Методические указания к выполнению контрольного задания 3

Задание состоит из двух частей. Первая часть относится к изучению способа сварки, а вторая — к разработке схем технологических процессов сварки изделий.

В первой части задания следует дать краткое описание сущности рассматри­ваемого процесса, его технологических особенностей, достоинства и недостатки, области применения. Во второй части разработать схемы технологического про­цесса сварки изделия и выполнить расчеты основных технологических парамет­ров.

Важным параметром технологического процесса дуговой сварки (варианты задания 1 — 5 и 10) является подготовка кромок и сборка заготовок. Необходимо прежде всего указать тип сварного соединения, форму разделки кромок, сборку под сварку. Подготовку кромок под сварку выполняют по ГОСТу, номер которо­го указывают на чертеже. Например, на рисунке заготовки указано А_фС_1-7 (ГОСТ 8713-79), что означает: А_ф - автоматическая сварка под слоем флюса, на флюсо­вой подушке; С_1-7 - условное обозначение шва сварного соединения. В этом же ГОСТе приведены поперечные сечения сварных швов с указанием геометрических размеров для заданных толщин металла.

Режим сварки - один из основных элементов технологического процесса, который определяет качество и производительность сварки. При ручной дуговой сварке (вариант задания № I) основными параметрами режима являются: диа­метр электрода в мм, сварочный ток в амперах (J_СВ), напряжение на дуге в воль­тах (U_Д) и скорость сварки в м/ч (V_CB).

Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода, его типа и марки. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, а его марку - от химического состава. При выборе типа и марки электро­да следует учитывать требования, предъявляемые к качеству сварного соединения.

Производительность процесса сварки определяют, исходя из коэффициента наплавки а_н [г/(А • ч) ]. Поэтому из группы электродов, обеспечивающих заданные физико-механические свойства сварного шва, следует выбирать те, которые обеспе­чивают более высокий коэффициент наплавки и, следовательно, обеспечивают большую производительность процесса.

Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода определяют по эмпири­ческой формуле

 

где к - коэффициент, равный 50 А/мм; d_ЭЛ. - диаметр электрода, мм.

Напряжение на дуге для наиболее широко применяемых электродов в среднем составляет 25 - 28 В. Скорость сварки (в м/ч) определяют из выражения

 

 

где а_н - коэффициент наплавки, г/(А • ч); - плотность металла, г/см³; F_Н.М. - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, см², представляющая сумму площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва. Зная площадь наплавленного металла, плотность и длину сварных швов, опре­деляют его массу на все изделие по формуле

;

где G_H.M. - масса наплавленного металла, г; F_H.M.- - площадь наплавленного шва, см²; L — длина сварных швов на изделии, см; у — плотность металла, г/см³.

Расход толстопокрытых электродов с учетом потерь приближенно принимают равным 1,6 - 1,8 от массы наплавленного металла.

Количество электроэнергии (кВт ^. ч), идущей на сварку изделия, определяют как произведение сварочного тока на напряжение дуги и на время сварки. Время сварки изделия подсчитывают, зная скорость сварки, или определяют по формуле

;

При автоматической сварке под слоем флюса (варианты задания 2 и 10) в ре­жим входит: диаметр электродной проволоки, сварочный ток, напряжение на дуге, скорость подачи электродной проволоки и скорость сварки. Их назначают в зависи­мости от толщины свариваемого металла расчетом или по справочнику.

Марку электродной проволоки и флюс назначают в зависимости от химическо­го состава свариваемого металла. При сварке низкоуглеродистых сталей в боль­шинстве случаев применяются флюсы марок АН-348А и ОСЦ-45 и низкоуглеродистые электродные проволоки марок СВ-08 и СВ-08А.

Режим автоматической сварки под флюсом назначают в такой последователь­ности: устанавливают требуемую глубину проплавления h, мм. При односторонней сварке она равна толщине (s) металла (h = s), а при двусторонней h = 0,6 S; выби­рают ориентировочно сварочный ток из расчета 80 – 100 А на 1 мм глубины проплавления.

;

J_CB – сварочный ток, А; назначают напряжение на дуге в диапазоне 30 – 40 В.

Далее определяют массу наплавленного на изделие металла. При определении расхода электродной проволоки следует учитывать потери на угар и разбрызги­вание (не весь металл проволоки переходит в шов), которые составляют для свар­ки под флюсом от 2 - 5 % от массы наплавленного металла.

Расход флюса принимают равным массе наплавленного металла. Диаметр электродной проволоки выбирают расчетом или по справочнику. Так, для толщин металла 8 - 20 мм он составляет 5 мм. Коэффициент наплавки выбирают в зави­симости от сварочного тока и диаметра электродной проволоки, что составляет в среднем 14 - 16 г/ (А • ч).

Массу наплавленного металла, скорость сварки, расход электроэнергии и вре­мя сварки подсчитывают по той же методике, что и для ручного процесса.

При сварке в средах защитных газов плавящимся электродом основными па­раметрами технологического режима являются: сварочный ток в амперах (J_CB), напряжение на дуге в вольтах (U_Д), скорость сварки в м/ч (V_CB), диаметр электрод­ной проволоки в мм (d_ЭЛ.), вылет электрода в мм (l_Эл), род тока и полярность.

Режим автоматической сварки в углекислом газе назначают в такой последо­вательности: выбирают марку и диаметр электродной проволоки. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей широкое распространение полу­чили проволоки с повышенным содержанием элементов раскислителей марок СВ-08Г2СА, СВ-08ГС. Для автоматической сварки обычно приме­няют проволоку диаметром 2 - 5 мм, причем диаметр проволоки выбирают в зависимости от толщины металла. Так, для толщин 4 - 12 мм рекомендуется проволока диаметром 2 мм. Ориентировочные значения напряжения в (В) на дуге можно определить по формуле

;

Сварочный ток J_CB следует рассчитать приближенно.

Устанавливают вылет электрода, который для электродных проволок d_ЭЛ. = 2 - 5 мм составляет 20 - 30 мм; род и полярность тока.

Далее определяют массу наплавленного металла, время и скорость сварки по той же методике, что при ручном процессе.

Коэффициент наплавки (а_н) для вариантов заданий 3 и 5 можно принять равным 18 - 20 г/ (А ^. ч).

При определении расхода электродной проволоки следует учитывать потери металла на угар и разбрызгивание, которые составляют 5 - 10 % от массы наплав­ленного металла.

Расход защитного газа зависит от вида и режима сварки и устанавливается по справочным данным. Зная минутный расход защитного газа и время сварки, можно подсчитать общее количество газа, идущего на сварку изделия. Расход электроэнер­гии определяют по той же методике, что и для ручного процесса. В режим полуавто­матической сварки в среде углекислого газа входят те же технологические парамет­ры, что и для автоматической сварки. Расход материалов (начиная с определения массы наплавленного металла), электроэнергии и времени сварки подсчитывается по той же методике, что и для автоматической сварки в среде углекислого газа. В режим сварки в среде аргона входят те же технологические параметры, что и для автоматической сварки в среде углекислого газа, которые выбирают по справоч­нику.

Марку электродной проволоки выбирают в зависимости от химического со­става свариваемого материала. Для сварки коррозионно-стойких нержавеющих сталей марок 12Х18Н10Т, О8Х18Н1ОТ и других применяют электродные прово­локи марок СВ-01Х19Н9 и СВ-06Х19Н9Т. Все расчеты по опре­делению расхода материалов, электроэнергии и времени сварки ведут по той же методике, что и для автоматической сварки в среде углекислого газа. В среде аргона потери на угар и разбрызгивание составляют 2 - 3 % от массы наплавленного металла. Коэффициент наплавки (а_н), который необходим при определении неко­торых параметров режима, можно принять равным 17 г/(А^. ч).

Примечание. При сварке заготовок, имеющих форму цилиндра, необхо­димо на рисунке указать последовательность выполнения сварных швов. В конце задания следует привести описание наиболее рациональных методов контроля качества сварного соединения.

При выполнении заданий по контактной сварке (варианты заданий 6-9) после изображения схемы процесса, описания его сущности следует указать причи­ны нагрева металла в месте контакта соединяемых заготовок. Необходимо начер­тить и описать циклограмму сварки (изменение давления и сварочного тока во вре­мени), а также область применения способов сварки.

Вторую часть задания следует начинать с описания подготовки заготовок под сварку и ее назначения, а затем приступать к выбору типа контактной машины. При контактной сварке тип машины выбирают по справочнику в зависимости от параметров свариваемых заготовок и их химического состава: так, при стыковой сварке сопротивлением и оплавлением - от площади поперечного сечения загото­вок, мм²; при точечной и шовной сварке — от толщины свариваемых заготовок, мм. После выбора типа машины необходимо указать ее техническую характери­стику.

Режим сварки - это совокупность основных показателей процесса. В ре­жим стыковой сварки сопротивлением и оплавлением входят: установочная длина L (мм) - суммарное расстояние между электродами 2L; плотность тока Y (А/мм²) (сварочный ток); усилие осадки Р (Н); длительность прохождения тока t_CB (с).

Установочная длина при сварке сопротивлением равна L = (0,5... 0,7) ^. D где D - диаметр заготовки, мм.

При сварке оплавлением установочную длину с учетом припусков на оплавле­ние и осадку приближенно можно считать равной L = (0,5 - l,0)^.D.

Примечание. На схеме процесса стыковой сварки сопротивлением и оплавлением укажите установочную длину.

Сварочный ток и усилие при осадке приближенно можно определить из сле­дующих условий: и . При этом следует учитывать, какие режимы более выгодно применять: жесткие или мягкие. Время сварки изделия ориентировочно подсчитывают из условия часовой производительности выбранной машины.

Для расчета основных технологических параметров при точечной сварке сле­дует определить диаметр контактной поверхности электрода, который зависит от толщины свариваемых заготовок:

;

где s - толщина более тонкой заготовки, мм.

Таким образом, можно определить и площадь контактной поверхности (F_ЭЛ.) при точечной и шовной (для случая отсутствия вращения ролика) сварке. Свароч­ный ток и усилие, приложенное на электродах для этих видов сварки, подсчитыва­ют как произведение площади контактной поверхности (F_ЭЛ.) электрода на плот­ность тока i и давление Р:

и .

Следует учитывать, какие ре­жимы более целесообразно применять: жесткие или мягкие. Зная время сварки одной точки, а при шовной сварке оптимальную скорость, определяют время сварки изделия.

Примечание. Для шовной сварки ток и усилие на электродах определяют расчетом этих параметров для точечной сварки с последующим увеличением тока в 1,5 - 2 раза, а усилия - на 10 - 30 %.

В конце работы необходимо описать наиболее характерные дефекты и причи­ны их возникновения при заданном способе контактной сварки.

ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

Работа оформляется в машинописном варианте на листах формата А4 (210 ´ 297 мм). Объем работы – 10 – 15 листов; шрифт «Times New Roman»; размер – 14; межстрочный интервал – 1,5; поля – по 2 см.

Титульный лист смотрите ниже.