Билет 3

1. Коэффициент запаса - это отношение некоторого предельного напряжения к максимальному напряжению, возникаемому в конструкции.

Максимальное напряжение в конструкции не должно превышать допускаемого напряжения для данного материала определенного с учетом коэффициента запаса для заданных условий работы.

Коэффициент запаса - число большее единицы.

Для того чтобы избежать заметных остаточных деформаций в конструкции за величину некоторого предельного напряжения принимают предел текучести, предел прочности и предел длительной прочности. Для каждой указанной характеристики материала принимают своё значение коэффициента запаса.

Для относительно небольших рабочих температур значение допускаемого напряжения определяют по пределу текучести и временному сопротивлению (до 350 градусов по Цельсию для углеродистых, легированных, кремнемарганцовистых и высокохромистых сталей, до 450 градусов по Цельсию для коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, жаропрочных хромомолибденванадиевых сталей и железоникелевых сплавов). А при более высоких температурах, еще и по пределу длительной прочности.

Для конструкций находящихся в стадии проектирования коэффициент запаса задают заранее.

При расчете по предельной нагрузке (например расчет на устойчивость) существует понятие коэффициент запаса по предельной нагрузке (коэффициент запаса устойчивости).

Например, коэффициенты запаса по нормам расчета на прочность сосудов и аппаратов (ГОСТ Р 52857.1-2007):
для рабочих условий:
- коэффициент запаса прочности по пределу текучести - 1,5;
- коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению - 2,4;
- коэффициент запаса по пределу длительной прочности - 1,5;
- коэффициент запаса устойчивости - 2,4;
для условий гидравлических испытаний и монтажа:
- коэффициент запаса прочности по пределу текучести - 1,1;
для условий пневматических испытаний:
- коэффициент запаса прочности по пределу текучести - 1,2.
Коэффициенты запаса по нормам расчета на прочность АЭУ:
- коэффициент запаса прочности по пределу текучести - 1,5;
- коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению - 2,6;
- коэффициент запаса по пределу длительной прочности - 1,5.

2. Часть производственного процесса, содержащую действия по изменению предмета производства, называют технологическим процессом. Законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте, называют технологической операцией. Она служит основной расчетной единицей для определения производительности, технического нормирования труда и расчетов загрузки оборудования. Законченную часть операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, называют переходом. Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска. Чертежи и технические условия (ТУ) содержат данные о материалах заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, требованиях, предъявляемых к материалам и оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций, и критерии качества сварных соединений. Требования к качеству сварных соединений зависят от особенностей эксплуатационных нагрузок и возможных последствий аварии. По этим требованиям все сварные изделия условно делят на три группы. Первая групп а - это особо ответственные изделия, разрушение которых приводит к человеческим жертвам. К ним относят сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п. Втора я групп а - ответственные изделия, разрушение которых вызывает большие материальные потери. Это, например, устройства, встроенные в сложные технологические линии производства продукта, авария которых приводит к остановке всей линии. Треть я групп а - неответственные изделия. Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течение конкретного срока (месяц, год). Эти сведения служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки и средств механизации. С учетом программы выпуска оценивают экономическую эффективность технологического процесса. Технологический процесс должен обеспечивать наилучшие условия выполнения каждой отдельной операции. Он должен предусматривать максимальную замену ручного труда путем комплексной механизации и автоматизации не только отдельных операций, но и производства в целом. Для мелкосерийного и серийного производства должны быть предусмотрены универсальное оборудование и приспособления, пригодные для широкого диапазона типоразмеров заготовок и изделий. Для крупносерийного и массового производств используют более производительное специализированное оборудование в составе поточных автоматических и роторных линий. Однако линии со специализированным оборудованием дорогостоящи и при смене изделия не поддаются переналадке. Поэтому выгоднее применять переналаживаемые гибкие автоматизированные производственные системы (ГАПС). Их можно создавать на основе промышленных роботов (см. гл. 18). Универсальность промышленных роботов дает возможность автоматизировать практически любые операции, выполняемые человеком, а быстрота смены программы позволяет обеспечить ту же гибкость, которой обладает производство, обслуживаемое человеком. Технологический процесс изготовления сварной конструкции включает в себя последовательное выполнение заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, отделочных операций, называемых основными, и вспомогательных операций, таких как транспортировка, кантовка и т.п. В соответствие с этим по технологическому принципу создаются подразделения сварочных производств (табл. 30). При проектировании технологических процессов изготовления сварных конструкций руководствуются правилами Единой системы технологической документации (ЕСТД), представляющей собой комплекс государственных стандартов, устанавливающих правила и положения разработки, оформления и обращения технологической документации. Проектирование технологических процессов включает в себя разработку межцеховых технологических маршрутов деталей и сборочных единиц, разработку технологических операций на все виды работ, составление материальных и трудовых норм, определение методов и средств технического контроля, разработку принципиальных схем приспособлений для сборки и сварки узлов и подготовку технических заданий на проектирование приспособлений. Технологические операции для единичного и мелкосерийного производства укрупненно записываются на маршрутных картах согласно ГОСТ 3.1118-82, а для серийного и массового производства - более подробно на операционных картах по ГОСТ 3.1407-86. Операционные карты содержат описание всех операций различных видов работ в технологической последовательности с указанием оборудования, приспособлений, инструмента, материалов и норм времени. При описании технологических процессов сварки и пайки независимо от типа и характера производства все операции должны быть подробно изложены с обязательным указанием технологических режимов. Операционные карты дополняются картами эскизов, содержащих рисунки, эскизы, схемы, таблицы, необходимые для понимания и выполнения операций и переходов, изложенных в операционных картах. Пример оформления технологического процесса сборки и сварки на операционных картах согласно ЕСТД показан на рис. 185. В операционных картах применены следующие условные обозначения: ОК операционная карта; О - переход операции; К/М - комплектующие детали и материалы; Р - режимы; МИ - масса изделия; Т - инструмент; То - основное время на переход; Тв - вспомогательное время на переход; ОПП - обозначение подразделения (кладовой, склада), откуда поступают детали, сборочные единицы, материалы или куда поступают обработанные детали, узлы; ЕВ - единицы измерения величины (массы, длины и т.п.); ЕН - единица нормирования, на которую устанавливается норма расхода материала (например, 1, 10, 100); КИ - количество деталей, сборочных единиц, применяемых при сборке изделия; Н. расхода - норма расхода материала; PC - режим сварки; ПС обозначение положения сварки по ГОСТ 11969-79; ДС - диаметр сопла для сварки в защитных газах со струйной защитой, мм; /с - расстояние от торца сопла до поверхности свариваемых деталей; /э - вылет электрода, мм; U - напряжение дуги; I - сила сварочного тока; Vc скорость сварки; Vn - скорость подачи присадочного материала; доз расход защитного газа. На некоторых промышленных предприятиях применяют свои формы технологических маршрутных и операционных карт, установленные стандартами этих предприятий (СТП), но требования ЕСТД при этом должны соблюдаться. Для единичного и мелкосерийного производства могут применяться типовые технологические процессы, которые содержат технологические операции и переходы изготовления группы изделий с общими конструктивно-технологическими признаками.

3.

БИЛЕТ 4.

1. Основными показателями механических свойств стали и сплавов являются: прочность, упругость, пластичность, а также склонность к хрупкому разрушению.

Прочность определяется сопротивляемостью материала внешним воздействиям. Упругость — свойство материала восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия внешних нагрузок. Пластичность — свойство материала не возвращаться в свое первоначальное состояние после снятия внешних нагрузок, т.е. когда появляются остаточные деформации. Хрупкость — способность материала разрушаться при незначительных деформациях. Зависимость между напряжениями и деформациями для того или иного материала может быть установлена только опытным путем. Наиболее доступно и надежно испытание образцов на растяжение при помощи которого устанавливают прочность материала, а также его упругие и пластические свойства]

Помимо этого характеристиками материала являются ударная вязкость и угол при испытании на загиб в холодном состоянии.

Если подвергнуть образец растяжению и через определенные интервалы увеличивать нагрузку, отмечая получающиеся удлинения, то можно построить диаграмму растяжения, представляющую зависимость между нагрузкой и деформацией. Для удобства определяют зависимость между напряжениями и относительными удлинениями.

В первой стадии растяжения — стадии упругой работы (до предела пропорциональности σ_пц), происходят упругие деформации, пропорциональные действующим напряжениям. После снятия нагрузки образец (изделие) принимает первоначальные размеры. До предела пропорциональности работа стали почти полностью отвечает линейному закону и выражается зависимостью Гука? =??, где E — постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости при растяжении или модулем продольной упругости. Для стали модуль упругости Е=2,1•105 МПа (2,1•106 кГ/см²), а модуль упругости при сдвиге G=0,81•105 МПа (0,81 •106 кГ/см²).

При дальнейшем увеличении нагрузки пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается — деформации начинают расти быстрее напряжений (участок между σ_пц и σ_т).

Последующее увеличение напряжений приводит к такому состоянию, когда в изделии (образце) происходит увеличение деформации при постоянных напряжениях — образование площадки текучести. Этой стадии пластического течения отвечают напряжения предела текучести. Протяженность площадки текучести у стали марки СтЗ составляет примерно 1,5—3%. Наличиеплощадки текучести является положительным фактором в работестальных конструкций.

2. Часть производственного процесса, содержащую действия по изменению предмета производства, называют технологическим процессом. Законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте, называют технологической операцией. Она служит основной расчетной единицей для определения производительности, технического нормирования труда и расчетов загрузки оборудования. Законченную часть операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, называют переходом. Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска. Чертежи и технические условия (ТУ) содержат данные о материалах заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, требованиях, предъявляемых к материалам и оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций, и критерии качества сварных соединений. Требования к качеству сварных соединений зависят от особенностей эксплуатационных нагрузок и возможных последствий аварии. По этим требованиям все сварные изделия условно делят на три группы. Первая групп а - это особо ответственные изделия, разрушение которых приводит к человеческим жертвам. К ним относят сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п. Втора я групп а - ответственные изделия, разрушение которых вызывает большие материальные потери. Это, например, устройства, встроенные в сложные технологические линии производства продукта, авария которых приводит к остановке всей линии. Треть я групп а - неответственные изделия. Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течение конкретного срока (месяц, год). Эти сведения служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки и средств механизации. С учетом программы выпуска оценивают экономическую эффективность технологического процесса. Технологический процесс должен обеспечивать наилучшие условия выполнения каждой отдельной операции. Он должен предусматривать максимальную замену ручного труда путем комплексной механизации и автоматизации не только отдельных операций, но и производства в целом. Технологический процесс изготовления сварной конструкции включает в себя последовательное выполнение заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, отделочных операций, называемых основными, и вспомогательных операций, таких как транспортировка, кантовка и т.п. В соответствие с этим по технологическому принципу создаются подразделения сварочных производств.При проектировании технологических процессов изготовления сварных конструкций руководствуются правилами Единой системы технологической документации (ЕСТД), представляющей собой комплекс государственных стандартов, устанавливающих правила и положения разработки, оформления и обращения технологической документации. Проектирование технологических процессов включает в себя разработку межцеховых технологических маршрутов деталей и сборочных единиц, разработку технологических операций на все виды работ, составление материальных и трудовых норм, определение методов и средств технического контроля, разработку принципиальных схем приспособлений для сборки и сварки узлов и подготовку технических заданий на проектирование приспособлений. Технологические операции для единичного и мелкосерийного производства укрупненно записываются на маршрутных картах согласно ГОСТ 3.1118-82. Операционные карты содержат описание всех операций различных видов работ в технологической последовательности с указанием оборудования, приспособлений, инструмента, материалов и норм времени. При описании технологических процессов сварки независимо от типа и характера производства все операции должны быть подробно изложены с обязательным указанием технологических режимов. Операционные карты дополняются картами эскизов, содержащих рисунки, эскизы, схемы, таблицы, необходимые для понимания и выполнения операций и переходов, изложенных в операционных картах. Для единичного и мелкосерийного производства могут применяться типовые технологические процессы, которые содержат технологические операции и переходы изготовления группы изделий с общими конструктивно-технологическими признаками.

Разметку делают вручную, перенося контур деталей на металл в натуральную величину. При разметке применяют стандартный инструмент: стальные рулетки, линейки, угольники, циркули, кернеры и т.п., а также наметочные шаблоны, изготовленные из тонколистовой стали или из плексигласа. Разметочные линии наносят мелом, кернением, графитовым карандашом или рисками, наносимыми чертилкой. При разметке учитывают припуски на укорочение деталей при сварке и на механическую обработку.

3.

БИЛЕТ 5.

1. В основу проектирования любого технологического процесса должно быть положено три принципа: технический, экономический и социальный. В соот­ветствии с первым принципом технологический процесс должен обеспечить полное выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление заданного изделия. В соответствии со вторым принципом при изготовлении изделия должна быть обеспечена требуемая производительность труда и наименьшая себестоимость. В соответствии с третьим принципом тех­нологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопас­ности и промышленной санитарии по системе стандартов безопасности труда (ССБТ). Обязателен учет экологических факторов.

Проектирование технологических процессов имеет целью дать подробное описание процессов изготовления изделий с необходимыми технико-экономи­ческими расчетами и обоснованием выбранного варианта, так как технологи­ческие процессы характерны своей многовариантностью. Например, поверхно­сти одной и той же детали могут быть обработаны в различной последователь­ности разными методами; одна и та же сборочная единица, как правило, может быть собрана с применением различных методов достижения точности. Из не­скольких возможных вариантов технологического процесса изготовления одно­го и того же изделия, равноценных с позиций технического принципа проекти­рования, выбирают наиболее эффективный и рентабельный вариант. При рав­ной производительности сопоставляемых вариантов выбирают наиболее рента­бельный, а при равных рентабельностях - наиболее производительный Эффек­тивность и рентабельность проектируемого процесса выявляют по всем элемен­там, из которых они складываются.

Задачами технологического проектирования являются определение усло­вий изготовления изделий, определение типа производства, видов исходных за­готовок, проектирование технологического маршрута обработки, выявление не­обходимых средств производства и порядка их применения, определение себе­стоимости и трудоемкости изготовления изделий, определение исходных дан­ных для календарного планирования, для организации технического контроля, определение состава рабочей силы.

Решение задач проектирования зависит от большого числа факторов, свя­занных со служебным назначением изделия, его конструкторско-технологичес-кими параметрами и состоянием производства. При решении этих задач должна проводиться оптимизация технологических процессов, которая заключается в обеспечении выпуска необходимого количества изделий заданного качества при возможно меньшей себестоимости изготовления при наилучших показате­-

лях всех элементов процессов и наименьших затратах времени. Оптимизация представляет собой трудоемкий процесс и наиболее эффективно решается с ис­пользованием вычислительной техники.

Технологические процессы разрабатываются при проектировании новых, реконструкции действующих предприятий, а также при организации производ­ства новых изделий на действующих предприятиях. При этом принятые вариан­ты являются основой для всех технико-экономических расчетов и проектных решений. Уровень разработки технологических процессов определяет уровень работы предприятия. Кроме того, технологические процессы разрабатываются и корректируются в условиях действующих предприятий при выпуске освоен­ной продукции. Это вызывается непрерывными конструктивными усовершенст­вованиями изделий, необходимостью систематического использования и вне­дрения в действующее производство достижений науки и техники путем разра­ботки и проведения организационно-технических мероприятий, необходимо­стью ликвидации «узких» мест производства.

2. ехнологический процесс сварки: принципы проектирования

Проектирование технологического процесса сварки представляет собой сложную оптимизационную задачу, основанную на использовании расчетных аналитических методов проектирования. Оптимальный вариант технологического процесса изготовления сложной сварной конструкции выбирается из нескольких расчетных вариантов технологии. В зависимости от основного назначения различают перспективные и рабочие технологические процессы.