Изготовление автомобильного газового балона - Технология - Скачать бесплатно
Аннотация
В данной выпускной работе рассмотрены вопросы технологического
процесса изготовления автомобильного газового баллона АГ-50-300.
Произведен критический анализ применяемой базовой технологии
изготовления, на основании которого предложена технология с применением
автоматической сварки под слоем флюса. Произведен расчет применяемых
режимов сварки. Разработан ряд требований, применяемых к сварочному
оборудованию и материалам, на основании анализа сделан выбор применяемого
оборудования и материалов. Произведен выбор необходимой технологической
оснастки. Представлены требования к качеству сварных соединений.
Произведен расчет норм времени на операцию сборки и сварки обечайки и
приварки фланца.
Рассмотрены вопросы безопасности при изготовлении автомобильного
баллона.
Произведен технико-экономический расчет проектируемой технологи и
сделан вывод.
1. Введение
Повышение качества, безопасности в эксплуатации и
конкурентоспособности продукции имеет огромное значение для выпуска
ответственных сварных конструкций, к которым относится и автомобильный
газовый баллон АГ-50-300.
Баллон предназначен для приёма, хранения сжиженного газа. Потребность
в данном виде изделий очень велика в наши дни, когда разница в стоимости
бензина и сжиженного газа составляет 10-40%, обеспечивая большой спрос на
изделие.
В настоящее время достойное место среди конкурентов можно достигнуть с
помощью передовой технологии производства. Сейчас на рынке сбыта
обострилась конкурентная борьба между различными фирмами как российскими,
так и зарубежными. Но иностранные производители лучше адаптированы к этой
борьбе, так как имеют многолетний опыт и квалифицированный штат
сотрудников. Наши предприятия ещё только учатся этому, ведь прежнее ведение
хозяйства не предусматривало конкурентной борьбы.
Во всех промышленно развитых странах государство проводит политику по
регулированию рыночных отношений в вопросах обеспечения безопасности
продукции для жизни, имущества и здоровья населения, охраны окружающей
среды через создание систем объективной оценки качества продукции.
С целью повышения защиты людей и окружающей среды от возможной утечки
газа и повышения эксплуатационной надёжности, в технологии изготовления
заложен тройной вид контроля. В связи с тем, что спрос на данную продукцию
велик, разработка дипломного проекта на тему «Технология изготовления
автомобильного газового баллона АГ- 50», подразумевающего
усовершенствование базовой, давно не изменявшейся и устаревшей технологии,
достаточно актуальна и важна.
2. Анализ существующих технологических решений по повышению
эффективности изготовления емкостей, работающих под давлением.
Под технологическими решениями по повышению эффективности изготовления
емкостей, работающих под давлением, понимается решение, основанное на
выборе экономически выгодного варианта получения готовой продукции. Сюда
нужно отнести:
- выбор материалов конструкции;
- выбор метода получения заготовок;
- выбор прогрессивных методов обработки материала;
- нормирование технологического процесса;
- расчет технико-экономических показателей процесса.
На основе технико-экономических показателей делается вывод об
эффективности технологии.
Повышение эффективности изготовления того или иного изделия делается
возможным в результате действия нескольких факторов, а именно:
- появления новых материалов, с лучшими физико-химическими
свойствами;
- появление новых прогрессивных методов получения заготовок;
- появление новых технологических приёмов изготовления детали.
3. Описание изделия
АГ-50-300 – резервуар горизонтальный с оборудованием, ёмкостью 50 л.,
предназначен для хранения, транспортировки сжиженных углеводородных газов.
Баллон представляет собой цилиндрический сосуд со сферическими днищами
длиной – 933мм., диаметром –300 мм.
Рабочее давление – 0,16 МПа (1,6кгс/см.2)
Показатель долговечности: средний срок службы до списания баллона –
10 лет.
Для придания жёсткости конструкции, удобства сборки днища и обечайки и
обеспечения полного провара, внутри расположены два подкладных кольца. На
корпусе (обечайке) расположены фланец, на котором монтируется оборудование
для впуска и выпуска продукта и маркировочный шильдик. Общий вид баллона
представлен на листе 1.
Настоящие технические условия (ТУ) распространяются на стальные
сварные автомобильные баллоны для сжиженных углеводородных газов на
давление до 1,6 МПа.
Баллоны изготавливаются в климатическом исполнении категории 2 по ГОСТ
15150.
Пример условного обозначения баллона автомобильного (А), газового (Г),
объёмом 50л., диаметром 300 мм :
Баллон АГ-50-300 ТУ 3695-101-00153784.
4. Технические требования на изготовление баллона
- Баллоны должны изготавливаться в соответствии с требованиями
настоящих технических условий, «Правил устройства и безопасной эксплуатации
сосудов, работающих под давлением», утверждённых Госгортехнадзором РФ, по
рабочим чертежам и образцу-эталону, утверждённым в установленном порядке;
- Изготовление баллонов должно осуществляться при наличии сертификата
соответствия, выданного органом по сертификации продукции, и лицензии,
выданной территориальным органом Госгортехнадзора РФ;
- Допуски формы и расположения поверхностей при изготовлении баллонов и
их составных частей должны быть не более:
1) смещение кромок в стыковых сварных соединениях, мм:
продольных швов – 0,1 S, кольцевых швов – 0,1 S +1 (где S – толщина
стенки баллона);
2) относительная овальность обечайки и цилиндрической части днищ в
любом поперечном сечении баллона в сборе - 1,0%;
3) отклонение профиля продольного сечения эллиптической части днища от
геометрической формы эллипса - 0,01 D мм (где D – наружный диаметр
баллона);
4) отклонение от плоскостности торцовой поверхности днища -1.0 мм;
5) утонение фактической толщины стенки днища - 0,1 S мм;
6) увод (угловатость) кромок в сварных швах для баллонов с обечайкой -
0,1 S + 3 мм;
7) днища баллонов должны быть эллиптической формы;
8) форма и размеры фланца назначаются по согласованию с потребителем;
- обечайка, днища и подкладные кольца должны изготавливаться из
листовой углеродистой стали марки Ст.3сп или Ст.3пс по ГОСТ 380, 5-й
категории по нормируемым характеристикам, III группы отделки поверхности, с
гарантией свариваемости по ГОСТ 16523. Предел текучести не менее 250 МПа.
Сортамент листовой стали должен соответствовать ГОСТ 19903 или ГОСТ 19904;
- фланец должен изготовляться из стали марки 20 по ГОСТ 1050 ;
- допускается изготовление деталей баллонов из других марок сталей,
рекомендуемых «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением;
- на наружных и внутренних поверхностях баллона не допускаются плены,
раковины, закаты, трещины и глубокие риски, если они выводят толщину стенки
баллона за пределы допускаемых минусовых отклонений на толщину листа по
ГОСТ 19903 или ГОСТ 19904;
- днища баллона, изготовленные методом холодной штамповки, должны
подвергаться термообработке для снятия внутренних напряжений.
- при сварке обечайки, днищ, фланца и шильдика должны применяться
сварочная проволока по ГОСТ 2246 и электроды по ГОСТ 9467, при сварке под
флюсом – флюс по ГОСТ 9087;
- баллон должен быть прочным и плотным. Признаки разрыва, течи, слезки,
потения и видимые остаточные деформации не допускаются;
- разрушающее давление для баллона должно быть не менее 5 МПа;
- швы сварных соединений, находящихся под давлением, должны быть
прочными и плотными;
- течи, потения и видимые остаточные деформации в сварных соединениях
не допускаются;
- допускается при изготовлении исправлять дефекты сварных соединений не
более одного раза в одном и том же месте;
- показатели механических свойств стыковых сварных соединений обечаек и
днищ должны быть:
временное сопротивление разрыву – не менее 370 кгс/мм2;
угол загиба – не менее 100(;
- резьба на фланце должна быть полной. На резьбе не допускаются
вмятины, заусеницы и выкрашивания;
- наружные поверхности баллона должны быть окрашены атмосферостойкой
эмалью красного цвета. Окрашенная поверхность должна соответствовать
требованиям ГОСТ 9.132, класс покрытия V. Перед окрашиванием поверхности
баллона должны быть очищены от грязи, масел, ржавчины и покрыты грунтовкой.
Допускается поверхность баллона под шильдиком не окрашивать. Покрытие
грунтовкой и окрашивание присоединительных поверхностей фланца не
допускается;
4.1. Комплектность баллона
В комплект баллона должны входить:
кольца защитные – 2 шт.
заглушка фланца – 1 шт.
4.2. Требования безопасности
- при изготовлении должно быть обеспечено предохранение баллонов от
ударов;
- на боковой поверхности баллона белой атмосферостойкой эмалью должна
быть нанесена надпись «Огнеопасно». Высота букв не менее 50 мм.
4.3. Правила приёмки
- для проверки соответствия баллонов требованиям настоящих
технических условий следует проводить приёмо-сдаточные, периодические и
типовые испытания;
- приёмо-сдаточные испытания проводит предприятие-изготовитель;
- результаты приёмо-сдаточных испытаний должны оформляться в
соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением»;
- периодические испытания должны проводиться не реже одного раза
в год в объёме не менее трёх баллонов на соответствие всем требованиям
настоящих ТУ;
- баллоны должны отбираться из числа, прошедших приёмо-
сдаточные испытания;
- типовые испытания следует проводить при изменении
конструкции, технологии изготовления и материалов, влияющих на прочность,
параметры и требования, установленные настоящими ТУ;
- типовым испытаниям следует подвергать не менее трёх баллонов
на соответствие требованиям настоящих ТУ.
4.4. Методы испытаний баллона
4.4.1. Прочность.
- прочность баллона проверяют гидравлическим испытанием;
- гидравлические испытания проводят испытательным давлением
(2,5 МПа в течение не менее 60с. с последующим снижением давления до (1,6
МПа );
- при давлении (1,6 МПа.) проводят осмотр всех сварных соединений и
прилегающих к ним участков;
- баллоны считают выдержавшими гидравлические испытания, если не
обнаружено признаков разрыва, течи, слезок, потения и видимых остаточных
деформаций в сварных соединениях и в основном металле;
-При испытании наружная поверхность баллона должна быть сухой.
4.4.2. Плотность
-Плотность баллона после гидравлических испытаний
проверяют пневматическим испытанием давлением (1,6+0,1) МПа. Баллон
погружают в ванну с водой таким образом, чтобы над ним был столб воды 20-40
мм. Время выдержки – не менее 60 с. Появление пузырьков не допускается.
-Допускается вместо гидравлических испытаний баллона
проводить пневматические испытания на стенде с бронекамерой, обеспечивающей
безопасность работы.
-Баллон должен находиться в бронекамере под
давлением (2,5+0,2) МПа не менее 60 с., после чего давление снижают до
(1,6+0,.1) МПа и баллон погружают в ванну с водой для проверки на
плотность;
4.5. Контроль качества
. Проверку сварных соединений каждого баллона проводят:
- внешним осмотром в соответствии с требованиями ГОСТ 3242 и
отраслевой инструкцией по сварке и контролю сварных соединений;
- просвечиванием проникающим излучениям в соответствии с требованиями
ГОСТ 7512 или ГОСТ 2354, или радиоскопическими методами с применением
рентгенотелевизионных установок;
- испытаниями на статическое растяжение и изгиб по ГОСТ 6996 стыковых
сварных соединений обечаек и днищ;
- гидравлическими испытаниями;
- пневматическими испытаниями.
Для проверки механических свойств продольных и кольцевых швов сварку
контрольных соединений производят отдельно от свариваемых элементов баллона
с обязательным соблюдением всех условий сварки контролируемых стыковых
соединений.
Проверку на разрушение проводят гидравлическим давлением. Испытание
проводят повышением давления до 2,5 МПа, при этом баллон не должен
деформироваться. После достижения давления 2,5 МПа и проверки диаметра
баллона давление повышается до наступления разрушения баллона. Контроль
наружного диаметра баллона проводят в поперечном сечении на расстоянии не
менее 50мм от сварных швов.
Не допускается разрыв баллона при давлении не менее 5 МПа.
Объём баллона проверяют наполнением водой до основания фланца при
горизонтальном положении баллона и определяют объём или массу (с
последующим пересчётом в объём) воды. После испытания баллон просушивают.
Если при испытании используют воду с температурой не ниже 60(С, процесс
сушки не обязателен. Допускается определять объём баллона другими
способами, обеспечивающими необходимую точность.
Массу порожнего баллона проверяют взвешиванием с точностью -0,2 кг.
4.6. Маркировка, упаковка, транспортировка и хранение
4.6.1. Каждый баллон должен иметь в месте, обозначенном в
чертеже, таблицу со следующими данными:
-товарный знак предприятия-изготовителя;
-условное обозначение баллона;
-номер баллона по системе нумерации предприятия-изготовителя;
-масса баллона с газом (мг), кг;
-масса порожнего баллона (мп), кг;
-месяц, год изготовления и год следующего освидетельствования;
-рабочее давление (Р), МПа;
-испытательное давление (И), МПа;
-объём (V), л;
-клеймо ОТК предприятия-изготовителя круглой формы диаметром 10 мм.
Крепление таблички должно быть надёжным и долговечным.
Примечание:
1.При маркировке наносят сокращённые обозначения, указанные в скобках.
2. Пример нанесения даты изготовления и освидетельствования: при
изготовлении в ноябре 1994г. и освидетельствовании в ноябре 1999г.: 11-94-
99.
3..Объём баллонов указывается фактический с точностью до первого знака
после запятой.
4. Масса баллона с газом включает массу порожнего баллона и массу
сжиженного газа.
5. Масса порожнего баллона указывается фактическая до первого знака
после запятой.
4.6.2. Баллоны транспортируются без упаковки с защитными кольцами
толщиной (16+1)мм. Или без них по согласованию с потребителе. Баллоны
транспортируются всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в
соответствии с правилами перевозок груза, действующими на каждом виде
транспорта. Допускается перевозка баллонов открытым автомобильным
транспортом.
4.6.3. Хранение баллонов должно быть по группе условий хранения Ж2 по
ГОСТ 15150.
4.7. Указания по эксплуатации
Баллоны должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями
«Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением» и инструкцией по монтажу и эксплуатации газобаллонной установки.
4.8. Гарантия изготовителя
Изготовитель должен гарантировать соответствие баллонов требованиям
настоящих ТУ при соблюдении правил хранения, транспортирования и
эксплуатации.
Гарантийный срок эксплуатации – 2,5 года со дня получения баллонов
потребителем.
5. Технологическая часть
5.1. Анализ базовой технологии производства баллона
5.1.1.Технология изготовления днищ
Днища (лист №2 поз.1) изготавливаются из листового проката (ГОСТ
19903) толщиной 3,0 мм., размером 1250х3000. Листы металла подаются на
участок, где разрезаются ножницами листовыми (ГОСТ 6282) на заготовки
размером 3х387х1250. Установка упора осуществляется вручную. Установку
упора контролировать через каждые 50 отрезанных полос.
Далее пачку с заготовками подают в штамповочный цех, где на прессе
кривошипном формируют днище с одновременной вырубкой по наружному контуру,
после чего днища помещают в агрегат отжига (печь эл. шахтная).
5.1.2. Изготовление обечайки
Заготовительная операция при изготовлении обечайки (лист1, поз.2)
аналогична операции для днищ, с той лишь разницей, что листы режутся на
ножницах листовых по размеру 3х623х933.
Последовательность операций:
- пробивка отверстия под фланец;
- формирование листа заготовки под обечайку;
- прихватка обечайки РДС;
- зачистка сварного шва обечайки;
дуговая сварка под слоем флюса;
- обрезка технологических планок;
- приварка РДС фланца и обечайки с наружной стороны;
- подварка РДС фланца и обечайки с внутренней стороны;
5.1.3. Изготовление и прихватка подкладных колец
Заготовка производится на ножницах листовых, размером 3х27х915.
Последовательность операций:
- вальцовка заготовки в кольцо;
- запрессовка подкладного кольца в днище;
- прихватка подкладного кольца РДС
5.1.4. Изготовление и прихватка шильдика к обечайке.
Отрезка заготовки размером 1000х125х3 на ножницах
Последовательность операции:
- вырубка заготовки размером 125х100;
- галтовка до полного удаления заусенцев;
- отжиг. Для снятия внутренних напряжений;
- маркирование;
- гибка по форме обечайки;
- химическое обезжиривание;
5.1.5. Радиоскопический контроль с применением рентгенотелевизионной
установки. контроль продольного шва обечайки баллона и места пересечения с
кольцевыми швами.
5.1.6. Испытание на прочность пневматическим методом.
5.1.7. Окрашивание распылением в электрическом поле.
5.1.8. Нанесение надписи «Огнеопасно».
5.1.9. Штабелирование.
5.2. Критический анализ базовой технологии изготовления баллона АГ-50-
300
Остановимся подробно на технологических процессах изготовления
обечайки и вварки фланца. При сборке обечайки нетехнологично ставить
прихватки РДС, используя при этом стенд сборки обечайки.
Целесообразно было бы использовать одно приспособление, оснащённое
системой прижимов, исключающей необходимость прихваток РДС. с
принудительным формированием обратной стороны шва.
Применение прихваток ручной дуговой сваркой для закрепления листов
относительно друг друга отнимает много времени и средств. Использование
прижимов на стенде сварки обечайки имеет ряд преимуществ::
во-первых: обеспечивает необходимую силу прижатия;
во-вторых: не мешает производить автоматическую сварку продольного
шва;
в-третьих: удобен с точки зрения быстроты закрепления и открепления
деталей.
Кантовка изделия – крайне неудобный и продолжительный процесс. И мы
имеем возможность избавиться от необходимости кантовки баллона. Кроме того,
это повлечёт экономическую выгоду из-за уменьшения расхода электродного
металла, а так же электроэнергии.
5.3. Исходные данные для проектирования
Целью данного дипломного проекта ставится изменение технологии
изготовления баллонов АГ-50, работающих под высоким давлением.
Техническое задание – усовершенствовать технологический процесс
изготовления баллонов, работающих под высоким давлением. Рассчитать
экономическую сторону проекта, нормы времени.
К исходным данным относятся:
- программа производства N=25000 шт/год
- чертежи общего вида баллона.
- чертежи приспособлений для сборки и сварки сборочных единиц баллона,
применяемые в ПТУ по РНТО.
- технические условия на изготовление, испытания и приёмку
баллона АГ-50-300.
- базовый технологический процесс изготовления баллона и экономические
показатели.
- нормы и правила техники безопасности и производственной санитарии.
- отчет о практике.
5.4. Предлагаемая технология
5.4.1.Разбивка изделия на сборочные единицы
При изготовлении изделий, состоящих из большого числа соединяемых
элементов, целесообразно разбить данное изделие на сборочные единицы.
Основным требованием при этом является то, что трудоёмкость изготовления
сборочной единицы должна быть больше трудоёмкости последующей сборки
изделия.
В дипломном проекте оставим разбивку на сборочные единицы,
используемую в базовой технологии:
- обечайка;
- днище;
- подкладное кольцо;
- шильдик;
- фланец.
Схема технологического процесса также остаётся без изменений: сначала
изготавливаются сборочные единицы, каждая на своём участке, и затем
комплект поступает к месту сборки баллона, после чего готовое изделие
(баллон) контролируется и подвергается пневмоиспытаниям и, в случае их
успешного прохождения, отправляется на покраску и место складирования.
5.5. Применяемые материалы, анализ свариваемости
5.5.1. Для изготовления баллона АГ-50 используются
конструкционные низкоуглеродистые стали: Ст3сп (Ст3пс) по ГОСТ14637.
Таблица 5.1
Химический состав сталей Ст3сп и Ст3пс, %
| |Химические элементы, в % |
|Сталь | |
| | | | | |
|Ст3сп |36-46 |24 |27 |––––– |
| | | | | |
|Ст3пс |38-48 |25 |26 |39 |
5.5.2. Свариваемость это – свойство металла или сочетания металлов
образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее
требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
Если рассматривается возможность получения качественного сварного
соединения деталей из одного и того же металла (или сплава), то в этом
случае анализируется технологическая свариваемость данного материала.
Технологическая свариваемость – технико-экономический показатель. Она
характеризует возможность получения сварного соединения требуемого
качества, удовлетворяющего требованиям надёжности конструкции при
эксплуатации, с применением существующего оборудования при наименьших
затратах труда и времени. Основные критерии технологической свариваемости
следующие:
- окисляемость металла при сварке, зависящая от его
|
