Автономное образовательное учреждение высшего образования
Ленинградской области
«Государственный институт экономики, финансов, права и технологий»

Технический факультет

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология сварочного производства»

на тему: «Технология изготовления сварной конструкции
“Парковая скамейка со столиком”»

Выполнил:
студент 4 курса, группы 403 Иванов Кирилл Андреевич
специальности 22.02.06 Сварочное производство

(фамилия, имя, отчество обучающегося)

Проверил:

(фамилия, имя, отчество преподавателя)

Гатчина 2025 г.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ. 3
1. Общая часть. 5
1.1 Назначение и область применения изделия. 5
1.2 Конструкция и основные элементы изделия. 6
2. Материалы и заготовки. 7
2.1 Выбор материала конструкции. 7
2.2 Характеристика материала (сталь Ст3) 8
2.3 Подготовка заготовок к сварке. 10
3. Технологическая часть. 12
3.1 Выбор способа сварки и его обоснование. 12
3.2 Выбор сварочных материалов. 13
3.3 Выбор сварочного оборудования. 14
3.4 Расчёт режимов сварки. 15
3.5 Расчёт длины сварных швов. 17
3.6 Расчёт массы наплавленного металла. 19
3.7 Расчёт расхода электродов. 20
3.8 Определение трудоёмкости сварочных работ. 21
3.9 Технологический процесс изготовления изделия. 23
4. Контроль качества сварных соединений. 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 27
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 28
Приложение. 30
 

ВВЕДЕНИЕ
Сварочные конструкции широко применяются в различных отраслях промышленности и в сфере благоустройства территорий. Благодаря высокой прочности, надёжности и технологичности сварные соединения позволяют изготавливать металлоконструкции различного назначения при сравнительно низких затратах материалов и труда. В условиях современного производства особое значение приобретает правильный выбор технологии сварки, материалов и оборудования, обеспечивающих требуемое качество и долговечность изделий.
Одним из распространённых изделий малых архитектурных форм является парковая скамейка со столиком, предназначенная для установки в парках, скверах и зонах отдыха. Данное изделие представляет собой сварную металлоконструкцию, эксплуатируемую на открытом воздухе и подвергающуюся воздействию атмосферных факторов и механических нагрузок. В связи с этим при разработке технологии изготовления необходимо учитывать требования к прочности сварных соединений, коррозионной стойкости и безопасности эксплуатации изделия.
Технология изготовления сварной конструкции оказывает существенное влияние не только на качество готового изделия, но и на его себестоимость, производительность труда и условия работы сварщика. Рациональный выбор способа сварки, сварочных материалов и режимов сварки позволяет повысить эффективность производства и снизить затраты при сохранении требуемого уровня качества.
Целью данной курсовой работы является разработка технологии изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком».
Для достижения поставленной цели в работе предусматривается решение следующих задач
– изучить конструкцию изделия и его назначение;
– выбрать материал для изготовления сварной конструкции;
– обосновать выбор способа сварки и сварочных материалов;
– подобрать сварочное оборудование и определить режимы сварки;
– рассчитать длину сварных швов и массу наплавленного металла;
– определить трудоёмкость сварочных работ;
– разработать технологическую последовательность изготовления изделия;
– рассмотреть вопросы контроля качества и охраны труда при выполнении сварочных работ.
Результатом выполнения курсовой работы является разработанная технология изготовления сварной конструкции и чертёж исполняемого изделия, позволяющий наглядно представить конструктивные особенности парковой скамейки со столиком.
 

1. Общая часть
1.1 Назначение и область применения изделия
Сварная конструкция «Парковая скамейка со столиком» предназначена для установки в общественных зонах отдыха, таких как парки, скверы, придомовые территории, пешеходные зоны и зоны рекреационного назначения. Изделие используется для организации комфортных условий кратковременного отдыха населения и может эксплуатироваться как в городских, так и в пригородных условиях.
Конструкция представляет собой металлический каркас, выполненный из стальных профилей и соединённый с помощью сварных соединений. Каркас служит несущей основой для установки сидений и столешницы, которые могут изготавливаться из древесных материалов или других подходящих покрытий. Сварная металлоконструкция обеспечивает необходимую прочность, устойчивость и надёжность изделия при эксплуатации.
Парковая скамейка со столиком предназначена для эксплуатации на открытом воздухе и подвержена воздействию атмосферных факторов, таких как перепады температуры, осадки, солнечное излучение и повышенная влажность. В связи с этим при проектировании и изготовлении изделия предъявляются повышенные требования к качеству сварных соединений, прочности конструкции и коррозионной стойкости материалов. Для защиты от коррозии предусматривается последующая обработка поверхности изделия, включающая очистку, грунтование и окраску.
Область применения изделия предполагает его использование в условиях умеренных механических нагрузок при соблюдении правил эксплуатации. Конструкция должна обеспечивать безопасность пользователей, устойчивость к опрокидыванию и долговечность в процессе эксплуатации. Применение сварных соединений позволяет получить жёсткую и надёжную конструкцию, пригодную для серийного изготовления в условиях мелкосерийного производства.
1.2 Конструкция и основные элементы изделия
Сварная конструкция «Парковая скамейка со столиком» представляет собой пространственную металлоконструкцию рамного типа, состоящую из отдельных элементов, соединённых между собой сваркой. Основу изделия составляет металлический каркас, обеспечивающий прочность, жёсткость и устойчивость конструкции при эксплуатации. Несущая часть конструкции выполнена из стальных профильных элементов прямоугольного и квадратного сечения. Каркас включает в себя боковые опоры, продольные и поперечные элементы, образующие основание скамейки и столика. Боковые опоры обеспечивают устойчивость изделия и служат опорой для сидений и столешницы. Продольные элементы соединяют опоры между собой и воспринимают основные эксплуатационные нагрузки.
Скамейка оснащена сиденьями, закреплёнными на металлическом каркасе. В средней части конструкции предусмотрен столик, установленный на отдельной опорной раме и жёстко связанный с основной конструкцией. Такое конструктивное решение обеспечивает удобство использования изделия и равномерное распределение нагрузок.
Соединение элементов конструкции осуществляется с помощью угловых и стыковых сварных швов, выполненных ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Сварные соединения обеспечивают необходимую прочность и долговечность конструкции. Для предотвращения концентрации напряжений и повышения качества соединений применяются технологические зазоры и прихватки, выполняемые на этапе сборки изделия.
Конструкция парковой скамейки со столиком предусматривает возможность установки изделия на твёрдое основание. В нижней части опор могут быть предусмотрены отверстия для анкерного крепления к бетонному основанию или тротуарной плитке. Все элементы конструкции имеют простую геометрическую форму, что облегчает изготовление, сборку и сварку изделия в условиях мелкосерийного производства.
В целом конструкция изделия отличается технологичностью, рациональным использованием материала и удобством в изготовлении, что позволяет обеспечить стабильное качество продукции и соответствие требованиям эксплуатации.
2. Материалы и заготовки
2.1 Выбор материала конструкции.
При изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» правильный выбор материалов и заготовок имеет решающее значение, так как от их свойств зависят прочность, надёжность, долговечность изделия, а также технологичность процесса сварки. Материалы должны обладать достаточной механической прочностью, хорошей свариваемостью и устойчивостью к воздействию внешней среды.
В качестве исходных заготовок для изготовления элементов конструкции используются стандартные стальные профили и прокат, соответствующие требованиям действующих нормативных документов. Заготовки подготавливаются к сварке путём резки на требуемые размеры, очистки от загрязнений, окалины и следов коррозии, а также выравнивания и правки при необходимости.
Для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» в качестве основного конструкционного материала выбрана углеродистая сталь обыкновенного качества Ст3. Данный материал широко применяется в сварочном производстве благодаря сочетанию удовлетворительных механических свойств, хорошей свариваемости и доступной стоимости.
Сталь Ст3 обладает достаточной прочностью и пластичностью, что обеспечивает надёжную работу конструкции при эксплуатационных нагрузках. Низкое содержание углерода в составе стали способствует получению качественных сварных соединений без образования холодных трещин и снижает риск появления дефектов в зоне сварного шва.
К преимуществам стали Ст3 относятся:
– хорошая свариваемость без необходимости предварительного подогрева;
– возможность выполнения сварки различными способами, в том числе ручной дуговой сваркой покрытыми электродами;
– устойчивость к ударным и переменным нагрузкам;
– широкая номенклатура сортамента и доступность на рынке.
Для изготовления элементов каркаса применяются профильные трубы и уголки из стали Ст3, что обеспечивает необходимую жёсткость и устойчивость конструкции. Выбор данного материала также позволяет упростить процесс изготовления изделия и снизить себестоимость производства, что является важным фактором при серийном выпуске изделий для благоустройства территорий. применение стали Ст3 является рациональным и обоснованным решением для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» с учётом условий её эксплуатации и требований к качеству сварных соединений.
2.2 Характеристика материала (сталь Ст3)
Сталь Ст3 относится к углеродистым сталям обыкновенного качества и широко применяется в сварочном производстве при изготовлении строительных и несущих металлоконструкций. Данный материал отличается хорошей свариваемостью, достаточной прочностью и технологичностью, что делает его целесообразным для использования при изготовлении парковой скамейки со столиком.
Химический состав стали Ст3 характеризуется пониженным содержанием углерода, что обеспечивает пластичность материала и снижает склонность к образованию трещин в зоне сварного соединения. Основными элементами состава являются железо, углерод, марганец и кремний, при этом содержание углерода, как правило, не превышает 0,20-0,22 %. Небольшое количество примесей не оказывает существенного влияния на качество сварных соединений.
Основные механические свойства стали Ст3:
– предел прочности при растяжении 370–490 МПа;
– предел текучести не менее 235 МПа;
– относительное удлинение не менее 22 %;
– ударная вязкость достаточная для эксплуатации при нормальных температурных условиях.
Сталь Ст3 обладает хорошей свариваемостью и допускает выполнение сварных соединений без предварительного подогрева и последующей термической обработки. Сварка может выполняться ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, а также другими способами, что упрощает технологический процесс изготовления изделия.
Для защиты конструкции от коррозии, возникающей при эксплуатации на открытом воздухе, после выполнения сварочных работ поверхность изделия подвергается очистке, грунтованию и окраске. Применение защитных покрытий значительно увеличивает срок службы изделия и сохраняет его эксплуатационные свойства. сталь Ст3 по своим физико-механическим и технологическим свойствам полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к материалу сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком», и обеспечивает надёжность и долговечность изделия в процессе эксплуатации.
Таблица 2.1 — Характеристика материала сталь Ст3
Показатель
Значение
Наименование материала
Сталь углеродистая обыкновенного качества Ст3
Нормативный документ
ГОСТ 380–2005
Класс стали
Углеродистая, обыкновенного качества
Содержание углерода, %
0,14–0,22
Содержание марганца, %
до 0,65
Содержание кремния, %
до 0,30
Предел прочности при растяжении, МПа
370–490
Предел текучести, МПа
не менее 235
Относительное удлинение, %
не менее 22
Плотность, кг/м³
7850
Свариваемость
Хорошая, без ограничений
Необходимость предварительного подогрева
Не требуется
Рекомендуемый способ сварки
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (ММА)
Условия эксплуатации
Атмосферные условия, умеренные нагрузки
Коррозионная стойкость
Средняя, требуется защитное покрытие
 
2.3 Подготовка заготовок к сварке
Качество сварных соединений во многом зависит от правильной подготовки заготовок к сварке. Подготовка заготовок включает комплекс технологических операций, направленных на обеспечение точности сборки, надёжности сварных соединений и предотвращение возникновения дефектов в процессе сварки.
Заготовки для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» изготавливаются из стандартного сортового и профильного проката из стали Ст3. Резка заготовок производится в соответствии с рабочими размерами, указанными в чертеже изделия. Для резки применяются механические способы, такие как резка на отрезных станках или с использованием углошлифовальных машин с отрезными кругами, что обеспечивает достаточную точность и чистоту кромок.
После резки заготовки подвергаются зачистке от заусенцев, окалины, следов коррозии, масла и других загрязнений. Очистка кромок и прилегающих к зоне сварки участков осуществляется металлическими щётками, шлифовальными кругами или абразивными инструментами. Ширина очищаемой зоны должна составлять не менее 10–15 мм с каждой стороны предполагаемого сварного шва.
При необходимости заготовки подвергаются правке для устранения деформаций и обеспечения плотного прилегания элементов в процессе сборки. Геометрические размеры заготовок и углы соединения проверяются с использованием измерительного инструмента, такого как рулетка, угольник и линейка.
Перед выполнением сварки заготовки собираются в проектное положение с применением сборочно-сварочных приспособлений, обеспечивающих точность взаимного расположения элементов. Для фиксации деталей используются прихватки, выполняемые короткими сварными швами. Прихватки располагаются равномерно по длине соединения и предотвращают смещение элементов при последующей сварке. выполнение качественной подготовки заготовок к сварке обеспечивает получение прочных и надёжных сварных соединений, снижает вероятность возникновения дефектов и повышает общее качество изготовления сварной конструкции.
3. Технологическая часть
3.1 Выбор способа сварки и его обоснование
Технологическая часть курсовой работы посвящена разработке технологии изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком». В данном разделе рассматриваются вопросы выбора способа сварки, сварочных материалов и оборудования, определения режимов сварки, а также расчёты, необходимые для обеспечения требуемого качества и надёжности сварных соединений.
Разработка технологии сварки направлена на получение прочной и долговечной конструкции при минимальных затратах труда и материалов, а также на обеспечение безопасных условий выполнения сварочных работ.
Для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» выбран способ ручной дуговой сварки покрытыми электродами (ММА). Данный способ сварки широко применяется при изготовлении металлоконструкций в условиях мелкосерийного и единичного производства и полностью соответствует требованиям, предъявляемым к данному изделию.
Выбор ручной дуговой сварки обусловлен следующими факторами:
– универсальностью применения и возможностью сварки конструкций различной конфигурации;
– хорошей свариваемостью стали Ст3 при использовании данного способа;
– отсутствием необходимости применения сложного и дорогостоящего оборудования;
– возможностью выполнения сварочных работ в различных пространственных положениях;
– высокой ремонтопригодностью сварных соединений.
Ручная дуговая сварка позволяет получать качественные угловые и стыковые соединения, применяемые при сборке каркаса парковой скамейки со столиком. Использование покрытых электродов обеспечивает стабильное горение дуги, защиту расплавленного металла от воздействия окружающей среды и формирование сварного шва с удовлетворительными механическими свойствами.
Данный способ сварки удобен в условиях мелкосерийного производства, так как не требует длительной переналадки оборудования и позволяет оперативно изменять технологические параметры при необходимости. ручная дуговая сварка обеспечивает достаточную производительность и экономичность при изготовлении изделий для благоустройства территорий.
применение ручной дуговой сварки покрытыми электродами является технически и экономически обоснованным решением для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком».
3.2 Выбор сварочных материалов
Выбор сварочных материалов оказывает существенное влияние на качество сварных соединений, механические свойства шва и надёжность конструкции в целом. Сварочные материалы должны соответствовать основному металлу, выбранному способу сварки и условиям эксплуатации изделия.
Для выполнения сварки сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком», изготовляемой из стали Ст3, при ручной дуговой сварке покрытыми электродами целесообразно применение электродов типа Э42. Электроды данного типа обеспечивают получение сварных соединений с механическими свойствами, соответствующими основному металлу, и широко применяются при сварке углеродистых сталей обыкновенного качества.
В качестве конкретной марки электродов могут быть использованы электроды МР-3 или АНО-21, предназначенные для ручной дуговой сварки углеродистых сталей. Данные электроды характеризуются стабильным горением дуги, хорошим формированием сварного шва и простотой применения, что особенно важно в условиях мелкосерийного производства.
Основные характеристики выбранных электродов:
– диаметр электродов — 3,0 -4,0 мм;
– временное сопротивление разрыву наплавленного металла, не менее 420 МПа;
– хорошая свариваемость во всех пространственных положениях;
– возможность сварки на переменном и постоянном токе.
Перед применением электроды подвергаются проверке внешнего состояния и, при необходимости, прокалке в соответствии с рекомендациями производителя для удаления влаги и предотвращения образования пор в сварном шве.
применение электродов типа Э42 (МР-3, АНО-21) является обоснованным и обеспечивает получение качественных и надёжных сварных соединений при изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком».
3.3 Выбор сварочного оборудования
Выбор сварочного оборудования осуществляется с учётом выбранного способа сварки, характеристик основного материала, толщины свариваемых элементов и условий выполнения сварочных работ. Для изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» применяется ручная дуговая сварка покрытыми электродами, что определяет требования к источнику сварочного тока и вспомогательному оборудованию.
В качестве источника питания для сварочных работ выбран сварочный инвертор постоянного тока, обеспечивающий стабильное горение дуги и высокое качество сварных соединений. Инверторный источник питания отличается компактностью, малой массой, высокой энергоэффективностью и возможностью точной регулировки сварочного тока.
Основные технические характеристики сварочного оборудования:
– диапазон сварочного тока 40–250 А;
– род тока постоянный;
– напряжение холостого хода 60–80 В;
– продолжительность включения (ПВ) не менее 60 %;
– питание от сети переменного тока напряжением 220 В.
Выбранные характеристики оборудования позволяют выполнять сварку электродами диаметром 3,0–4,0 мм, используемыми при сварке элементов конструкции из стали Ст3. Наличие регулировки сварочного тока обеспечивает возможность подбора оптимальных режимов сварки в зависимости от толщины свариваемых деталей и пространственного положения шва.
В состав сварочного поста также входит вспомогательное оборудование и оснастка: сварочные кабели, электрододержатель, зажим «масса», защитная маска сварщика, вытяжное устройство для удаления сварочных аэрозолей и слесарный инструмент для подготовки и зачистки сварных швов.
Применение сварочного инвертора и соответствующего вспомогательного оборудования обеспечивает надёжность и безопасность выполнения сварочных работ, а также способствует получению качественных сварных соединений при изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком».
3.4 Расчёт режимов сварки
Режимы сварки выбираются с учётом способа сварки, марки и толщины основного металла, диаметра применяемых электродов, а также пространственного положения сварных швов. Правильный выбор режимов сварки обеспечивает стабильное горение дуги, формирование качественного сварного шва и требуемые механические свойства соединений.
Для сварки элементов конструкции из стали Ст3 толщиной 4–6 мм при ручной дуговой сварке покрытыми электродами выбираем электроды типа Э42 диаметром d = 3,0 мм (для основных швов) и d = 4,0 мм (для более протяжённых угловых швов).
Определение сварочного тока
Сварочный ток при ручной дуговой сварке определяется по эмпирической формуле:
Iсв = k · d,
где
Iсв — сварочный ток, А;
k — коэффициент, зависящий от типа электрода (для электродов Э42 принимается 30–35);
d — диаметр электрода, мм.
Для электрода диаметром 3,0 мм принимаем k = 35:
Iсв = 35 · 3,0
Iсв = 105 А
Для электрода диаметром 4,0 мм:
Iсв = 35 · 4,0
Iсв = 140 А
Таким образом, сварочный ток принимается в пределах 100–140 А в зависимости от диаметра применяемого электрода и положения шва.
Напряжение дуги
Напряжение дуги при ручной дуговой сварке покрытыми электродами принимается в пределах 22–26 В. Для расчётов принимаем среднее значение:
Uд = 24 В
Скорость сварки
Скорость сварки зависит от толщины металла, диаметра электрода и величины сварочного тока. Для ручной дуговой сварки стали Ст3 принимаем скорость сварки:
vсв = 8–12 м/ч
Для расчётов принимаем среднее значение:
vсв = 10 м/ч
Выбор рода и полярности тока
Сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности, что обеспечивает более стабильное горение дуги и улучшенное формирование сварного шва при использовании электродов типа Э42.
Итоговые режимы сварки, принятые для изготовления конструкции:
способ сварки — ручная дуговая сварка (ММА);
марка электродов — Э42 (МР-3, АНО-21);
диаметр электродов — 3,0–4,0 мм;
сварочный ток — 100–140 А;
напряжение дуги — 24 В;
скорость сварки — 10 м/ч;
род тока — постоянный, обратная полярность.
Принятые режимы сварки обеспечивают получение качественных сварных соединений и соответствуют требованиям, предъявляемым к изготовлению сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком».
3.5 Расчёт длины сварных швов
Расчёт длины сварных швов выполняется на основании конструкции изделия и его геометрических размеров, указанных на чертеже. Длина сварных швов необходима для определения массы наплавленного металла, расхода сварочных материалов и трудоёмкости сварочных работ.
Парковая скамейка со столиком представляет собой сварную рамную конструкцию, включающую опорные элементы, продольные и поперечные связи, а также раму столика. Основные сварные соединения выполнены в виде угловых швов.
Для расчёта принимаем следующие габаритные размеры изделия:
длина скамейки — 1800 мм;
ширина скамейки — 500 мм;
высота скамейки — 450 мм;
длина столика — 600 мм;
ширина столика — 500 мм;
высота столика — 750 мм.
Определение длины сварных швов каркаса скамейки
Каркас скамейки состоит из двух боковых рам и продольных соединительных элементов.
Сварные соединения боковых рам:
каждая боковая рама имеет 4 угловых соединения длиной 0,45 м.
Длина швов одной боковой рамы:
L₁ = 4 · 0,45 = 1,8 м
Количество боковых рам — 2 шт:
L₁общ = 1,8 · 2 = 3,6 м
Продольные соединительные элементы между боковыми рамами:
количество соединений — 4;
длина одного шва — 0,5 м.
L₂ = 4 · 0,5 = 2,0 м
Определение длины сварных швов каркаса столика
Каркас столика включает опорную раму и вертикальные стойки.
Сварные соединения рамы столика:
количество угловых соединений — 4;
длина одного шва — 0,5 м.
L₃ = 4 · 0,5 = 2,0 м
Сварные соединения стоек столика с основанием:
количество соединений — 4;
длина одного шва — 0,75 м.
L₄ = 4 · 0,75 = 3,0 м
Общая длина сварных швов
Общая длина сварных швов определяется суммированием всех участков:
Lобщ = L₁общ + L₂ + L₃ + L₄
Lобщ = 3,6 + 2,0 + 2,0 + 3,0
Lобщ = 10,6 м
Суммарная длина сварных швов при изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» составляет 10,6 м. Полученное значение используется для дальнейших расчётов массы наплавленного металла, расхода электродов и трудоёмкости сварочных работ.
3.6 Расчёт массы наплавленного металла
Расчёт массы наплавленного металла выполняется на основании суммарной длины сварных швов и площади их поперечного сечения. Масса наплавленного металла необходима для определения расхода сварочных материалов и последующего расчёта трудоёмкости сварочных работ.
В конструкции «Парковая скамейка со столиком» применяются преимущественно угловые сварные швы. Для расчёта принимаем катет углового шва a = 4 мм, что соответствует толщине свариваемых элементов и требованиям прочности соединений.
Определение площади сечения сварного шва
Площадь поперечного сечения углового сварного шва определяется по формуле:
Fш = 0,7 · a²,
где
Fш — площадь сечения сварного шва, мм²;
a — катет углового шва, мм.
Подставим значение:
Fш = 0,7 · 4²
Fш = 0,7 · 16
Fш = 11,2 мм²
Переведём площадь сечения в квадратные метры:
Fш = 11,2 · 10⁻⁶ м²
Определение массы наплавленного металла
Масса наплавленного металла определяется по формуле:
mн = Fш · Lобщ · ρ,
где
mн — масса наплавленного металла, кг;
Fш — площадь сечения шва, м²;
Lобщ — суммарная длина сварных швов, м;
ρ — плотность стали, кг/м³.
По результатам раздела 3.5 суммарная длина сварных швов составляет:
Lобщ = 10,6 м
Плотность стали принимаем:
ρ = 7850 кг/м³
Выполним расчёт:
mн = 11,2 · 10⁻⁶ · 10,6 · 7850
mн = 0,93 кг
масса наплавленного металла при изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» составляет 0,93 кг. Полученное значение используется для расчёта расхода электродов и определения трудоёмкости сварочных работ.
3.7 Расчёт расхода электродов
Расход электродов при ручной дуговой сварке зависит от массы наплавленного металла и коэффициента расхода электродов, учитывающего потери на огарки, разбрызгивание металла и технологические потери.
Расход электродов определяется по формуле:
Gэл = mн · β,
где
Gэл — расход электродов, кг;
mн — масса наплавленного металла, кг;
β — коэффициент расхода электродов.
Коэффициент расхода электродов для ручной дуговой сварки покрытыми электродами принимается β = 1,6.
По результатам раздела 3.6 масса наплавленного металла составляет:
mн = 0,93 кг
Выполним расчёт расхода электродов на одно изделие:
Gэл = 0,93 · 1,6
Gэл = 1,49 кг
Расход электродов для изготовления одной сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» составляет 1,49 кг.
Годовой расход электродов
Годовой расход электродов определяется по формуле:
Gэл(год) = Gэл · N,
где
N — годовая программа выпуска изделий, шт.
При N = 150 шт:
Gэл(год) = 1,49 · 150
Gэл(год) = 223,5 кг
Следовательно, годовой расход электродов при изготовлении 150 изделий составляет 223,5 кг.
3.8 Определение трудоёмкости сварочных работ
Трудоёмкость сварочных работ определяется в нормо-часах и зависит от суммарной длины сварных швов, толщины свариваемого металла, пространственного положения швов и выбранного способа сварки. Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами трудоёмкость целесообразно определять на основании нормативов времени на выполнение 1 метра сварного шва.
Для расчёта используем формулу:
Tсв = tн · Lобщ,
где
Tсв — трудоёмкость сварочных работ на одно изделие, нормо-ч;
tн — норматив времени на выполнение 1 м шва, нормо-ч/м;
Lобщ — суммарная длина сварных швов, м.
По результатам раздела 3.5 суммарная длина сварных швов составляет:
Lобщ = 10,6 м
Для ручной дуговой сварки угловых швов по стали Ст3 толщиной 4–6 мм принимаем норматив времени:
tн = 0,50 нормо-ч/м
(норматив учитывает выполнение шва, смену электродов, зачистку шва и технологические перерывы).
Выполним расчёт трудоёмкости сварки на одно изделие:
Tсв = 0,50 · 10,6
Tсв = 5,30 нормо-ч
Помимо выполнения основных сварных швов, при изготовлении изделия выполняются сборочные операции (разметка, установка деталей, фиксация, прихватки), а также зачистка и подготовка поверхности под последующую обработку. Для учёта данных операций вводим коэффициент на вспомогательное время:
Kвсп = 1,23
Тогда общая трудоёмкость сварочно-сборочных работ составит:
Tк = Tсв · Kвсп
Tк = 5,30 · 1,23
Tк = 6,52 нормо-ч
Округляем:
Tк = 6,5 нормо-ч на одно изделие.
Трудоёмкость годовой программы
Годовая трудоёмкость определяется по формуле:
Tгод = Tк · N,
где
N — годовая программа выпуска изделий, шт.
При N = 150 шт:
Tгод = 6,5 · 150
Tгод = 975 нормо-ч
Трудоёмкость изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» составляет 6,5 нормо-ч на одно изделие, а трудоёмкость годовой программы выпуска 150 изделий — 975 нормо-ч. Полученное значение используется в экономической части при расчёте заработной платы и определении потребности в оборудовании.
3.9 Технологический процесс изготовления изделия
Технологический процесс изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» организуется с учётом особенностей конструкции изделия, выбранного способа сварки и условий мелкосерийного производства. Процесс направлен на получение изделия требуемого качества при рациональном использовании материалов и рабочего времени.
Изготовление изделия начинается с подготовки металлопроката. Профильные элементы из стали Ст3 принимаются на рабочее место, проверяется их соответствие требованиям чертежа и отсутствие видимых дефектов. После этого выполняется разметка заготовок и их резка на необходимые размеры. Резка осуществляется механическим способом с использованием отрезного инструмента. Полученные заготовки зачищаются от заусенцев, окалины и загрязнений в зоне будущих сварных соединений.
После подготовки заготовок производится их правка и контроль геометрических размеров. Особое внимание уделяется точности углов и длине элементов, так как от этого зависит правильность сборки конструкции. Далее заготовки устанавливаются в сборочно-сварочное приспособление и располагаются в проектном положении согласно чертежу изделия. Перед сваркой проверяется взаимное расположение элементов и геометрия каркаса.
Для фиксации деталей в заданном положении выполняются прихватки короткими сварными швами. Прихватки предотвращают смещение элементов в процессе основной сварки и способствуют сохранению заданной формы конструкции. После прихватки выполняется основная сварка элементов конструкции ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Сварка выполняется в соответствии с принятыми режимами и в определённой последовательности, что позволяет снизить сварочные деформации и внутренние напряжения в металле.
По завершении сварочных работ производится очистка сварных швов от шлака и брызг металла. Швы зачищаются до получения ровной и аккуратной поверхности. Затем выполняется визуально-измерительный контроль сварных соединений, проверяется внешний вид швов, отсутствие трещин, подрезов и других дефектов, а также соответствие конструкции чертежу. После контроля качества конструкция подготавливается к нанесению защитного покрытия. Поверхность изделия очищается от пыли и загрязнений, при необходимости обезжиривается, после чего выполняется грунтование и окраска. Защитное покрытие обеспечивает коррозионную стойкость изделия и увеличивает срок его службы при эксплуатации на открытом воздухе. Завершающим этапом является окончательная приёмка изделия, в ходе которой проверяется соответствие конструкции требованиям чертежа, качество сварных соединений и внешний вид. Готовое изделие передаётся на склад или к месту установки.
4. Контроль качества сварных соединений
Контроль качества сварных соединений является обязательным этапом технологического процесса изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» и направлен на обеспечение надёжности, прочности и безопасной эксплуатации изделия. Контроль выполняется на различных стадиях производства и позволяет своевременно выявить и устранить возможные дефекты. Основным видом контроля сварных соединений при изготовлении данной конструкции является визуально-измерительный контроль. Он проводится после завершения сварочных работ и зачистки сварных швов. В процессе контроля проверяется внешний вид сварных соединений, их равномерность, форма и размеры. Особое внимание уделяется отсутствию поверхностных дефектов, таких как трещины, подрезы, наплывы, прожоги, поры и непровары.
Измерительный контроль включает проверку геометрических размеров сварных швов, соответствие катетов угловых швов проектным значениям, а также контроль габаритных размеров конструкции. Измерения выполняются с использованием простого измерительного инструмента  рулетки, линейки, угольника и шаблонов для контроля сварных швов.
В ходе контроля также оценивается качество очистки швов от шлака и брызг металла, так как наличие остатков шлака может скрывать дефекты и ухудшать внешний вид изделия. Поверхность сварных соединений должна быть ровной, без резких переходов и скоплений наплавленного металла.
При обнаружении дефектов, не соответствующих требованиям нормативной документации, выполняется их устранение. Незначительные дефекты устраняются путём зачистки и повторной подварки с последующим контролем качества. После устранения дефектов сварные соединения повторно подвергаются визуально-измерительному контролю.
Контроль качества сварных соединений завершается проверкой соответствия готовой конструкции требованиям чертежа и техническим условиям. Только после положительных результатов контроля изделие допускается к дальнейшей обработке и эксплуатации. Проведение контроля качества обеспечивает надёжность сварной конструкции и её долговечность при эксплуатации в условиях открытой среды.
5. Охрана труда и техника безопасности при выполнении сварочных работ
Охрана труда и соблюдение требований техники безопасности при выполнении сварочных работ являются обязательными условиями обеспечения безопасности сварщика и окружающих работников. При изготовлении сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» сварочные работы выполняются в соответствии с действующими правилами охраны труда и требованиями нормативной документации.
К выполнению сварочных работ допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение, инструктаж по охране труда и имеющие квалификацию сварщика. Перед началом работ рабочее место должно быть подготовлено и оснащено исправным сварочным оборудованием, а также средствами коллективной и индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется исправности сварочного инвертора, состоянию сварочных кабелей, надёжности заземления и правильности подключения оборудования.
Сварщик обязан использовать средства индивидуальной защиты, включающие сварочную маску с защитным светофильтром, защитную спецодежду из огнестойких материалов, рукавицы, защитную обувь и при необходимости средства защиты органов дыхания. Применение средств индивидуальной защиты предотвращает воздействие вредных факторов, таких как ультрафиолетовое и инфракрасное излучение сварочной дуги, искры и брызги расплавленного металла.
При выполнении сварочных работ необходимо обеспечить достаточную вентиляцию рабочего места для удаления сварочных аэрозолей и газов. В закрытых помещениях применяется местная вытяжная вентиляция. Рабочая зона должна быть свободна от легковоспламеняющихся материалов и посторонних предметов, а вблизи сварочного поста должны находиться средства пожаротушения.
Во время сварки запрещается касаться токоведущих частей оборудования, работать во влажной одежде или обуви, а также использовать неисправный инструмент. Все работы должны выполняться с соблюдением правил электробезопасности, включая отключение оборудования при перерывах и завершении работ.
По окончании сварочных работ оборудование отключается от сети, рабочее место приводится в порядок, проверяется отсутствие очагов тления и возгорания. Соблюдение требований охраны труда и техники безопасности снижает риск травматизма, обеспечивает сохранность здоровья сварщика и безопасность выполнения сварочных работ при изготовлении сварной конструкции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения технологической курсовой работы была разработана технология изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком», предназначенной для эксплуатации в общественных зонах отдыха. В работе рассмотрены основные этапы технологического процесса, начиная с выбора материала и способа сварки и заканчивая вопросами контроля качества и охраны труда.
В процессе выполнения работы был обоснован выбор углеродистой стали обыкновенного качества Ст3 в качестве основного конструкционного материала. Данный материал обладает необходимыми механическими свойствами, хорошей свариваемостью и доступностью, что делает его целесообразным для применения при изготовлении сварных металлоконструкций, эксплуатируемых в условиях открытой среды. Выбранный способ сварки — ручная дуговая сварка покрытыми электродами — обеспечивает получение качественных сварных соединений при минимальных затратах на оборудование и организацию рабочего места.
В технологической части курсовой работы выполнены расчёты режимов сварки, определена суммарная длина сварных швов, рассчитана масса наплавленного металла, расход электродов и трудоёмкость сварочных работ. Полученные расчётные значения использованы при формировании технологического процесса и согласованы с экономической частью курсовой работы, что подтверждает их практическую применимость.
Разработан технологический процесс изготовления изделия, включающий подготовку заготовок, сборку, сварку, зачистку, контроль качества и нанесение защитного покрытия. Рассмотрены основные требования к качеству сварных соединений и меры по обеспечению безопасных условий труда при выполнении сварочных работ.
В результате выполнения курсовой работы была сформирована целостная технология изготовления сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком» и подготовлен чертёж исполняемого изделия, позволяющий наглядно представить конструктивные особенности и основные размеры изделия. Полученные знания и навыки могут быть использованы в дальнейшей профессиональной деятельности при выполнении сварочных работ и организации технологических процессов в условиях мелкосерийного производства.
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ГОСТ 5264–80. Соединения сварные. Ручная дуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. — Введ. 01.01.1981. — М.: Стандартинформ.
ГОСТ 380–2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. — Введ. 01.01.2007. — М.: Стандартинформ.
ГОСТ 9467–75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Типы. — М.: Изд-во стандартов.
ГОСТ 14771–76. Соединения сварные. Дуговая сварка в защитных газах. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. — М.: Изд-во стандартов.
ГОСТ 30893.1–2002. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски и посадки. Общие положения. — М.: Стандартинформ.
Ермилов А. В. Технология сварочного производства : учебник для СПО. — М.: Академия, 2019. — 320 с.
Кривцов В. С., Гуревич С. М. Сварка и сварочные технологии : учебное пособие. — М.: Инфра-М, 2020. — 352 с.
Лапин В. А. Оборудование и источники питания для дуговой сварки : учебное пособие. — М.: Академия, 2018. — 240 с.
Соловьёв А. Н. Экономика организации (предприятия) : учебник для СПО. — М.: Юрайт, 2021. — 256 с.
Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Сварочное производство». — [учебное заведение], 2023.
Правила по охране труда при выполнении сварочных работ (утв. приказом Минтруда РФ № 1101н от 23.12.2014). — Действующая редакция.
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования. — М.: Госстрой России.
  
 Приложение
 
 

 
Описание чертежа изделия
В рамках выполнения курсовой работы разработан сборочный чертёж сварной конструкции «Парковая скамейка со столиком». Чертёж выполнен в формате А3 и содержит два основных вида изделия — вид сбоку и вид спереди, что позволяет наглядно представить конструкцию, её компоновку и взаимное расположение элементов.
На чертеже указаны основные габаритные размеры изделия: общая длина скамейки составляет 1800 мм, ширина столика — 500 мм, высота столешницы — 750 мм, высота сиденья — 450 мм. Принятые размеры соответствуют требованиям эргономики и обеспечивают удобство эксплуатации изделия в условиях использования на открытом воздухе.
Конструкция изделия представляет собой сварной каркас, выполненный из профильных стальных труб. Материал каркаса — сталь Ст3 по ГОСТ 380–2005. Соединение элементов осуществляется ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. На чертеже приведены условные обозначения сварных соединений и указан катет угловых сварных швов, равный 4 мм. Все сварные швы выполняются сплошными с последующей зачисткой.
Размеры, отмеченные на чертеже со знаком «*», приведены для справок. Допускаемые отклонения размеров приняты в соответствии с требованиями действующих стандартов. После выполнения сварочных работ предусмотрена очистка поверхности и нанесение защитного лакокрасочного покрытия для повышения коррозионной стойкости изделия.
Разработанный сборочный чертёж используется при выполнении технологических и экономических расчётов, а также служит основой для определения длины сварных швов, массы наплавленного металла и трудоёмкости сварочных работ.