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 сборки заготовок. Необходимо прежде всего указать тин сварного соединения, форму разделки кромок, сборку под сварку. Подготовку кромок под сварку выполняют но ГОСТу, номер которо­го указывают на чертеже. Например, на рисунке заготовки указано А_фС₁₇ (ГОСТ 8713-79). что означает: А_ф - автоматическая сварка под слоем флюса, на флюсо­вой подушке; С₁₇ - условное обозначение шва сварного соединении. 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 № 1) основными параметрами режима являются: диа­метр электрода в мм, сварочный ток в амперах (J_СB), напряжение на дуге в воль­тах (u_д) и скорость сварки в м/ч (v_св).

Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода, его типа и марки. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, а его мирку 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

J_св=kd_Эл.

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); γ - плотность металла, г/см³ ; F_нм -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

G_н.м. = F_н.м.*L* γ,

где G_н._м. ^_ масса наплавленного металла, г; F_нм. - площадь наплавленного шва, см²; L - длина сварных швов на изделии, см; γ - 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 (ГОСТ 9087-81) и низкоуглеродистые электродные проволоки марок СВ-08 и СВ-08А (ГОСТ 2246-70).

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= 0,6s; выби­рают ориентировочно сварочный ток из расчета 80... 100 А на 1мм глубины проплавления:

J_св= ( 80…100)*h,

где J_св - 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_св). на­пряжение на дуге в вольтах (u_д). скорость сварки в м/ч (v_св), 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 иизкоуглеродистых и низколегированных сталей широкое распространение полу­чили проволоки с повышенным содержанием элементов раскислителей марок СВ-08Г2СА, СВ-08ГС (ГОСТ 2246-70). 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 дугеможно определить по формуле

u_д=8(d_эл + 1,6).

Сварочный ток J_св 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 нашивки (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 ... 1.0 % 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, 08Х18Н10Т и других применяют электродные прово­локи марок СВ-01Х19Н9 и СВ-06Х19Н9Т (ГОСТ 2246-70). 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 плошали 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 γ (А/мм²) (сварочный ток); усилие осадки P(Н); длительность прохождения тока t_св (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 ... 1,0)D

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

Сварочный ток и усилие при осадке приближенно можно определить и» сле­дующих условий: J_св = j*F_заг и Р= р*F_заг. 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:

d_t=2s + 3 мм,

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 j и давление Р:J_св = j * F_эл и Р = р * F_эл. 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.