка.

Теплоизоляция. Между рёбрами в оставшиеся полости вкладывают различные теплоизолирующие материалы: стекловата, полипропилен, минеральная вата, пенополиуретан и т.д. Также на готовую конструкцию полотна затем наклеивают резиновый уплотнитель изготавливаемый из силикона и каучука, который плотно прилегает к дверной коробке не выпуская тёплый или холодный воздух изнутри.
В противопожарных металлических дверях используют более надёжные наполнители и изоляторы способные длительное время противостоять высокой температуре.

Обшивка. Это металлические листы стали, где толщина стальных листов зависит от класса защиты двери (распространённая толщина 2-5мм). Чем тоньше толщина стали, тем слабей стойкость к внешним воздействиям, например в конструкции китайских стальных дверей используется толщина от 0.40мм, что крайне мало для использования таких дверей в наших домах.

Листы стали привариваются к каркасу точечной сваркой. С передней стороны оставляется выступ на 15-20мм, выполняющий затем роль притвора. В пуленепробиваемых дверях для защиты, кроме стальных листов, используют керамические вставки или кевлар, который задерживает пули. К обшивке можно отнести ещё и отделку.

Отделка. Может быть самой разной. Можно заказать отделку из дешевых материалов, таких как техноткань или винилискожа. А можно из более красивых и дорогих: отделка под дерево с помощью МДФ или массива.

Технологический процесс изготовления металлической двери - это совокупность последовательно выполняемых операций, образующих вместе единый процесс преобразования исходных материалов в нужный стальной дверной блок. Разработанный технологический процесс изготовления металлической двери отражают в специальном документе: технологической карте, а для единичного или мелкосерийного производства в маршрутной карте, где приводят лишь перечень операций и указывают последовательность их выполнения. Производители металлических дверей сами определяют, какой вариант технологического документа им выбрать.

Документом, входящим в комплект технической документации на металлические двери, в котором указываются комплекс технических требований к ним, правила приёмки и поставки, методы контроля, условия эксплуатации, транспортирования и хранения являются технические условия (ТУ). ТУ составляются в соответствии с ГОСТ 31173-2003 и имеют ограниченный срок действия.

Производство стального блока двери, конечно, не является единственным этапом в изготовлении входных дверей. Внутри стальные двери не пустые, иначе это были бы не двери, а весьма уязвимые конструкции, хоть и изготовленные из стали, но представляющиеся опытному взломщику незамысловатой жестяной коробочкой без замочка. А на входной двери должен стоять не замочек, а надёжный замок и лучше два с различными типами запирающего механизма. К тому же, входные двери не пустотелы, т.к. помимо надёжной защиты от злоумышленников должны предоставлять и защиту от внешнего шума и постоянных температурных колебаний.

1. Организация рабочего мест

В зависимости от характера работы сварку можно вести, находясь на одном месте или периодически передвигаясь по рабочей площадке. Поэтому рабочее место сварщика может быть как мобильным, так и постоянным. Независимо от этого существует строго определенный набор необходимых приспособлений и инструментов. Среди них выделяют: источник электропитания, сварочный трансформатор, сварочные провода, держатель электрода, защитный щиток для лица, брезентовая защитная одежда, оградительные щиты, средства пожаротушения, необходимые инструменты, асбестовый лист. Если сварочные работы ведутся в кабине, то стены кабины лучше окрасить в светло-серый цвет. Такой тип окраски способствует лучшему поглощению ультрафиолетовых лучей. Кроме того, в кабине должно быть хорошее освещение и вентиляция. Полы по требованиям противопожарной безопасности должны быть из кирпича, бетона или цемента. Размеры кабины -- 2 х 2, 5 м. Ее стенки изготавливают из тонкого металла, фанеры, брезента. И фанера и брезент пропитываются огнестойким составом. Рабочий стол сварщика не должен превышать высоту 0, 6-0, 7 м. Материал столешницы -- толстая листовая сталь. Фибровые маски и щитки защищают глаза и лицо сварщика от вредных излучений. Внутренняя сторона корпусов щитков и масок должна иметь матовую гладкую поверхность черного цвета. Защиту от излучений обеспечивают и темно-зеленые светофильтры (тип С). Если сварочные работы выполняются покрытыми электродами, то лучше выбирать следующие светофильтры: при токе 100 А -- светофильтр С 5, 200 А -- С 6, 300 А -- С 7, 400 А -- С 8, 500-600 А -- С 9. Если сварка проводится в двуокиси углерода при токе 50-100 А, то применяют светофильтр С 1, 100-150 А -- С 2, 150-250 А -- С 3, 250-300 А -- С 4, 300-400 А -- С 5.

Электродержатели нужны для закрепления электрода и подвода к нему тока при ручной дуговой сварке. Различают электродержатели пассатижного, винтового, пружинного, рычажного и других типов. Электродержатели позволяют закреплять электрод в одном из трех положений: под углом 0, 60, 90° относительно продольной оси рукоятки.

2. Выбор источника питания

Для сварки на переменном токе основным источником питания являются сварочные трансформаторы. Их основными функциями являются питание сварочной дуги и регулирование сварочного тока. Такие трансформаторы делят на две группы: трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и дополнительной реактивной катушкой-дросселем и трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. Применяют их при ручной и автоматической сварке под флюсом. Упрощенно схему работы трансформатора можно представить так: на стальном сердечнике находятся первичная и вторичная обмотки. Ток из сети, проходя через первичную обмотку, намагничивает сердечник, образуя тем самым переменный магнитный поток, который индуктирует ток во вторичной обмотке. Первичная обмотка сварочного трансформатора ТСК-500 неподвижна, в то время как вторичная передвигается по сердечнику, регулируя сварочный ток. Обмотка состоит из двух катушек, которые закреплены на двух стержнях магнитопровода. Она находится в нижней части сердечника. На определенном расстоянии от первичной расположена вторичная обмотка. Она также состоит из двух катушек, соединенных параллельно. Обмотка перемещается по сердечнику с помощью винта и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора. Вторичная обмотка жестко соединена с плитой. Изменение расстояния между обмотками регулирует сварочный ток. Если рукоятку вращать по часовой стрелке, то вторичная обмотка приближается к первичной, уменьшая индуктивное сопротивление. Наблюдается возрастание сварочного тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки увеличивает расстояние между обмотками. Это способствует возрастанию индуктивного сопротивления и уменьшению сварочного тока. С вторичной обмотки ток поступает на выход. Сварочный ток можно регулировать в пределах от 165 до 650 А. Сварочные генераторы постоянного тока обеспечивают устойчивость горения сварочной дуги, так как изменение величины сварочного тока влечет за собой уменьшение или увеличение магнитного потока. Питание электродуги происходит за счет съема напряжения с зажимов угольных щеток на коллекторе. Движение сварочного агрегата происходит при помощи двигателя внутреннего сгорания. В сварочных преобразователях ту же функцию выполняет электродвигатель. Соединение сварочного трансформатора и блока выпрямителя образует сварочный выпрямитель. Иногда для получения падающей характеристики сюда подключают дроссель. Принцип действия выпрямителей основан на свойстве полупроводников проводить ток только в одном направлении. Наибольшее распространение получили выпрямители с кремниевыми и селеновыми полупроводниковыми элементами. В сварочных выпрямителях применяют трехфазную мостовую схему выпрямления. При такой схеме возникает меньшая импульсация выпрямленного напряжения, и питающая сеть переменного тока получает более равномерную загрузку. Выпрямители имеют высокие динамические свойства из-за меньшей электромагнитной инерции. Здесь ток и напряжение при переходных процессах меняются почти мгновенно. Здесь отсутствуют вращающиеся части, что делает установку надежной и простой в эксплуатации. Выпрямители с падающими внешними характеристиками используются как для ручной дуговой сварки и резки, так и для автоматизированной. Существует несколько типов выпрямителей. Выпрямитель типа ВДГ используется при механизированной сварке в углекислом газе. Переключение режимов сварки дистанционное. Выпрямители типа ВДУ (универсальные сварочные) применяются для однопостовой механизированной сварки под флюсом и в углекислом газе. Обратная связь по току используется для получения падающих внешних характеристик. Магнитный усилитель применяется в качестве датчика. Тип ВДГУ можно использовать для ручной дуговой сварки электродами. Выпрямители типа ВДГИ предназначены для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах.

Выпрямители типа ВКСМ, В ДМ, В ДУМ (многопостовые сварочные) рассчитаны на номинальные длительные токи 1000-5000 А. По номинальной силе тока одного поста и коэффициенту одновременности нагрузки (0, 6-0, 7), устанавливается число постов. Например, выпрямитель ВДМ-1601УЗ предназначен для питания семи и девяти сварочных постов ручной дуговой сварки. Имеет жесткие внешние характеристики. Другой выпрямитель -- ВДУМ-4Х401УЗ -- предназначен для питания четырех сварочных постов при механизированной сварке в углекислом газе и ручной дуговой сварке. Выпрямитель здесь тиристорный, имеющий жесткие и падающие внешние характеристики. Во время эксплуатации выпрямитель должен подвергаться планово-предупредительному контролю. Один раз в два месяца необходимо очищать кремниевые вентили от пыли и грязи сжатым воздухом и тщательно проверять затяжку контактных соединений. У нового выпрямителя следует проверить сопротивление изоляции относительно корпуса. Сопротивление изоляции первичного контура должно быть не ниже 1 мОм, а вторичного -- не ниже 0, 5 мОм. Если сопротивление снижено, то выпрямитель просушивают внешним нагревом или обдувом теплым воздухом. Выпрямители, хранившиеся более одного года, следует включать на 20 минут на напряжение, равное половине номинального значения, а затем на 4 часа -- на номинальное переменное напряжение без нагрузки.

Из всех вышеперечисленных источников питания для сборки нашей конструкции я применял сварочный многопостовой выпрямитель ВДУ-1201УЗ.

При использовании данного источника питания на каждый рабочий пост сварщика устанавливается баластный реостат РБ 300 при помощи которого производится непосредственная регулировка силы сварочного тока.

3. Характеристика стали